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钻采工艺论文范文第1篇
关键词：水文水井；钻进工艺；技术经济；盈亏平衡水文水井应用领域广泛，其共性是通过钻进等手段对地下水资源进行监测、开发利用等．按照水文水井应用领域可将其划分为：水文地质普查孔、水文地质勘探孔、探采结合孔、供水井（城镇生活供水井、工业用水供水井、农田灌溉井等）、地下水监测井、水源热泵水源井和回灌井、地热井等．近年来，随着我国社会发展的需要，工业、农业、城镇饮水、地下水监测、新能源开发利用等领域中的水井建设需求量逐渐增多．根据2013年3月公布的全国第一次水利普查公报内容，截至2012年年底，我国共有地下取水井9749万眼，平均13个人就拥有一口水井．
1常用钻进工艺技术经济指标
1．1泥浆正循环回转钻进工艺
泥浆正循环回转钻进工艺是近年来水文水井普遍采用的钻进工艺，特别是在第四系松散地层中，以河南省某水文水井（含地热井）施工企业为例，2000年至2009年间，仅有个别地温空调井因深度浅、地层条件限制采用了冲击钻进工艺，其余均采用泥浆正循环钻进工艺施工．本文对2000年至2009年之间施工地点为河南省、采用泥浆正循环回转钻进工艺施工的129眼水文水井的施工数据进行了统计，包括供水井、地温空调井（地源热泵系统水源井）、地热井等类型．根据其钻进深度和钻进成井时间的统计，得出钻进效率为2．19～34．56m／d，平均钻进效率（总钻进深度／总钻进成井时间）为14．91m／d．2000年至2009年间，采用泥浆正循环回转钻进时，水文水井成井效率呈离散分布状态，最高值不超过35m／d．在技术经济中，盈亏平衡分析是在一定的市场、生产能力的条件下，研究成本与收益的平衡关系的方法．
一个项目的盈利与亏损之间一般至少有一个转折点，即盈亏平衡点．其固定成本包括：钻机及配套设备搬迁、安装费，井管材料费用，泥浆材料费用，测井费用，抽水试验费用，工地临时建筑费用，经核算为4．35万元．可变成本包括：钻机及配套设备折旧，人员工资，施工水电费，设备折旧按7000元／月、人员工资按28000元／月，施工期间水电费平均按3000元／月计．根据以上成本数据绘制了本案例中工期的盈亏平衡点，如图2．经计算该项目工期的盈亏平衡点为81天，即当工期小于81天时，该项工程盈利，且工期越短盈利越多，当工期超过81天时，该项工程亏损．由于该项工程施工时，钻进效率较低，且终孔成井后至抽水试验前有15天的停待时间，现场钻机施工人员、相关技术人员都处于停待状态，导致该项目工期过长（长达88天），略有亏损．
1．2泥浆反循环回转钻进工艺
根据反循环形成的方式，泥浆反循环钻进工艺主要分为三种类型：泵吸反循环、射流反循环和气举反循环．
（1）泵吸反循环钻进．以郑州市北郊11眼供水井施工为例，采用CBF－150型钻机及其配套设备施工，钻具组合为：三翼钻头＋Φ159mm钻杆．经统计，采用泵吸反循环钻进工艺施工的这11眼水井，其钻进效率为18～54m／d．
（2）射流反循环钻进．通过查阅国内文献，1993年时广西水文地质工程地质勘察公司在施工桩径为1500mm的钻孔灌注桩时部分孔段（中砂、圆砾石层及第三系粘土层）使用了射流反循环钻进工艺，平均钻进效率为72m／d．
（3）气举反循环钻进．水文水井钻进领域，气举反循环钻进主要用于成井较深的地热井钻进中．气举反循环钻进工艺在地热井施工中可完成3512m的深度．根据文献资料，在砂岩、页岩、白云岩等地层钻进时，气举反循环钻进深度的平均时效为0．78～1．8m，最高时效为3．12～4m．
1．3空气钻进工艺
从目前水文水井工程实例来看，当采用空气潜孔锤钻进时，特别是基岩地层，其钻进效率明显高于泥浆正循环回转钻进工艺．以云南红层基岩地区抗旱井为例，钻进口径150mm，钻进深度60～70m，平均钻进效率为65m／d，钻进过程较为理想时最高钻进效率可达23．67m／h，即3h左右就可完成一眼70m深度水井的钻进．以郑州荥阳基岩地区钻进地热井为例，在50～282m孔段采用了空气潜孔锤钻进工艺，其钻进效率为54～140m／h．2015年在松散地层进行了空气潜孔锤钻进试验研究，不同地层条件下钻进效率分别为：155mm口径时，粘土或夹砾石87m／h，潮湿粘土、砂土72m／h，泥岩21．6m／h，砂岩42．6m／h；205mm口径时，粘土或夹砾石57m／h，潮湿粘土、砂土43m／h，泥岩13．4m／h，砂岩32m／h．
2钻进成本特点分析
