钻采工艺论文第1篇

关键词：瓦斯抽采；封孔工艺；带压封孔

在煤炭开采过程中，瓦斯灾害一直是威胁矿井安全的主要灾害之一。虽然国内外学者在瓦斯治理方面进行了大量试验研究工作，但实践效果均差强人意。目前煤层瓦斯预抽采措施仍然被认为是预防瓦斯灾害最为有效的方法之一。

抽采浓度偏低成为困扰瓦斯灾害预防的瓶颈，一般来说造成钻孔抽采浓度低的因素有很多，其中封孔工艺是影响因素之一，也是最重要、最关键的影响因素。目前十矿煤层瓦斯抽采孔普遍采用水泥砂浆封孔、开放式注浆(即无压注浆)，显然抽采浓度低与该工艺封孔效果不理想有很大的关联。因此，开展带压封孔技术研究是改变十矿煤层瓦斯抽采现状的关键。

1 矿井抽采概况

平顶山股份煤业股份有限公司十矿（以下简称十矿）是全国瓦斯治理难度最大的煤矿之一，井田瓦斯具有储量大、含量高、压力大的特点[1]。近年来，随着煤层开采深度的进一步增加，复杂瓦斯地质因素的相互作用使得开采条件变得渐趋恶化，瓦斯动力灾害逐渐显现并趋严重，而作为该矿重要预防手段实施的本煤层瓦斯抽采措施却存在着抽采浓度偏低的现状（数据显示仅为5%左右）[2]，严重影响了十矿安全生产的进度。抽采效果是以瓦斯抽采浓度为首要表现形式，并直接决定了瓦斯抽采进度，因此，如何提高瓦斯抽采浓度就成为十矿瓦斯治理方面亟待解决的首要问题。

2 煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术

2.1 煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术原理

根据抽采钻孔封孔工艺现状分析和空气扩散渗透进入抽采管的途径，我们可以清楚的知道，要成功提高煤层钻孔抽采浓度，其钻孔封孔段必须具备两个关键条件：一是抽采钻孔周围煤体裂隙封堵密实[3]；二是封孔段不能出现空气通道[4]。为了实现这一目标，本文提出了煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术，即双侧聚氨酯-水泥砂浆带压封孔工艺。实现了封堵煤体周围松动裂隙、杜绝空气通道形成的目的，从而达到抽采钻孔密封技术要求，提高钻孔抽采浓度，进而提高煤层瓦斯抽采率。

2.2 双侧聚氨酯-水泥砂浆带压封孔工艺

该封孔工艺是对双侧聚氨酯-水泥砂浆封孔工艺的彻底改进，其本质改进有两点：一、为了加强重力对浆液在煤体扰动裂隙内渗透扩散的影响，对封孔段长度做了重新调整，延长封孔段长度；二、给浆液的渗透扩散一个直接的源动力，带有一定的注浆压力。

由于现在煤矿企业所使用的聚氨酯大多是预先调配好的，通过添加一定试剂方式对反应时间调整余地不大，因此，本封孔工艺中固定抽采管、配合延长封孔段使用的聚氨酯就不能采用将其均匀涂抹到缠裹在抽采管预定位置毛巾上的方式。通过理论和试验论证决定采用手压泵将聚氨酯注入预留固定位置的方式，这样就可以解决由于反应过快而带来的难以实现延长封孔注浆段长度的问题。

注浆压力的选择要根据钻孔周围煤体情况，聚氨酯固定段长度、抗压强度及抽采钻孔的密集程度等等作出。

该工艺实施步骤：

(1) 封孔前，利用压风吹净孔内钻屑；

(2) 然后将经过严格挑选的无裂缝抽采管放入抽采孔一定深度；

(3) 抽采管预定封孔段两端缠有具有一定长度的用来约束聚氨酯不至于四溢流失的毛巾；

(4) 利用预留的聚氨酯注入胶管将一定量的聚氨酯注入，待聚氨酯反应完全，再通过孔口端预留注浆管利用压力可调风动注浆机向封孔段注入水泥砂浆，要求达到一定的压力；

(5) 待水泥凝固后并网进行瓦斯抽采。封孔示意图，如图2-1所示。

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图2-1双侧聚氨酯-水泥砂浆封孔示意图

1――瓦斯抽采管2――水泥砂浆封孔段3――聚氨酯固定段

4――预留注浆管5――高压球阀

2.3 施工工艺参数

普通封孔工艺参数：开孔长度14.4m、封孔段长度15 m、抽采管长度14.4 m；设计封孔工艺参数：封孔段长度15 m、抽采管长度15.15 m。根据十矿的实际情况，施工队伍的钻头规格最小的为Ф54 mm，故确定抽采管的孔径规格为Ф94×5 mm，普通工艺开孔孔径选为Ф120 mm，扫孔孔径为Ф54 mm；设计工艺施工孔径选Ф120 mm。确定十矿戊组煤层带压注浆的注浆压力为：2.1MPa本文中所设计的封孔工艺单孔需0.63的聚氨酯，而普通封孔工艺需要0.315的聚氨酯。当水玻璃加热到38°时，0.75:1 比例的灰浆凝固速度达到最快，这与添加波美度39°的水玻璃反应速度相同。所以，本文注浆用的水泥与水玻璃也按上述比例进行配比。

3 煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔工艺的效果考察

参数设计要求：封孔后钻孔封孔段可以满足注水承压实验，在注浆压力下封孔段周围不会出现漏浆、涌浆现象。并网抽采时，可以实现较高的抽采负压。

本文中所设计的带压封孔工艺与普通封孔工艺在十矿戊9-20180机巷进行试验。设计封孔工艺钻孔与普通封孔工艺钻孔共施工8个，依据十矿要求可知，一般本煤层抽放钻孔皆超过50米，封孔长度一般在20米。（钻孔布置如图3-1所示），设计封孔工艺钻孔和普通封孔工艺钻孔各四个，抽采管采用相同的Ф89×5mm。

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图3-1试验钻孔布置图

1――1#孔设计工艺2――2#孔普通工艺3――3#孔设计工艺4――4#孔普通工艺

5――5#孔普通工艺6――6#孔设计工艺7――7#对普通工艺8――8#孔设计工艺

封孔半径：注浆扩散半径影响注浆加固范围内的煤体的密实性，在给定注浆布置条件下，注浆扩散半径越大，各注浆孔浆液扩散圈相交重叠厚度越大，则煤体被浆液充填的密实性越高。封孔半径就是注浆浆液扩散所达到的有效范围，主要基于钻孔扰动裂隙影响范围而言。

有效半径是浆液渗透扩散的下限，一般结合煤体地质特性确定。其次封孔半径是注浆压力确定的基础。根据经验，瓦斯抽放钻孔的煤体扰动破坏范围一般为孔径的5~ 10倍，考虑到抽采钻孔周围煤体由于地应力的存在而具有随时间的卸压裂隙延伸，故可确定钻孔扰动裂隙影响范围较计算值大一些，从而使得打钻活动照成的扰动裂隙影响范围均囊括在封孔半径影响范围之内。