水文水井钻进的目的是获取开采地下水资源通道或获取需要了解的水文地质特征．在钻进过程中，由于地质构造、钻进工艺适应性、现场人员操作、项目管理过程等因素的共同作用，任何一眼水井的钻进成本及钻进效果都具有唯一性，这也是预测水文水井钻进成本的难点所在．结合水文水井钻进工程实例，钻进成本具有如下特点：
（1）钻进成本受客观、主观各类因素影响．从水文水井钻进特点分析，可能影响水文水井钻进成本的客观因素有地质条件、钻进深度、钻进口径、设备及工具能力等；主观因素包括现场工人操作水平、钻进工艺选择、钻遇复杂地层时能否快速有效处理等．
（2）钻进成本具有离散性．水文水井钻进过程不确定性因素多，且有些无法提前预知或预防．当钻进深度和井身结构确定后，一方面，地层因素和钻头碎岩将影响钻进效率，从而带来可变成本的变化，造成钻进成本的变化；另一方面，受人为因素影响，如意外造成孔内事故、操作规程不合乎规范等，将有可能同时影响水文水井钻进的固定成本和可变成本．
（3）钻进风险高．受各类不确定性因素影响，钻进工作具有高风险性，且钻进深度越深，其孔内不可预测的情况越多，越有可能发生意想不到的孔内复杂情况．若想保证任何情况下钻进工作都能顺利进行，必须具有较强的水文水井钻进理论基础和实践经验，二者缺一不可．
（4）工期对水文水井的经济性影响大．通过对采用不同钻进工艺施工的水文水井进行的影响钻进经济效益的敏感性分析，可知除了合同额外，在工期、固定成本、人工成本、设备使用费等指标中，工期对整项水文水井工程的经济效益影响最为敏感，即工期对其经济性影响程度最大．
3提高技术经济指标的对策研究
（1）合理选择钻进工艺．虽然现阶段水文水井钻进工艺有多种，但在实际工程中，一般企业仍然以泥浆正循环钻进工艺为主流钻进工艺．此种钻进工艺虽然适用地层条件、井身结构较广，但一旦钻遇基岩地层，其钻进效率极低，由此带来的超长工期也将严重影响整个项目的经济性．以郑州西部基岩地层两眼300m左右井深的水井为例，两家单位负责施工：一家采用空气潜孔锤钻进工艺，从设备组织到成井，仅用了10余天时间，虽然施工期间燃料费高，但由于工期短、人工成本低，最终经济性仍然良好．另一家单位采用泥浆正循环回转钻进工艺，由于该地区属于缺水地区，无形中增加了泥浆配置等额外的水费；由于钻进工艺不适用，施工工期长达3个月；由于长期泥浆护壁作用，导致地下水资源并不丰富的地区其含水层严重堵塞；由于钻进时间长，导致人工成本、施工过程中的燃料费高，成井质量差、经济效果也不理想．建议水文水井企业在钻进工艺选择时，结合项目用途、所在地地质条件选择钻进效率高的钻进工艺．水文水井施工中，一旦钻遇困难地层，应及时变换钻进工艺，特别是井深较深的地热井项目，能有效避免因钻进工艺不适应钻遇地层造成的钻进效率低、工期长的现象．
（2）加强施工成本与工期的盈亏平衡研究．在市场行为中，若企业在施工中仍然以泥浆正循环回转钻进为主，导致钻进工艺单一，只能承接钻进难度低、经济性差的项目，将可能导致企业发展乏力．建议水文水井施工企业，多了解除泥浆正循环回转钻进工艺以外的其他钻进工艺的特点、适用地层、实际应用的钻进效率等，通过技术经济指标评价，核算水井项目的成本、工期盈亏平衡点，在企业经济条件允许下实现多种钻进工艺并存，以便在水文水井项目中能够快速完工，实现企业的长期良性发展．
（3）工期管理中，实现科学统筹管理．在水文水井工程案例分析中，存在着多种非生产性停工的情况，如孔内事故处理工具不全、钻机及泥浆泵主要设备维修时间过长、施工材料未准备齐全出现的停工待料等．建议在工期管理中，提前做好预案，加强现场施工人员和技术人员的技术培训，及时发现可能存在的问题，避免施工中的长时间停待．
（4）应急性公益水文水井项目须以高效为首要目标．在应急性水文水井项目实施时，应提前做好技术储备工作，一旦紧急情况出现，及时拿出合理的水文水井钻进和施工管理方案，及时调配设备和人员，此时应根据情况紧急程度，将提高钻进效率放在首位，其次适度考虑设备、人员的成本投入，高效完成应急水文水井建设任务．
4结论
（1）以河南省水文水井工程项目案例为基础，分析了目前常用的水文水井钻进工艺应用情况以及工程应用中的实际效率，总结归纳了水文水井钻进成本的特点．
（2）从技术经济的角度出发，明确了工期对水文水井项目的经济性指标中的重要性，在合理钻进工艺选择、施工成本核算、水文水井项目工期管理等方面提出了提高钻进技术经济指标的对策．
（3）将技术经济评价中的盈亏平衡、敏感性分析等方法应用于水文水井项目技术选择和工程管理中，使水文水井领域中的经济性评价更为科学、合理，并为企业长期良性发展提出了新工艺、新设备、新技术引进的建议．
参考文献
［1］国土资源部人力资源开发中心，国土资源部职业技能鉴定指导中心．水文水井钻探工［M］．北京：地质出版社，1999：41－42．
［2］地质矿产部水文地质工程地质司．水文地质钻探：工艺部分［M］．北京：地质出版社，1983：37－47．
［3］杨玉胜．公路建设项目财务分析的盈亏平衡分析法［J］．工业技术经济，2008，27（2）：132－134．
［4］韦兴标．桥基钻孔灌注桩射流反循环钻进工艺［J］．探矿工程，1994（6）：56．
［5］王玉国，肖海龙，谢连生．气举反循环钻进工艺在3512m深的京热164号井中的应用［J］．探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（2）：9－11．
［6］刘戈，刘广辉，李凤茹．地热井气举反循环钻进与成井技术探讨［J］．吉林地质，2006，25（4）：39－42．
［7］王建平，巩建雨．气举反循环钻进工艺在水井施工中的应用［J］．西部探矿工程，2013（5）：55－57．
［8］顾孝同．沿黄地下水凿井工程气举反循环钻进技术应用［J］．人民黄河，2006，28（8）：70－71．
钻采工艺论文范文第2篇
【关键词】深径比；深孔；加工；工艺；研究
深孔加工对加工的工艺和技术要求都很高，一般的加工技术很难满足其加工精度和质量的要求。对于深孔加工，通常是指孔的长度和直径的比值至少要在5以上，在实际工作中，很多深孔的长度和直径的比都要达到10以上，涉及的加工工艺和技术要求更高。对于大深径比的深孔加工，其加工的刀具因为比较细长，在刚度上也较差，极容易出现切削的偏斜，而且因为孔深较大，给散热也带来相应的困难，不容易排屑等问题都会对加工质量产生直接的影响，产品合格率较低，给加工带来很大的压力。本文以用于航空发动机的某喷嘴类零件为例，对其加工方案的设计和加工工艺进行研究分析。
1、加工概况
本文研究实例是一个用于航空发动机方面的喷嘴类零件，加工材料为GH4169，其孔的长度和直径的比为17，孔长度为105mm，孔直径为Φ6mm，是典型的大深径比深孔加工的零件属于加工困难的高温合金孔。同普通的钢材相比，深孔加工更具有难度，其对刀具的磨损较大，刀具的寿命仅为普通钢材加工的一半，而且在工作效率上也很低，因为多方面的负面影响，使其加工的成本比普通钢材要高很多。
对于大深径比的高温合金深孔加工其难点主要有：第一，因为刚度较高，其需要的切削力增大，机床加工功率也大，增加了能量的消耗；第二，深孔的切削加工，其加工环境属于半封闭的状态，在切削的过程中产生的高热无法及时的发散，同时产生的切屑也无法及时排出，热度的双重增加作用，是切削刀具的磨损更加厉害，大大影响其使用寿命和加工质量，因此要注意对切削刀具材料的选择；第三，对于高温合金深孔的加工采用普通的钻削加工方法很难保证其加工的精度达到理想要求。综合以上加工难点，总结出要想保证零件深孔加工的精度达到理想要求，就必须选择合适的加工设备和加工刀具。
2、深孔加工工艺设计和分析
如果用普通的钻削方式进行大深径比深孔的加工，通常需要将麻花钻加长且使用断屑加工的加工工艺。在实践中发现，此种加工方法加工处理的深孔不仅加工的精度较低，而且工作效率低下，加工质量很难保证。另外还经常会出现钻头折断或者堵屑的现象，给加工造成的困难的同时也提高了加工的成本。因此，对于深孔加工，要选择专门的深孔刀具，并且选择合适的加工设备以满足大深径比深孔加工的需要。
2.1 选择合适的刀具
对于深孔加工的刀具来说，可分为多种类型：①喷吸钻。喷吸钻在卧式加工中心和车床上使用，主要在比较容易加工的工件材料上使用；②套料钻和内排屑深孔钻。这两种刀具加工直径在6mm的小孔上不太适合；③硬质合金可转位深孔钻适用于钻削直径在20mm以上的深孔加工；④亚干式深孔加工系统。此种系统的加工散热和排屑主要靠利用压缩空气来进行，这需要有专门的加工设备来操作。⑤枪钻。枪钻适用加工直径在Φ3mm～20mm的深孔加工。综合以上加工刀具的性能分析，再考虑本例要加工的零件的实际要求，本文认为选择枪钻作为加工刀具最为合适。
枪钻由三部分组成，即刀柄、钻杆和硬质合金钻尖，钻尖上设置油孔。具体结构如图1所示：
在钻尖上油孔可是钻头进行散热冷却和进行排屑，在钻头表现还可进行有助于加强韧性的材料的涂抹，如TiC。钻杆通常采用40Cr的无缝钢管。枪钻在深孔中运用，其前角通常为零度且没有横刃，钻尖和轴线偏离，加工时在钻尖前有小圆锥形成，便于排屑。