注浆压力：注浆压力即为带压封孔时实现有效封孔半径的注浆理论压力。

3.2 实验结果分析

由于数据较多，本文只取了前23天的抽采数据，且文中只列举了1#和2#孔的瓦斯浓度变化曲线作为直观的比较。

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图3-21#孔设计工艺瓦斯抽采浓度曲线图

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图3-32#普通孔钻孔抽采浓度与时间的关系

从观测得到的抽采数据制成的浓度随瓦斯抽采天数的变化曲线中可以直观的看出，随着煤层瓦斯抽采工作的进行煤层瓦斯是呈现递减态势，这与煤与瓦斯突出的防治目标正好吻合。从列出来的曲线图中可以观察出，本文中所设计的带压封孔工艺技术措施与普通单侧聚氨酯-水泥设计带压封孔工艺从抽采浓度变化曲线效果来分析，我们可以发现本文所设计带压封孔工艺较十矿以前所采用的封孔工艺瓦斯抽采浓度有大幅度的提升，可以实现大幅度提高煤层瓦斯抽采浓度的要求。

4 结论

带压注浆封孔技术是借助注浆设备提供一定的注浆压力，以此保证封孔材料在孔壁裂隙内的渗透扩散，加固、充填裂隙，在裂隙面上形成网络骨架，增强煤体强度，凝固后生成对煤体具有较高粘结性的有机塑性体。带压注浆封孔可以保证在钻孔周围一定范围内形成人造外壳从而达到杜绝孔壁裂隙对钻孔瓦斯抽采的影响。以此作出以下结论。

(1)提出了煤层瓦斯抽采钻孔带压封孔技术原理。由于煤体是一多孔且裂隙发育的介质，在地层压力作用下，煤层本身具有一定的塑性，当钻孔在煤体内钻进时，钻孔周围煤体内会形成一定范围的松动裂隙，瓦斯气体可以通过这些裂隙解吸逸散，空气可以通过这些裂隙渗透到深部煤体，因此，必须对这些裂隙进行处理才能提高瓦斯抽采浓度。

(2)根据带压封孔技术原理，就目前采用的煤层瓦斯抽采钻孔封孔工艺自行改造设计了一套本煤层抽采钻孔封孔工艺。经十矿戊9-20180机巷的实地封孔抽采表明：带压封孔工艺技术可以成功的抽取较高浓度的煤层瓦斯，很好的实现了提高瓦斯抽采浓度的目的。

(3)由于该煤层瓦斯抽采钻孔封孔工艺能够实现较高瓦斯抽采浓度，满足提高煤层瓦斯抽采浓度的要求，因此有一定的推广价值。

参考文献：

[1] 平顶山股份煤业股份有限公司十矿矿井地质报告，内部资料，平煤股份十矿,2008.

[2] 平顶山股份煤业股份有限公司十矿瓦斯地质图说明书，内部资料，平煤股份十矿,2008.

[3] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992.

[4] 韩贵雷，破裂岩体承压注浆加固力学特性试验研究[D].徐州：中国矿业大学硕士论文,2008:4-7.

钻采工艺论文第2篇

关键字 煤田；地质钻探；相关问题；钻进工艺；钻进技术

中图分类号TD1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0089-02

随着国民经济的快速发展，我国对石油、天然气、煤炭等能源的用量需求越来越大。虽然我国矿产资源的蕴藏量丰富，但是经过多年的无限制开采已然出现疲乏状态。为了解决当前矿产资源紧缺的问题，我国正大力开展深部找矿工作。深部找矿工作比之浅层找矿更具难度，因而在技术的要求上也更加苛刻，对投资需求也更大。煤田地质钻探技术的发展对我国深部找矿工作的开展起到了极大的推动作用，我国必须要处理好与煤田地质钻探相关的各类问题，以此促进我国煤矿开采行业的进一步发展，更好的支持我国经济建设。本文首先对煤田地质钻探技术进行了分析，然后对煤田地质钻进工艺进行了阐述，接着对煤田钻探的定向钻进技术以及钻进中的问题进行了浅析。期望通过本文的分析，能够让读者的对我国煤田地质钻探工作有更加深刻的认识。

1煤田地质钻探技术

在上世纪60年代左右，煤田地质钻探主要使用的技术有钢粒钻进技术、合金钻进技术以及铁砂钻进技术，这些钻进技术的钻进效率低，若是遇到硬质岩层，其钻进速度会受到极大的限制。我国现今主要将金刚石钻进技术与绳索取芯钻进技术相结合，有效的解决了取芯率低、钻进效率低等问题，这对经济效益的提升起到了极大的促进作用。

2煤田地质钻进工艺

在煤田地质钻探中，常会遇到各种影响钻进效率的实际问题。为了解决各类实际问题，必须要因地制宜发展各种钻进工艺。较常用的钻进工艺主要有以下几点。

2.1空气泡沫钻进工艺

在干旱缺水地区进行煤田地质钻探施工中，当遇到老窟窿、空巷、采空区等地层时，常使用空气泡沫钻进工艺，它能有效的解决其他工艺中出现的地层漏失以及护壁套管等难题，对提高钻进效率有着极大的助推作用。

2.2液动冲击回转钻进工艺

当在煤田地质深层钻探施工中遇到强研磨性坚硬岩石时，可使用液动冲击回转钻进工艺。该工艺与钢粒钻进以及单纯的回转钻进工艺相比而言，在钻进速度以及降低孔斜率方面更具优势。

2.3潜孔锤反循环钻进工艺

潜孔反循环钻进工艺也是煤田地质钻探中较常用的钻进技术之一，该工艺在高水柱大背压的情况下，虽然设备性能会受到一定程度的影响，且孔深超过0.3km以后钻井效率的提升并不大，但是在浅孔钻探中的钻进效率却十分明显。

2.4定向钻进技术

当煤田地质钻探处于地质构造极为复杂的地区时，一般的钻进方法无法再满足钻进需求，此时可使用定向钻进技术。该技术主常用的造斜机具主要包括连续造斜器以及螺杆定向。定向钻进技术的应用，能够有效的解决在陡直地层找矿中遇到的各类技术难题，且中靶率极高，能够很好的满足地质钻探需求。

经过上文的分析可知，在煤田地质钻探中，确保中靶率是钻探工作的主要目标，在保证中靶率的同时还要确保不能将煤层打丢。要实现这一目标，定向钻进技术是最好的选择。在利用定向钻进技术时，再结合绳索取芯和金刚石钻进技术，还可以保证良好的岩芯采取率。

3 煤田钻探的定向钻进技术以及钻进问题

3.1煤田地质钻孔的设计

1）地层地质条件

（1）一般来说，要想明确了解矿井的地层构造、地质条件等情况，必须在钻孔设计时，对断层的参数和性质进行仔细的分析和研究，并对在钻探过程中可能会遇到的问题以及问题的处理方法进行明确；