2.2 选择合适的设备
枪钻在进行回转工件中心上的孔的钻削加工工作时，其工作状态通常是钻头进给呈直线型，工件来进行旋转。这种方式适合的加工环境通常是专门的加工中心或者配备了高压冷却系统的车床与刀具或者工件旋转场合。因此，在设备的选择上，要根据自身的实际情况和加工需要来选择合适的设备和场合。本文实例零件的加工综合了实际的客观情况，选择了车铣复合加工中心。此种设备满足了零件选择的需要，同时具有高压内部冷却系统的配备，可以满足枪钻进行深孔钻孔加工的应用需要。
2.3 枪钻引导孔的加工
枪钻的钻头具有不平衡性，也就是说其产生的切削力也是不平衡的，有周边径向切削力的存在，这样会对其加工的精度造成很大的影响。为了使这种径向切削力得到有效的减少和控制，就需要采用导套或者引导孔的方式对其进行分担。通常在枪钻专用加工机床上，都有枪钻引导套的配备，但是如果在非专用机床上采用枪钻，缺乏导套和夹具的配备，可以通过钻削引导孔的方方来分担径向切削力，达到枪钻切削力的平衡。根据实践总结得出结论：对于枪钻引导孔来说，其深度为枪钻直径的1.5倍左右为宜，引导孔直径大于钻头直径0.004mm～0.012mm为宜。
3、深孔加工工艺试验和结果分析
在进行深孔加工操作时，采用软三爪进行装夹，按照车端面到按导向孔再到钻削深孔的顺序进行加工。
在引导孔的加工钻削时，要选择合适的刀具以满足枪钻的引导作用。分别选择了进口和国产的两种刀头进行了钻削试验，结果发现进口刀具在各项性能方面的表现都要优于国产刀具。进口刀具中的钻头钻速为国产刀头的3～4倍，进给率在2倍以上，而且其耐磨性好，成本也较高。两种刀具在加工质量上结果相差不多，因此，如果在加工件数少或者加工量小的情况，在保证加工质量的前提下，选择国产刀具可以明显的降低加工的成本
在进行深孔加工上，采用两种加工方案进行对比试验。第一种是采用进入导向孔和退出深孔时使用小转数和进给率的方法。第二种是以小转数和进给率反转进入导向孔，以零转数的快速推出深孔的方法。结论得出：第二种加工方法无论在加工效率上还是加工质量上都表现良好的优势。在冷却压力的满足的情况下，使用第二种加工方法进行刀具寿命的试验时发现，一把枪钻最多只能完整加工五个零件，在加工第六个零件时，钻头容易发生折断。
综上所述，进行大深径比深孔加工，最主要的就是选择合适的高质量的钻削刀具。在综合主轴转速、进给速度和冷却压力的作用，可解决麻花钻在深孔加工中存在的精度和质量问题。另外枪钻在专用机床或者满足高压冷却和导向需要的情况下，在数控车床和复合加工中心都可以得到良好的使用，具有很高的可行性。
参考文献
钻采工艺论文范文第3篇
【关键词】低透气性；瓦斯；抽放参数
1 矿井瓦斯概况
赵庄煤业为高瓦斯矿井，主采3#煤层，平均厚度4.55m，3号煤层瓦斯含量为4.69m3/t～14.68m3/t，残存瓦斯含量为2.26 m3/t。3号煤层的原始瓦斯压力为0.16～0.46MPa，瓦斯放散初速度为20～32。3号煤层的百米钻孔瓦斯流量衰减系数为0.1525～0.4234d-1，透气性系数为0.21～2.01 m2/MPa2・d，介于0.1～10 m2/MPa2・d之间，瓦斯抽采类型属可抽放类型。
2 综采面瓦斯抽采技术研究
2.1 选择合理的抽放参数
2.1.1 钻孔直径
根据周世宁院士的渗流理论，钻孔的总瓦斯流量为：
（1）
从式子中可以看出，在抽放时间较长，瓦斯进入稳定流动状态时，钻孔总瓦斯流量Q与煤层厚度m成正比，与煤层瓦斯压力P0的1.85次方及透气系数λ的0.9次方成正比，而钻孔半径Rl对总瓦斯流量Q的影响不大[3]。
因此，在保证施工进度的前提下，钻孔直径适宜选大，由于赵庄煤业煤层松软破碎，钻孔直径也不宜过大，过大容易垮孔，造成钻孔堵塞。根据赵庄煤业实际情况倾向于选择钻孔直径为94mm。
2.1.2 钻孔长度
对于开采层瓦斯抽放钻孔的长度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好，在钻机能力允许的条件下，尽量加大钻孔长度；对于邻近层瓦斯抽放，钻孔一般要穿过所要预抽的煤层，在考虑打钻效率和打钻质量下，利用大功率钻机施工长度较深的钻孔。结合赵庄煤业目前主要采用ZDY4200钻机或ZDY6000钻机打钻施工抽采钻孔，钻孔深度设计为120m。
2.1.3 钻孔角度
抽放本煤层瓦斯的时候，布置钻孔的角度一般要考虑以下几个方面因素[4-6]：
（1）下向钻孔：由于深部煤层的瓦斯含量比较大，瓦斯向上流动，所以下向式钻孔瓦斯量较大，可以加速瓦斯排放。但下向孔中易积水，对瓦斯涌出有一定的阻力，且排渣困难，影响打钻施工，钻孔施工深度受限。
（2）上向钻孔：上向式钻孔内不会积水，瓦斯涌出量也比较均衡，但在相同条件下比下向孔略小。
（3）水平钻孔：水平钻孔处于上述两种方式之间，可以克服上向孔和下向孔的缺点。
综合考虑赵庄煤业钻孔涌出情况，有效利用施工钻孔来抽采瓦斯，顺层抽采钻孔选择施工水平孔。在地质构造附近，施工水平钻孔困难时，可以根据实际情况小范围调节钻孔角度。
2.2 抽放工艺研究实施方案
选择在13074巷10号和12号横穿之间为试验区域，这一区域无断层陷落柱等影响，煤层赋存情况基本一致，瓦斯含量在10m3/t左右。逐一施工布置六个试验区的预抽考察钻孔。前Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号试验区为呈三花眼布置的平行孔，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号试验区为呈三花眼布置的交叉孔。各区段布孔方式如下：
（1）平行布孔方式
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号实验区，施工两排钻孔，钻孔开孔成三花眼布置，底排施工5个钻孔，孔间距分别为4m、3m、2m，开孔距底板1.4 m，上排开孔距底板2.2m，钻孔与煤壁夹角90°，设计孔深120m，各试验区间距5m。
（2）立体交叉布孔方式
Ⅳ实验区距Ⅲ号10m，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号实验区，施工两排钻孔，钻孔开孔成三花眼布置，底排施工5个钻孔，孔间距分别为4m、3m、2m，开孔距底板1.4 m，上排开孔距底板2.2m，上排钻孔与煤壁夹角75°，钻孔仰角为1.5°；下排钻孔与煤壁夹角85°，钻孔仰角为1.5°。所有钻孔孔深120m，各试验区间距5m。
每个试验区段里每10个钻孔中，选取其中3个单孔单独装孔板，然后10个单孔汇流后对串孔组分别装孔板。每天测定记录负压、浓度、流量值。
2.3 不同抽放工艺抽放效果比较
2.3.1 钻孔不同间距的考察研究
钻孔间距2m 百米钻孔流量（m3/（min・hm）0.0197钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）0.013
钻孔间距3m 百米钻孔流量（m3/（min・hm）0.0181钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）0.019
钻孔间距4m 百米钻孔流量（m3/（min・hm）0.0216钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）0.104
从上面可以看出：不同钻孔间距瓦斯抽采钻孔百米钻孔流量相差不大，但钻孔间距4m的钻孔瓦斯流量衰减系数明显大于钻孔间距2m和3m的瓦斯抽采钻孔，由此表明，在同样的布孔方式和封孔工艺条件下，钻孔间距4m的瓦斯抽采钻孔由于钻孔间距大，抽采影响不到相邻钻孔，瓦斯来源少，衰减快。
2.3.2 钻孔不同布置方式的考察研究
分别对相同布孔间距的平行钻孔和交叉钻孔瓦斯抽采数据进行考察，分别选取了2组不同布孔方式的钻孔的单孔百米流量和浓度来考察对比，结果如下所示。
钻孔布置方式：平行孔 百米钻孔流量（m3/（min・hm）0.0181 0.014 0.01605
钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）0.019 0.027 0.023
钻孔布置方式：交叉孔 百米钻孔流量（m3/（min・hm）0.0173 0.0252 0.02125
钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）0.016 0.0340.025
从上面可以计算出，平行钻孔百米流量和钻孔瓦斯流量衰减系数平均值分别为：0.01605m3/（min・hm）、0.023d-1；交叉钻孔百米流量和钻孔瓦斯流量衰减系数平均值分别为：0.02125m3/（min・hm）、0.025d-1，不同钻孔布置方式钻孔瓦斯流量衰减系数相差不大，而交叉钻孔的百米钻孔流量明显比平行钻孔要大。由此表明，在同样的封孔工艺条件下，瓦斯抽采钻孔采用交叉布置方式时，在一定抽采时间内瓦斯来源相对更加充裕，瓦斯流量大，钻孔抽采影响范围更大，抽采效果相比平行布置方式钻孔有一定提高。