（2）若是尚不明确煤层的地质条件，断不可冒然钻进，否则会对煤层造成损坏。此时，只能先进行试钻，在试钻的过程中总结出相应的钻进参数，并对可能遇到的钻进问题进行预测，并随时做好处理准备，尽最大可能将钻探事故率降到最低。

2）钻具级配条件

在煤田地质钻探中，常用到的钻具主要有以下几种：

（1）螺旋钻杆；

（2）使用垫叉式钻杆，并在前保直端外加专用钻铤或是扶正器等；

（3）使用外平钻杆，并在前保直端外加专用钻铤或扶正器。

在煤田地质钻探中，使用钻具时必须要重视以下几个方面的问题：

（1）在煤系地层极为复杂的情况下进行钻进工作，要力求将钻具级配设计得更为简单，如无必要，尽量少在孔内放置附属器具；

（2）若要在钻进过程中满足保直钻进的要求，就要保证钻孔间隙应尽量使用最小值。

3.2煤田地质钻进工艺的参数设计

钻进工艺参数主要有三个，即转速（n）、泵量（Q）以及钻压（P）。这三者之间相互联系，又相互影响。关于转速、泵量、钻压三者之间的配合原则有以下3种：

1）若岩石的研磨性较小，比较容易切入时，要做好排粉工作，以保证钻头的使用寿命。鉴于此种情况，可采用低钻压、高转速、大泵量参数配合原则；

2）若岩石的研磨性较大，此时可采用中泵量、大钻压、较低转速的参数配合原则，以防止切削机具过早被磨钝；

3）若岩石的研磨性处于中等，则转速、泵量、钻压的参数配合原则也宜采用上述两种情况的中间值。

3.3钻进中遇到的问题

不同煤田，其地质条件的复杂性也不完全相同，因此在钻进过程中也会遇到各种不同问题。比如煤炭突出、卡钻、缩径、钻渣堵钻、埋钻等。对于不同的孔内事故，要根据具体情况采取不同的处理措施。鉴于不同矿区地质条件的差异性极大，在钻孔设计时，必须要考虑事故出现的主要原因，并采取相应的措施防止事故的出现，在事故出现时要对其进行及时处理。

4 结论

通过本文的分析可知，定向钻进技术的中靶率极高，能够满足当前大部分煤田地质钻探的需求。再充分结合绳索取芯和金刚石钻进技术，可以大大提高岩芯采取率。由此可见，在煤田地质钻探中，充分结合多种钻进工艺，能够极大的提高煤田地质的钻探效率。因此，我国必须要重视对多种钻进工艺的综合利用。

参考文献

[1]刘强.如何加强煤田地质钻探过程的质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.

[2]柳强，伏秀漠.煤田地质钻探深孔施工中黏附卡钻事故的处理技术[J].宁夏工程技术，2013，12（2）：163-165.

[3]陈志芳.煤田地质钻探工程岩芯编录步骤及有关注意事项[J].能源与环境，2011（5）：20-21.

钻采工艺论文第3篇

关键词： 煤与瓦斯突出；煤层；瓦斯；封孔工艺；抽放浓度

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0125-02

0 引言

严重影响煤矿生产安全的一个很重要的因素就是煤与瓦斯突出。神华乌海能源天荣煤炭有限责任公司一矿是煤与瓦斯突出矿井，在工作面的掘进和回采之前都必须对工作面进行区域瓦斯治理。通过利用底板巷实施穿层钻孔对工作面进行预抽，从2010年初到2012年2月利用底板巷共向2101工作面、2012工作面施工钻孔1026个。因为进行了长期的带抽，到2009年10月底，一般情况下，这些钻孔的抽放浓度都保持在3%-9%，按照相关法律条文的规定，一旦预抽瓦斯浓度低于30%的时候，为了提高封孔的质量，应该对其采取封孔的措施。通过分析论证，决定对已有钻孔进行检查评估，增大联网孔径，改变了封孔工艺，进而提高抽放浓度。鉴于此，文中比较研究了常见瓦斯抽放封孔工艺，并结合现场条件改进了封孔工艺，使其适用于天荣一矿。

1 抽放钻孔的常见封孔工艺介绍

抽放钻孔的封孔质量在很大程度上决定了煤层瓦斯的预抽效果，一个封闭致密的钻孔的抽放效率要远远高于一个封闭不完全的钻孔的抽放效率。现阶段比较常用的封孔方法有三种，分别是固体材料封孔法、聚氨酯（马丽散）封孔法和封孔器封孔法。

1.1 固体材料封孔工艺 最常用的固体材料封孔法是水泥砂浆封孔法。其均是在距离煤层一定距离的岩巷中实施钻孔，钻孔打穿煤层并进入顶（底）板0.5m，清除孔内杂物后封孔。水泥砂浆封孔法是在孔口处安好截止装置后，将水泥砂浆用注浆泵压入钻孔，可以封孔段较长的钻孔。其封孔材料在注入时为液态，等其凝固后为固态，能较好的封闭钻孔周围的一些裂隙，从而能较好的封实钻孔。其检验封孔长度的时候只需要用一根回浆管即可，操作既简单又节省时间。

1.2 聚氨酯（马丽散）封孔工艺 该技术是基于“固体封液体，液体封气体”的原理，采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注天固或马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注天固或马丽散。这种方法的特点是粘结力高，密封性好，能让封孔更加的严密，有着非常可观的普及前景，是一种很值得推广的封孔方式。

1.3 封孔器封孔工艺 一般会在岩层致密和服务时间不长的岩孔中采用封孔器封孔法，封孔器主要包括两大类，分别是摩擦式封孔器和水力膨胀式封孔器。具体操作是先把封孔器放在钻孔封孔的位置，再使用钻孔外的专门机械让内外管产生相对运动，挤压封孔器前端的胶皮胀罔，使之在径向膨胀进而将钻孔封堵严密。封孔器膨胀系数大，封孔质量可靠，还可以重复利用，是一种理想的封孔装置。然而它的设计成本比较高，出售价格也比较昂贵，在现阶段并没有实现大力的推广和普及，无法在大范围内应用。

2 现场实验区概况

神华乌海能源有限责任公司天荣矿业有限责任公司一矿（以下简称“天荣一矿”）位于内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇（巴音）东北部，距巴彦浩特镇约60km。矿井目前正在改扩建，改扩建后设计生产能力30万t/a，为煤与瓦斯突出矿井，天荣一矿目前主采二1、二2煤层，属无烟煤，以太西煤最为著名。开采深度：由+1850～+1450m标高，二道岭矿区位于宁蒙分界的贺兰山分水岭西侧，为典型的山区地貌，山势陡峭，沟谷发育，地势东高西低，海拔高程一般在2020m～2160m之间，相对高差约140m。矿区地势西北低、东南高，最高点位于ZK28号钻孔东南约1000m处，海拔标高2201.20m，最低点位于矿区西部的沟谷中，海拔标高2012.80m，矿区最大高差188.40m。