3 结论
（1）通过试验证明采用封孔长度8m的新封孔工艺，其瓦斯抽采钻孔的浓度是原来浓度的1.17～1.6倍，平均为1.3倍。说明封孔长度要大于松动圈的范围，整个钻孔的密封性才能有保证。
（2）据渗流理论可知，钻孔抽采效果与煤层透气性系数、瓦斯压力、抽采钻孔直径成正比，在不垮孔的情况下，钻孔直径越大越好。此外钻孔长度越长，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好。
（3）瓦斯抽采钻孔间距2m、3m的钻孔平均百米抽采量、衰减系数要优于4m间距钻孔的平均百米抽采量和衰减系数。
（4）交叉钻孔的平均百米抽采量、衰减系数要优于平行钻孔的平均百米抽采量和衰减系数，因此交叉钻孔布置方式的抽采效果优于平行钻孔布置方式。
参考文献
钻采工艺论文范文第4篇
关键词：盐矿 钻探工艺 成井工艺 水力混合搅拌器
一、盐矿区的地质特征分析
利用盐卤水制造盐是一个传统的方法，已经流传多年并有历史可考证，是一个广泛使用的制盐方式，随着时间的推移和先进科技的渗透，盐卤水的制盐方法已经被逐渐淘汰，并且由于盐卤水的使用逐步淡化，制盐工业的发展受到了阻碍。为了发展社会经济，使得资源合理利用，将采盐条件较好的盐矿进行盐井施工，经过地质勘探和钻探技术的探索总结出了一套使用于盐矿的钻探工艺。
盐矿区通常是新一代的断陷盆地，表面盖层一般为砂砾积石等覆盖，部分夹杂着亚粘土、亚砂土等。岩层通常分为化学岩和碎屑岩两个类别，化学岩包含大量的岩盐，相对于以灰黑、灰黄、灰绿等杂色的碎屑岩更具有开采价值，但两类岩层多夹杂着砂质泥岩、薄层的泥灰岩以及少量的红褐色、棕褐色泥岩。通过钻孔研究可以看到这类盐矿矿层可多达16层以上，部分岩层夹杂着高质量的薄层石膏或钙芒硝或芒硝，这类矿床一般属于易溶水的岩层，遇水容易出现坍塌、缩小孔径、变形等复杂的地质变化。
二、井架结构的分析与施工方法
钻井设备的选择对于进井有着重要的作用，孔径结构和钻具需要专业配备，在施工过程中要结合钻探经验，避免漏失问题在孔内发生，钻孔的深度下入受到砂砾石层和坍塌部分影响，在钻探过程中需要注意防止上方的掉块坍塌的现象，以便在矿层取心。钻头一律采用硬质合金钻头，必须选取四翼肋骨片式球齿形的，或者在一些矿床也可以使用加强型复合片的钻头。矿层和石盐层要采取三层单动双管钻进行钻探。
泥浆的配比选择也正是钻探施工的一个关键，泥浆的好坏直接关系到施工的成败，所以要依据矿区的地理结构来进行加工：为了防止岩盐层部分的水溶饱和和井道扩张，需要使用的是能够加强护壁效果的卤水泥浆，改良后的饱和盐水泥浆还可以对非岩盐层使用，这里的配比要选择高质量的膨润土加上碱加上水以及加上PHP，这样的饱和盐卤水泥浆与原始泥浆相对比来说，稳定性能明显增强，流变性能更好，悬浮力也增大，可以稳定矿层的井壁，保障矿心的采心成功率。
岩矿心的采纳视地层而异，对非岩盐段选用硬质合金单管钻具投卡料法采心；岩盐矿层则因性脆、易碎、易磨损、遇水易溶、易冲蚀的特征，选用干钻卡取，即在钻进旋回回次完毕后干钻一小段，使用孔内未扫除的岩粉挤塞住岩心，经过钻机再反转的办法将其扭断取出，即为该回次的矿心。
在实际操作中，要保证孔的干净饱和，避免出现钻具遇阻、埋钻、卡钻等故障。钻进是要采用硬质的钻头加上长钻具的斜入式钻进方式，在钻进过程中要注意地层的变化，以免出现孔斜、岩层坍塌变形等问题，在施工过程中要实时对工艺技术进行适当调整，针对不同地段采用不同方法――对于破碎较多的孔段，需要增大钻具的压强、减少充填泥浆的方量的方式；对于易坍塌松散的地段，需要采取粘度较大、饱和量大的优质水泥浆进行充填。在充填过程，要循序渐进，可以通过加长钻具的办法防止钻入过程偏离轨道，直至矿心。
三、成井工艺和方法
对于盐矿矿区的成井主要是铸造水泥固井及下管工程，是整个钻探工作的最重要的一步。在固井的工作要注重固井的前期准备工作、固井的严格工作顺序以及对最后阶段的压力测试，这些都决定了固井工程的成败。
要保障高品质的固井工序和下管工作的完美实行，首先要对下管的井段架起井道支护，充填入泥浆泥球进行夯实，打造成一个结实的台阶，在钻孔时前期要进行清理井底杂物和沉淀物，检查好所有需要的工具配备，放可下井钻探施工。