2008年3月份和11月份，煤炭科学研究总院沈阳研究院（原煤科总院抚顺分院，以下简称“沈阳院”）对天荣一矿二1、二2煤层+1577水平以上和一、二1、二2煤层+1577～+1527水平进行了突出危险性鉴定，结论为：一煤层在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二1煤层在+1577水平以上无突出危险性，在+1577～+1527水平之间具有突出危险性；二2煤层在+1527水平以上具有突出危险性。因此211工作面具备突出危险性。为了能够顺利使2101工作面进行生产，必须在采掘过程中采取有效措施防止煤与瓦斯突出，以消除2101工作面突出危险性。

3 封孔材料的选择和封孔流程

3.1 支管路改造 2101运输顺槽瓦斯抽放管路进行了改造，支管路由原来的￠160管路改为￠219管路，增大了管径；钻孔联网后连入该管路进行抽放，流量增大、总量增多。

3.2 封孔管改造 对原来使用的2寸焊管封孔、改为4寸焊管进行封孔，每个钻孔先采用￠94钻头钻进、终孔后，再采用￠133、￠153钻头进行了扩孔，岩孔段为5米，煤孔段为8米，符合抽放要求。

3.3 封孔工序 原封孔采用人工手动注浆泵注马丽散封孔，通过联网后发现孔口有漏气现象，再次采用在封孔管的两端包裹麻袋并浇注马丽散，封孔管孔口段压设注浆管，将封孔管塞入钻孔之后，用水泥注浆泵从注浆管向封孔管与孔壁之间注水泥砂浆。采用水泥砂浆封孔，降低了封孔的成本。

3.4 集管器、管网的改造 每站设计施工17个钻孔，联网在一个￠159mm集管器上，钻孔与集管器采用2.5寸弹簧管与￠160支管路连接，孔与集管器、放水器之间用2寸球阀连接，每站安设放水器。现将每站一个集管器变为2个￠300mm集管器，每个集管器用6寸弹簧管与￠219管路四通连接。每个集管器安设7-9个单孔联网接头，单孔用4寸弹簧管、蝶阀与集管器连接。现单站、单孔能够随时测量浓度、流量、负压、温度。

3.5 放水系统改造 原来每站安设放水器主要存在放水不及时、不到位，容易造成瓦斯抽放管内积水，造成瓦斯浓度低，抽放量少、抽放效果差；且每站安设放水器、阀门、材料使用多。现对每站安设放水器改为集中式放水，运输顺槽上、下帮各敷设一趟￠108排水管，每站与￠108排水管连接，在切眼处各安设一个自动放水器和一个手动放

水器。

4 结论

通过改造支管路、封孔工艺、联网管路、集管器、采用集中放水，符合瓦斯抽放标准要求的大管径、大流量、降低抽放管路阻力，提高了抽放效果，增加了抽放量。

参考文献：

[1]殷文韬，刘明举，温志辉，孟全生.煤层瓦斯抽放封孔工艺研究与应用[J].煤炭工程，2011（2）.

钻采工艺论文第4篇

[关键字] 钻孔间距 "空白带" 抽放

[中图分类号]TE644 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-296-2

0 引言

随着开采深度的加大，我国煤矿瓦斯涌出和煤与瓦斯突出灾害加剧，由此引发的重大特大事故时有发生，2005年以来发生重特大瓦斯事故329起，死亡3082人，占煤矿同类事故起数的58.6%，死亡人数的64.6%，煤矿瓦斯事故仍是"第一杀手"。煤与瓦斯突出矿井对突出综采工作面进行先抽后采措施，但由于本煤层钻孔设计与钻进工艺限制，钻孔之间没有交叉，综采突出工作面出现"空白带"，造成"空白带"区域的煤与瓦斯突出时有发生。为吸取事故教训，确保平煤四矿丁5，6-19190综采突出工作面安全生产，在丁5，6一19190突出工作面消除"空白带"进行了钻孔设计与打钻工艺技术攻关。

1 工作面概况

丁5，6-19190采面位于一水平丁九采区东翼下部，北部为丁5，6-19210采面（已回采结束），南部未回采，东部至一、四矿井田边界，与一矿丁6-32020采面平均相距32米，西与丁九总回、轨道相通，该采面标高-432～-485，地面标高+245～+340，距地面垂深650～840米，采长194米，按突出危险管理。

2 钻孔间距优化

在没有开采保护层条件下， 预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出，减少采场瓦斯涌出 主要措施。根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》AQ1026-2006规定，不同矿井，不同煤层要求达到不同大小的瓦斯抽采率指标。由于在规定预抽期内，煤层瓦斯抽采率大小，决定于抽放钻孔的设计参数，特别是钻孔的孔间距和钻孔孔深最为重要，因此优化抽放钻孔的间距和孔深是保证煤层在预抽期内达到预定的抽采率，具有十分重要的意义。

2.1 钻孔瓦斯流量衰减规律

根据煤层瓦斯流动理论可知，当流动性质为非稳态时，钻孔瓦斯流量随着时间的延长呈衰减规律而变化。钻孔瓦斯流量的变化规律基本上符合负指数方程，即：

式中q（t）-百米钻孔瓦斯流量，m3（min·hm）；q0-钻孔的初始瓦斯流量，m3/min；a-钻孔瓦斯流量衰减系数d-1。

2.2 钻孔布置距离理论方程式建立

根据钻孔瓦斯流量衰减规律方程式（1）推算经t（d） 时间单孔抽放的瓦斯总量为；

式中Qc -经t（d）时间单孔抽放的瓦斯总量，m3；

q（t）-百米钻孔经t日排放时的瓦斯流量，m3（min hm）； l-钻孔长度，m； t-抽放时间，d。

而钻孔单孔控制范围内煤体瓦斯储量为QH：

式中 ρ-煤的密度，t/m3；

M- 煤层平均厚度，m；

H- 钻孔间距，m；

W- 煤层原始瓦斯含量， m3/t。

则经t（d） 时间瓦斯抽出率η 应为：

即以抽出率作为指标，确定钻孔布置间距的理论方程式为：

式中η -预抽瓦斯率，%。其它符号意义同上。

2.3 现场试验

平煤四矿地质构造复杂，瓦斯问题严重，1997至2007年共发生21次与瓦斯突出，丁九采区累计发生突出19次，丁56煤层较软，打深比较困难，为了消除丁5，6-19190突出工作面"空白带"难题，如何提高软煤层瓦斯预抽率，增加抽放量，已经成为矿井安全生产中重要丞待解决的问题。

2.3.1 本煤层钻孔瓦斯抽放效果考察

四矿丁九采区丁5，6-19190采面采用顺层钻孔预抽本煤层瓦斯。为摸过适合于丁九采区丁5，6煤层瓦斯抽放的参数，优化本煤层钻孔管理，在丁5，6-19190工作面风巷打试验本煤层钻孔3个，设计钻孔直径为89mm，孔深40米，间距15m，成孔后立即挂网抽放，2008年4月至2008年7月对钻孔瓦斯流量和深度进行参数测定，其百米月平均瓦斯流量如表1