在技术套管下入后，要将地面的管和地下接应上，经行循环式的泥浆冲洗，直到井道从孔边泛出清水后才可以继续施工。固井工程的关键就在于灌注油井水泥，所以在搅拌灌注的过程要在循环状态下工作，注意时间上不允许超出水泥的初凝时间。按照钻探设计和成井工艺的高要求，在水泥配置时我们通常选用自设的水力混合搅拌器，这样既加快了施工进程又保证了固井的品质。
当水泥浆悉数灌入孔内后，当即泵送替水泥浆，泵送替水泥浆的作用是将水泥浆从技能套管外返出地上，并铲除水泥浆对输浆管线的堵塞物及确保技能套管内存有15m左右（必定高度）的水泥柱。当替水泥浆灌注完工后，当即关闭悉数阀门，关闭技能套管，待凝48h后进行技能套管试压。水泥固井及替浆进程。
待孔内水泥凝结后，使用钻具扫掉管内水泥柱至预订部位，此后使用电动试压泵别离进行技能套管的管表里试压，需求压力不低于5MPa，30min内压力降低差小于0.5MPa。
技能套管试压完毕，待水泥完全凝结（7天以上）后，再用152mm钻具将孔内架桥扫掉至孔底，下入127mm出水管，63.5mm出卤管至岩盐层底板以上1.5m左右处，然后设备井口采卤设备，并调好进水管与出卤管方向，用变量泵沿进水管试卤24h，当卤水浓度到达描绘需求后，即可经过检验竣工，并交付使用，至此，整个岩盐井施工完毕。
四、结束语
通过一系列的探索分析，总结出了一套良好的盐矿钻探施工工艺与成井工艺技术，利用这套钻探工艺和成井工艺，施工中我们利用饱和盐水泥浆代替原始的饱卤水泥浆，在广泛地区的盐矿钻探取得了良好的收益。在对岩盐矿区的钻进施工过程结合施工人员的经验运用这套理论技术，这样不仅加强了护壁效果，而且可以加快施工的进程，而且提高了整体效率。利用水力混合搅拌器，加快了灌浆速度，降低了孔内事故的发生，保障了成井的效果。但是自行设计的混合搅拌器在施工过程中可能造成输送泥浆管道被水泥堵塞，这点并不完善，需要加以改进。
参考文献
[1]张德权，甘肃省通渭汤池河地下热水勘查测井工作报告[R]，天水，
甘肃省地勘局第一水文地质工程地质队，2006.10.
[2]张立新，马彪，甘肃省漳县盐井碳岩盐矿勘查地质工作报告[R]，天
水，甘肃地矿局第一水文地质工程地质公司，2008.03.
[3]吕锡安，定远盐田成井工艺[J]，探矿工程，2005.06，61～62.
[4]程建祥、张德权、张家峰 中国科学院上海冶金研究所； 材料物理与化学（专业） 博士论文 2000年.
钻采工艺论文范文第5篇
关键词：岩石地基；大直径钻孔灌注桩；旋挖成孔；存在问题；应对措施
1 背景工程介绍
1.1 工程设计概况
该工程为重庆某在建跨嘉陵江大桥工程，主桥桥跨布置为140+240+140m的三跨预应力混凝土连续刚构，主桥全长528m，复线桥主桥设墩位P8#、P9#、P10#墩和P11#桥台，其中P9#、P10#主墩为连续刚构体系，P9#墩位于河漫滩，并临近于嘉陵江中心地段，P9#主墩设桩基承台基础，该墩设12根Φ2.8m桩基，桩长18m，桩平面间距纵横为6.5m，桩基混凝土强度等级C30。
1.2 地质状况
根据P9#墩位处地质勘察资料，原地面地貌较为平缓，地面标高为164.92～167.01m，平均地面标高为165.965m左右，地表面有砂卵石层覆盖，厚度约0.7～3.8m，平均厚度约2.3m左右，卵石直径5～10cm。以下为泥质砂岩和砂岩互层，岩石以下4～6m左右为强风层，局部泥质较重，裂隙较为发育，岩层倾角较小，接近于水平状态。地勘时其涌水量为13.24立方米/天，但在基坑开挖过程中或受江水水位增高的影响，其涌水量将大大增加，为可挖状态。
2 设备选择与成孔原理
根据桥址区域工程地质、水文地质及水文情况，P9#墩基础施工需在3～6月嘉陵江枯水期完成施工，而且需在承台外先组织土围堰施工，在土围堰保护下进行承台基坑开挖和桩基础施工，考虑到承台基坑处岩层裂隙较发育，采用人工挖孔桩排水困难，而采用冲击钻孔速度较慢，进度难以保证，而旋挖钻孔进度快，安全性能好，但墩位基础处岩层强度较高，设计桩径较大，小型旋挖钻机难以钻进。对此，经多方对比、论证，最后决定采用400吨大型旋挖钻机进行桩基旋挖造孔。该钻机由机身主体、液压杆、导向架、钻杆、钻头等组成，每台钻机自重约80吨。可完成自行行走、对中、调整垂度、钻进、出碴、清孔等全部成孔动作。其造孔原理是采取钻杆的旋转带动钻头的旋转，将桩孔内岩体进行切削磨碎，对磨碎的岩体碎碴通过进入钻头套筒内，随钻杆提升孔外后进行卸碴，如此反复钻进、出渣等施工循环，最后形成桩基的造孔。
3 施工方法
3.1 孔口护筒
旋挖成孔灌注桩护筒采用钢护筒，根据P9#墩桩基断面尺寸，P9#墩钢护筒规格采用Φ3000×10mm（面板厚10mm）。旋挖钻机埋设钢护筒时，宜先采用稍大口径的钻头钻至预定位置，提出钻头后，再用钻斗将钢护筒压入到预定深度。