2.3.2 本煤层钻孔间距的优化确定

对表1试验钻孔考察数据进行回归拟合分析。可求得钻孔间距与钻孔抽放时间之间的指数关系。四矿丁56-19190采面煤体密度 =1.40t/m3，煤层厚度3.4m，煤层瓦斯含量5.04 m3/ t，预测工作面回采期间绝对瓦斯涌出量将

根据式（6）求得丁5，6-19190采面本煤层钻孔不同预抽期所对应的钻孔布置间距如表2所示。

从表2可以看出，当钻孔布置间距采用4.6m时，本煤层预抽期需要6个月，其预抽率达到20%。因此，确定优化后本煤层钻孔间距为4.6m。

3 打钻工艺试验

根据我矿在丁5，6-19190风巷钻孔间距的优化确定，现场按4.6m布置，采用大功率钻机虽然达到瓦斯抽采率要求，风巷钻孔深度一次只能打到80-100米左右，机巷钻孔只能打到60-75米左右，不能消除"空白带"。因此，还需对打钻工艺进行改进试验。

3.1 打钻基本情况

丁5，6-19190机风两巷掘进期采取随掘随打随抽，使MK-3钻机，钻机扭矩660N.m，钻杆直径为φ42mm，钻孔深孔只能打到40米左右。

3.2 打钻工艺试验

根据平煤[2008]183号文《关于进一步加强矿井瓦斯抽采工作的通知》第二条"必须落实本煤层瓦斯抽放规定。突出煤层综合机械化采煤工作面执行措施孔深度必须在20米以上。对采面中部"空白带"必须执行震动爆破卸压措施"规定要求，另外，一旦采取震动爆破卸压措施，容易出现瞎炮现象，更不安全，为此，分别在丁5，6-19190机风两巷对打钻工艺进行试验，技术措施为使用大功率钻机，增大钻机扭矩，提高钻孔深度。

4 打钻工艺改进

主要从钻机滑道、压柱、固定方法、钻杆、钻进顺序等五个方面进行改进，优化打钻工艺。

4.1 改造钻机滑道。甩掉钻架；改变滑道下方四个卡钻架横梁上的前后卡瓦间距，实现跨皮带稳钻。

4.2 革新压柱。去掉人工进行升降单体液压支柱，换成自动油压支柱；根据液压原理和钻机操作台的控制，实现自动升降支柱。

4.3 改变固定方法。皮带里侧两颗压柱用原有钻架横梁进行固定间距，压柱下方用螺丝固定在滑雪上，实现容易移动。钻机滑道下落到皮带里外侧柱子上的横梁，上紧卡瓦实现了跨皮带稳钻。

4.4 更新钻杆。把原有的1.6米长的光钻杆更换成0.8米长的来复线钻杆，φ42mm来复线钻杆来更换为φ50mm复线钻杆实现巷道狭窄接卸钻杆。

4.5 优化打钻顺序。在丁5，6-19190机巷使用MK-4钻机，φ50mm来复线钻杆先打60米钻孔，孔间距4.6米，先进行卸压，卸压后把MK-4钻机退回去，在两个卸压孔中间再打深孔，孔间距为2.3米， 通过这种方法，机巷本煤层钻孔打到80米以上，最深打到100米左右。

丁5，6-19190风巷使用两台大功率钻机，第一台ZYW1900R钻机在前打80米钻孔先进行卸压，然后在设备车后用ZDY4000S钻机在卸压孔中间再布孔，孔间距为2.3米，现场把ZDY4000S钻机底座垫高400mm打深孔，目前丁5，6-19190风巷设备车以里的钻孔孔深在120米以上，最深打到140米左右。

5 试验效果

根据四矿丁九采区丁5，6-19190突出工作面本煤层钻孔间距优化结果，进行钻孔抽放参数设计施工钻孔，并挂网抽放，同时对打钻工艺改进，消除了"空白带"。由资质单位对丁5，6-19190工作面进行消突评价，结果认为：瓦斯预抽率达到24%，可解吸瓦斯含量降至2.40m3/t，小于 7 m3/t，达到了瓦斯抽采指标。消除"空白带"后，消除了工作面煤与瓦斯突出危险性，取消了排放钻孔，大大解放了生产力。

6 结论

（1）根据钻孔瓦斯流量衰减规律方程，以抽出率作为指标，建立了本煤层瓦斯预抽钻孔布置间距的理论方程式，为合理确定钻孔布置间距提供了依据。

钻采工艺论文第5篇

【关键词】水力喷射钻孔 稠油蒸汽吞吐

本次研究及试验对象是辽河油田高3624区块的高3-6-021井。通过对高3624区块岩性、裂缝发育特征及其分布走向、储层物性等方面进行细致研究，确定钻孔方位、钻孔数量、钻孔深度、注酸类型和数量、注蒸汽量，观察联作措施后的效果，对效果进行评价。

1 水力喷射钻孔技术介绍

目前，辽河油田水力喷射钻孔技术的工艺原理：连续油管连接铣刀钻具，入井进行套管开窗，然后连续油管连接喷射工具入井进行油层喷孔的工艺，喷嘴为反冲自进设计。喷嘴工作方式为单射流破岩，非水力机械联合破岩方式，其优点是：结构简单、控制简便、成功率高、钻孔长度可达100米。

水力喷射钻孔技术从施工工序上可分为：

（1）自然伽玛校深；（2）陀螺定向；（3）套管开窗；（4）钻水泥环；

（5）油层喷孔。每孔施工时间约为15h，每孔施工周期内，连续油管下井3次，测井1～2次。

2 高3624区块开发现状2.1 高3624砂砾岩油藏介绍

试验油井位于辽河油田高3624区块，高3624区块构造上处于辽河西部凹陷西斜坡北端高升油田莲花油层鼻状构造北端，是一个南、东、西三面受断层夹持的由西南向北东倾没的断鼻构造，高点埋深1600m。构造类型为纯油藏，油层埋深1600～1850m，油层分布主要受砂体分布控制，为一构造岩性油藏。储层岩性以厚层块状砂砾岩为主，夹薄层泥岩。据高3624井最初试油成果，原始地层压力17.5MPa（油中1800m），1750m深度温度56℃。通过观察井测压情况可知，目前地层压力在7MPa以上，试验井附近压力10MPa左右。

2.2 区块开发现状

按开发方式划分，高3624块可分为两个开发阶段：即常规开采和蒸汽吞吐开采阶段，目前全块转为捞油生产。1988年8月～1998年9月，高3624块开始蒸汽吞吐开发，至1998年9月蒸汽吞吐有效期结束，共吞吐23口井、74井次，平均单井吞吐轮次4.9轮，累计注汽22.0693×104t，阶段产油13.9057×104t，阶段产水3.7228×104m3，阶段采出程度1.81%，吞吐油汽比0.63，阶段回采水率16.9%。1998年10月～2005年12月，由于吞吐效果较差，1998年10月后该块不再进行蒸汽吞吐开采，2003年12月全块转为捞油生产。2006年1月～目前，为采取压裂改造和高压注汽提高区块储量动用阶段，开采难度逐年加大，急需改善传统开采方式，提高单井产能。

3 水力喷射钻孔与蒸汽吞吐联作方案

试验井高3-6-021井储层岩性以厚层块状砂砾岩为主，夹薄层泥岩，分析试验井与邻井同产层生产情况，认为试验井目标储层剩余油较多，结合水力喷射钻孔设备参数性能指标，分析在该试验井应用是可行的，决定进行水力喷射钻孔与蒸汽吞吐联作措施工艺试验。利用该技术喷射钻孔的定深、定向、钻深可控的优势来提高微裂缝钻遇率，改善稠油蒸汽吞吐井产层受热环境及渗流条件，扩大产层受热吞吐半径，实现周围死油区稠油得到动用，达到增加原油产量、提高单井产能的措施目的。

3.1 水力喷射钻孔方案3.1.1？钻孔层位

筛选高3624块的某一口油井为试验井，该井位于区块中部，生产层段岩性为砂砾岩。油层物性较好，平均孔隙度21.9%，平均渗透率967×10-3μm2。碳酸岩含量极少。粒度中值为0.44mm，但分选较差，平均分选系数为1.94。为近物源浊流砂体沉积的特征。Ⅴ砂体储层以砂砾岩为主，平均孔隙度为22.69%，平均渗透率1282.65×10-3μm2；Ⅵ砂体储层以砂砾岩为主，平均孔隙度为19.92%；平均渗透率867.92×10-3μm2。

3.1.2？钻孔位置

根据地层倾角、倾向以及油井井斜数据，确定钻孔方位主要沿平行地层等高线方向，这种方法适合油层上下较厚的油层，孔轨迹在同一个油层延伸，同时根据油层厚度和实际钻孔深度进行钻孔方位微调，从该井测井曲线对比综合分析L5+6层位的2#、3#两个层钻孔增产效果会更好。

？3.1.3？钻孔方位

通过分析试验井与邻井同产层生产情况，认为试验井24.6o、221o方位剩余油较多，优选为该试验的钻孔方位。

3.1.4？布孔数量

该井所选2#小层为物性较好的含油层段，单层厚度56.6m，3#小层厚度13.4m，2#小层布孔密度为1孔/7.07m，3#小层布孔密度为1孔/13.4m，设计对2个小层完成9个钻孔，自下而上逐孔实施。

3.1.5？钻孔长度

考虑小层单层厚度较厚，井间距较长，产层无底水，井间距离170m，因此，设计钻孔长度为100m。

3.2 防膨酸化蒸汽吞吐方案3.2.1？防膨方案

粘土稳定剂由有机聚季铵、非离子表面活性剂及无机物复合而成。

（1）按处理半径计算，按照处理半径2.4m计算，药剂浓度1%，施工剂量24.4t。

（2）按注汽量计算

设计注汽量按3000t，防膨剂使用浓度按1%计算，则试验井防膨剂用量为30t。

（3）施工要求：正注粘土防膨剂30t，正替清水10m3，压力控制在20MPa。3.2.2？酸化解堵方案

（1）药剂用量：酸化药剂的主要成分为有机酸、盐酸、氟盐、缓蚀剂和表面活性剂等。酸化目的层为2#：3#小层，井段1651.5-1722.0m，厚度70m/2层。通过酸化，解除近井油层污染，恢复或提高地层渗透率，增加油井产能。设计向井中注入多氢酸解堵处理液185t，正替顶替液10t，排量0.6～1.5m3/min，泵压不得超过20MPa。

3.2.3？注蒸汽方案

预热地面管线10分钟，然后转入正式注汽，以较低参数注一小时，逐步提高注汽参数。采用高压小炉注汽，设计注汽量3000t，油层吸汽能力约7～9 t/h，注汽速度：192 t/ d，注汽强度：27.5t/m。

4 现场试验与效果

4.1 现场试验

5 结论

细致的地质分析、创新的联作思路、缜密的施工设计、科学合理的联作工艺选择是高3-6-21井现场试验成功的基础与保障。

水力喷射钻孔改变了传统射孔完井蒸汽腔的形态，扩大了蒸汽与地层的直接接触面积，扩大了蒸汽腔的波及体积，无论是近井地带还是远井地带均更有效的利用了蒸汽的热能，并且可在一定程度上解决因储层非均质性造成的储层动用不均的困扰。

水力喷射钻孔的成功应用可突破传统意义上的射孔完井方式，有望引起新一轮的完井方式的变革

水力喷射钻孔与蒸汽吞吐措施联作工艺技术可有效解决因近井地带污染与堵塞导致的注汽困难的难题，实现了蒸汽吞吐井间剩余油挖潜以及油井产量的提高，为辽河油田稠油开采提供新模式、新方法。

参考文献

[1] 李根生，沈忠厚.高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展.石油勘探与开发[J].2005，（02）：96-99

[2] 袁建民，赵保忠.超高压射流钻头破岩实验研究[J].石油钻采工艺，2007，（04）：20-22

[3] 孙晓超.水力深穿透水平钻孔技术的研究.大连理工大学硕士学位论文[D]，2005

[4] 李慧，黄本生，刘清友. 微小井眼钻井技术及应用前景[J].钻采工艺，2008，（02）：42-45

钻采工艺论文第6篇

论文关键词:旋挖钻机　工艺　优点　局限性　应用　发展

论文摘 要:旋挖桩工艺在我国是近几年才推广使用的一种先进的桩基施工工艺，广泛应用于公路、铁路、桥梁和大型建筑的桩基施工。苏州地区应用旋挖桩工艺较迟，实例不是很多，下面以苏州北环路四标桥梁工程灌注桩采用旋挖桩施工的成功例子分析该施工工艺在苏州地区的应用和发展前景。

本工程为苏州市北环快速路西段工程的重要的一部分，西起清塘路立交桥西侧，东至广济路交叉口，采用地面快速路形式，快速路全长385m，辅路全长755m。另外，还包括B线的411.162段。2007年5月13日开工，于2007年12月28日完成了快速路的施工。

1桥梁工程

1．1 清塘路立交桥

桥梁跨径为20+19.076+18+15.931+15.058m，总长88.065m。桥梁下部桥墩为桩接盖梁形式，钻孔桩基础;桥台为重力式桥台，钻孔桩基础;桥梁上部为简支变跨径预应力及钢筋砼板梁。钻孔桩采用C25砼，桥墩桩径为D120，桥台桩径为D100，预应力板梁采用C50砼，预制钢筋砼板梁采用C40砼。

1．2 十字洋河箱涵

涵洞采用16+13m，总长29m，两孔，更利于水流的畅通，下部结构为钻孔桩基础，箱式底板，钢筋砼板墙，上部为钢筋砼现浇梁板。

1．3 C线桥

跨径组合为20.54+10×21.04+17.07+20.54米，简支板梁，共13孔，全长268.55m。下部结构采用暗盖梁+承台柱式桥墩，钻孔桩基础。桥宽为18m～22.7m。