3.2 造孔钻机布置
本次施工的P9#墩12根桩基，P9#墩纵向布置共三排，每排4根。由于钻机工效较高，本次使用一台旋转钻机即可，采取分排一次完成后再进行第二排桩基钻孔，钻孔顺序从嘉陵江下游至上游方向依次进行。
3.3 旋挖造孔
旋挖钻机布置就位后应稳定牢靠，防止位移沉降，确保钻孔质量。钻机位置定位准确后，在桩孔中心位置上安装钻头。
针该墩位处岩层整体情况，P9#墩先采用Φ1.5m齿板筒钻头进行套孔钻进及出碴，当钻孔深度距设计孔底0.5m时可停钻，然后采用Φ2.0m齿板筒钻头进行钻进及出碴，再采用Φ2.5m齿板筒钻头进行钻进及出碴，最后采Φ2.8m齿板筒钻头进行钻进及出碴，最后完成0.5m深度桩孔形成。旋挖造孔的成孔孔径和垂直度，全部由机械自身进行控制，通过操作室内的水平垂直仪观察到钻孔垂直度情况。成孔钻进过程中密切进行目测观察，发现问题好及时纠正。在造孔过程中，跟踪检查碴样以确定各种岩石层厚度和标高，及时记录整理完善隐检资料。经工艺性生产试验，每孔桩基造孔从开始到结束共需两天时间，完全满足施工进度计划要求。
3.4 清孔
对隐检确认后的桩孔按规定进行孔底清理。根据钻孔桩桩底的设计标高和护筒顶标高，计算出钻孔深度，用测绳检查孔深，到位后进行清孔。对孔底沉渣用沉渣仪检测，沉渣厚度满足端承桩的不大于50mm规范要求后方进行下一道工序施工。
4 旋挖钻机在岩石地层中存在的问题及应对措施
4.1 旋挖钻机在岩石地基施工大直径桩基，由于岩石强度较高，钻机钻进破碎压力大。对此，如直接采用设计桩径的钻头施工，施工负荷大，难以钻进，应先采取小直径钻头钻芯，大直径钻头逐级扩孔的方式分次钻进，本工程P9#墩设计采用2.8m桩径，施工分四种钻头钻进，分别为1.5m、2m、2.5m、2.8m。
4.2 旋挖钻机成孔存在的弊端是难以直观反应地层岩性变化。对此，旋挖钻进过程中，必须及时收集渣样以确定各层岩石厚度和标高。
4.3 P9#墩基础为岩石地基，施工中不采用泥浆进行护壁。对于岩石地基上存在砂卵石覆盖层，施工中采用钢护筒安装至覆盖层以下，以避免覆盖层坍塌。
4.4 本次P9#墩桩基旋挖工艺成孔的重点难点在于孔底成渣的处理，主要表现为P9#墩基础岩层裂隙较发育，且整个岩盘分布有水平裂隙并与嘉陵江河床连通，形成透水通道，河床透水夹带泥沙和旋挖钻头磨碎的岩体钻渣部分沉淀，导致终孔后孔底沉渣厚度超标，且采用专用清孔底板钻筒无法满足清孔质量要求。对此，沉渣的清理成为桩基成孔质量控制的关键。
（1）P9#墩桩基采用水下混凝土浇筑，因桩孔岩壁分布的水平裂隙与嘉陵江河床连通，桩孔内存在河床透水情况，无法采用造浆、循浆、悬渣的方法进行沉渣处理。对此，经多种处理方法分析、比选、论证，决定采用气举法进行孔底沉渣清理，经实践证明沉渣清理效果良好，清孔后沉渣厚度完全满足设计及规范要求。
（2）清孔
第一次清孔采用旋挖钻机进行初步清孔，第二次采用气举法进行彻底清孔。
采用气举法进行清孔是通过空压机送风作用在导管底端形成负压，将沉渣在负压作用下上升并排除孔外，需使用空压机、导管、高压风管等设备。
将吸渣导管头置于沉渣面，沿孔边到中心依次圆周作业进行吸渣，保证孔底全断面吸渣到位；当吸出的沉渣量减少时，导管出水口的水质颜色由浓变浅时，表明沉渣在逐渐减少，最后达到彻底清孔目的。
在吸渣过程中必须连续补水、保持孔内水位，采用多台潜水泵同时抽取江水进行补水，以确保负压吸渣效果。
沉渣检测。当孔底吸渣清渣彻底后，进行沉渣检测，检测部位在孔边4点和圆中心点，共计检测点位5个，每点测2次以上，时间间隔1小时，沉渣厚度符合设计及规范要求后，进行钢筋笼吊放。
5 结束语
旋挖钻机作为一种新型钻孔设备，具有功率大、钻孔速度快、自动化程度高、移动灵活方便、定位准确、节约劳动力、生产安全、工作方便、环保性能好、噪声小、工作效率高、工期效益显著、降低施工成本等特点。但它也有因自身工艺特点带来的一些问题，且其施工工艺环节多，施工控制稍有不慎，便会导致质量问题出现。因此，根据旋挖成孔的施工作业特点，通过对旋挖成孔技术适用性的分析、论证，在施工过程中应建立针对其工艺特点的环节控制体系及应对处理措施，充分发挥其施工优势，可全面确保成桩质量。
参考文献
[1]JTG/T F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].
[2]公路施工手册-桥涵[S].