1．4 B匝道桥(B0—B10墩)

跨径组合为(3×32)+(25+38+25)+(2×35)+(2×27.4)m，总长308.8m。下部结构为钻孔桩基础，承台柱式桥墩，上部结构采用现浇预应力砼箱梁，桥宽8m，采用墩梁固结，箱梁为小悬臂直腹板连续箱梁，满堂支架施工。

1.5 工程地质特征

根据野外钻探结果，场地岩土层按成因类型自上而下分别为如下成份。

(1)淤泥:厚度0.3m～2.4m；(2)；素填土:1.5m；(3)粘土:3.5m；(4)素填土:1.5m；(5)粘土:3.5m；(6)粉质粘土:4.4m；(7)粉砂夹粉土:8.1m；(8)粉质粘土:2.5m粘土:4m;(9)粉质粘土:6.0m；(10)粉土:7.0m；(11)12粉土:8.2m。

1.6 钻孔桩的实施情况

钻孔桩共480根，投入12台钻孔桩机，计划30d完成。在施工过程中，由于桩机损坏、拆迁不到位及天气原因影响，8d成孔44根桩，比计划慢了约88根，即每台钻孔桩机每天成孔67根。

现场项目部经过与桩施工队协调，增加投入1台苏州地区较少使用的旋挖钻机。结果，在最后5d的时间里，钻孔桩机成孔70条，旋挖钻机成孔40条，平均8孔/d。支护桩施工按计划顺利完成，为整个地下室施工赢得了时间。

2旋挖钻机的成孔工艺

旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。

3旋挖钻机成孔的优点

3.1 广泛的适应性

在硬土地层，由于传统钻机的自重有限，不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5～10倍。

在软土层，由于旋挖钻成孔速度较快，可以有效地控制塌孔缩颈等现象。

3.2 成孔速度快

旋挖钻机的成孔速度最快能达到1m/min，与传统的循环钻机相比优势明显，这样就有效地保证了工程的进度，节省了工期，减少了施工投入。

3.3 环保特点突出

目前国内传统钻机多采用连接钻杆形式和掏渣桶掏渣，在钻进过程中多采用泥浆循环方式，在施工中需在场内设置泥浆池，文明施工难以控制。而旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下就可以实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，这使污染源大大减少，改善了施工环境，成孔效率大大提高。

3.4 提高桩的承载力

由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，其钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比，旋挖桩的承载力显著提高。

3.5 行走移位方便

旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置，而不像传统循环钻机移位那么繁琐，从而加快了施工速度，对场地的适应能力极强。

3.6 桩孔对位方便准确

这是传统循环钻机根本达不到的，在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。

4旋挖桩在广州地区的应用情况分析

4.1 旋挖桩适用地层

旋挖桩适用地层范围较广，有较强的适应性，其适用地质条件如下。

(1)适用于砂岩、灰岩、花岗岩及黏土层、砂层、淤泥质等地层中;(2)适用于进入硬岩施工，一般在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想;(3)软弱地层成孔速度较快，如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。

4.2 苏州地区地质情况

苏州位于长江三角洲冲积平原东部，土质主要为粉质粘土、粘土、粉砂、粉砂。苏州东靠黄海，海拔较低，地下水位较高，又加上该地区以粉砂、粉质粘土为主，导致土壤含水率较高。在施工灌注桩时因旋进速度较慢，易造成成孔时出现塌孔和缩颈等状况。

4.3 应用情况分析

根据旋挖桩适用的地层情况，旋挖钻机在苏州地区土层中成孔较为理想，其不仅适用于工程围护结构的施工，同时可以作为工程桩的理想桩基施工机械。

5结语

旋挖桩技术被誉为“绿色施工工艺”，在我国有很好的发展前景，进口产品正大量涌入我国市场，而我国同类产品的开发尚处于初始阶段，未来几年将处于急速发展的上升和成熟时期。今天，我国正处在一个大发展时期，各种工程建设急需大量的建设机械，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械设备，从其发展的速度来看，旋挖钻机的市场需求量还是比较大的。在苏州，旋挖桩的应用处于萌芽阶段，只在一些大型的工程(如地铁)施工中使用过，可供参考的施工经验较少。但是随着苏州及周边城市建设规模的不断扩大，大型地下工程必然越来越多，旋挖桩施工工艺必将具有非常广阔的前景。

参考文献

钻采工艺论文第7篇

关键词 加紧机构；加工工艺

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0155-02

1 概述

钻床夹具主要用于零件孔的钻、扩、铰等加工，钻模借助其上的钻套以引导刀具准确地确定刀具与工件间的相对位置。零件上通常都有待加工的各种不同用途和不同精度的孔。由于钻孔时切削条件差，常影响孔的加工精度和生产效率，尤其是孔和孔系的位置精度，用划线找正的方法难以达到较高精度和较高的生产效率。因此在零件的批量生产中，采用钻模进行孔加工，这样既可提高零件加工尺寸的稳定性和经济性，又能增强了零件在装配过程中的互换性。

2 零件工艺性分析

2.1 零件的加工要求

现有一批名叫加紧机构的零件，其结构及主要尺寸如图1所示。它是某产品上的一个关键零件，该零件孔位加工精度的好坏直接关系到产品的使用性能。该零件材料为ZG35CrMnSi，两端面尺寸已加工。

根据图纸设计要求，初步拟定采用两种方案加工：

1）采用传统的钳工划外形轮廓加工线及φ12、φ16和φ20孔的中心线。后钻铰孔。但该零件形状不规则，划线之中有角度换算，同时加工精度较高，单靠钳工划线钻铰孔既不经济也不能很好保证零件在装配过程中的互换性；

2）采用钻床夹具及钻模板划线和钻铰孔，由于钻模板的设计就已充分考虑好了零件的外形和三个孔的位置关系和加工精度，只要钻模的设计尺寸保证要求，无论加工数量多大，其加工出来的零件尺寸稳定性好，零件在装配过程中互换性也比较好，即在工艺上考虑了零件加工的合理性和经济性。

通过上述两个方案的分析比较，结合零件中图纸要求，采用方案二比较好，具体钻模的设计需要先研究解决如下问题。

2.2 零件的工艺性分析

该零件的工艺流程如下：精铸成型喷砂热处理钳铣钳、钻粗铣精铣表。

在钳工工序中，主要是划零件的外形轮廓线和加工φ12、φ16和φ20孔。在划线和加工过程中，主要保证尺寸17、110、224±0.2、249±0.5、R221、27°。这些尺寸精度要求并不是很高，但是由于零件的形状不规则，且在后续的加工R206±0.15尺寸时是以已加工好的圆孔来定位，因此在加工圆孔时还要兼顾到后续尺寸，以避免在铣R206±0.15尺寸时没有留加工余量以致引起零件报废。

为保证零件R206±0.15尺寸的加工余量以及孔位的精度要求和光洁度要求，在划线时以钻模板的精确外形划线，同时以钻模板上的孔和快换钻套对零件待加工孔分别按钻、扩、粗铰、精铰四个工步进行加工，依靠所设计的钻模保证相关尺寸关系。

3 钻模的设计

3.1 定位

零件上的三个待加工孔为通孔，根据基准重合原则，以加工过的平面定位，使该零件在XY平面上被限制了X、Y、Z三个自由度；同时将可升降式钻模板靠近零件，调整零件使零件外圆与钻模板的外圆一致。

3.2 确定夹紧方式和设计夹紧机构

零件定位后，需要对零件进行压紧夹牢。根据零件的结构特点，在本钻夹具中，装夹是通过升降式钻模板将零件固定在本体上，其钻模板既有定位作用又能夹紧。由于夹具体积较小，可固定在钻床工作台上，因而使用方便。

当零件定位并被升降式钻模板压紧后，使零件沿Z轴反方向被压紧在定位块上。为便于操作和提高机械效率，夹紧方式采取两块压板压在钻模板的两侧。夹紧机构采用支承点在中央的螺旋压板机构，力的作用点落在靠近钻模板外边沿侧面，在钻削孔时，由于孔径较小，钻削扭矩和轴向力较小，且已有定位底板承受轴向切削力，故此夹紧机构是可靠的。

3.3 钻模板设计

钻模板设计时要兼顾到加紧机构零件实际尺寸，使钻模板既具有按外形划线功能，又具有钻模功能。由于要求钻模板具有夹紧功能，所以设计钻模板时应使钻模板具有一定的强度和刚度，以防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。同时，为便于按钻模板外形给加紧机构零件划线，钻模板的周边外边沿应向内侧倒一定角度。另外钻模板的导向孔和本体上的导向柱应为H7/g6的间隙配合，以便于钻模板的升降。

3.4 钻套的设计

为进行钻、扩、铰加工，采用快换式钻套。为了使钻头能自动定心，钻套内孔与钻头的间隙不能过大，钻套内孔尺寸应与加紧机构零件所需加工的孔径尺寸相同，。钻套外径与钻模本体的安放钻套的孔的配合为间隙配合，这主要是换钻套时方便。为了提高钻套的使用寿命，钻套表面应渗碳、淬火处理。

4 钻模的主要结构及工作原理

4.1 钻模的主要结构及作用

钻模主要由本体、定位元件、钻模板、夹紧装置等组成。本体是钻模的主体，主要作用是用来配置安装各元件，如定位元件、夹紧装置、导向柱等使之组成一个整体。定位元件主要由定位底板组成，主要作用是确定工件在夹具中的正确位置；钻模板的主要作用是给零件定位时提供一个参考位置，同时对零件孔的加工精度起着精确保证作用；夹紧装置主要由压板、弹簧、滑杆和螺柱等零件组成，主要作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置不变。其结构简图如图2所示。

4.2 钻模的工作原理

钻模的工作原理如下：先将零件用游标卡尺测量R236与R212之间的实际尺寸，兼顾R212与R206之间是否能保证壁厚6±0.65，将零件加紧机构放在钻模地定位底板上，后将钻模板靠近零件，调整零件位置使零件不加工面外形与钻模板的外形位置能保证壁厚6±0.65，之后用夹紧装置将钻模板和加紧机构零件压紧，最后划零件的加工轮廓线，同时通过钻套内径进行钻铰孔。在钻铰孔时应注意：钻孔的钻套与铰孔的钻套孔径不一样，需换钻套。

5 钻模的主要特点及所达到的效益指标

5.1该夹具有以下几个特点

1）定位合理准确、夹紧可靠方便，在加工过程中夹具有足够的刚性，确保加工精度；

2）夹具结构紧凑，各元件结构尺寸选择合理；

3）装卸工件方便、操作简单，易于维护；

4）夹具在机床上安装可靠、方便找正。

5.2 达到的效益

该夹具的使用极大地提高了零件加工精度和生产效率，减少了后续加工时没有加工余量而报废的零件数量，增强了零件在装配过程中的互换性，在生产中取得了明显的经济效果。

6 结论

经对产品加工后的检测，零件尺寸完全满足要求。经几批零件的加工后表明,该钻模完全能保证零件的加工精度，达到了预期的使用要求，对于加工类似的零件，本文所述的加工方法有一定的借鉴意义。

参考文献

钻采工艺论文第8篇

关键词：石油产业 钻机设备 工艺研究

中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0069-01

我国在还未解放之前，其归属为半封建、半殖民状态，所以其能够拥有的制造业也是显得寥寥无几，对于石油这个产业的发展研究，更是想都不敢想的。但是，随着中国在国际中占有力以及地位的不断提升加速了各个行业的发展，这其中也包括石油产业。为了石油产业的进一步发展，所以对石油的钻采设备及工艺开发势在必行。

1 我国石油钻采设备发展历史

1.1 19世纪60年代

我国最早的石油钻采设备机械是太原矿山机器制造厂与兰州通用机器制造厂生产的，但是那个时候没有专门的钻采机械制造业。

1.2 国民时代

由于一直是在引用国外的机械设备，因此中国那个时候只有一些钻采设备修理厂。

1.3 开国以后

自从开国以后，由于国家对石油工业开发十分的重视，因此我国的石油钻采机械从那个时候才得以迅速发展起来。

2 石油的钻采设备及工艺发展的四个阶段

2.1 石油钻采设备配件的制造工艺仿制阶段

由于苏联、罗马尼亚、匈牙利等一些社会主义国家对我国的石油开发提供了大量石油钻采设备，从此为我国钻井、采油提供了物质基础。在这期间，我国国内大型机器制造厂开始仿制这些国家的石油钻采设备中的配件，当时大多数是为了及时对其进行维修。

2.2 石油钻采设备制造工艺仿制阶段

最早开始对石油钻采设备仿制的机器制造厂是上海大隆机械厂，先开始生产石油钻采机械的配件，后来成功仿制了苏联国家的泥浆泵，而且开始试着仿制其他机械。继而吸引更多的机械制造厂进行争相效仿，不仅制造了多种型号的钻采设备而且还仿制了很多质量较好的辅助设备。

2.3 我国自制研发石油钻采设备以及相关制造工艺

由于我国倡导的“独立自主，自力更生”思想，我国在石油的钻采设备上开始凭借自己国家的技术力量自主研发制造，终于通过对克拉玛依油田的By―40钻机进行技术改造，制造了起重百吨的钻机搬家专用车以及井底电动钻具。随后，很多的机械制造厂也制造出了更多关于油田开发的辅助设备。1960年由兰州石油机械研究所召开了相关协调会议，通过了我国当时第一个钻机系列的协定，这个协调会议标志着我国的石油钻采机械制造与科研进入一个全新阶段。随后渐渐制定了一些关于石油钻机的相关规定，标志着我国石油钻采制造业的兴起。

2.4 石油钻采设备制造工艺进入引进、开发、创新阶段

中国近年来实行对外开放政策，开始引入了一批国外先进的石油钻采设备，从此给我国钻采事业开发、科研等各方面带来了显著的效果。

3 我国石油钻采设备及工艺的显著效果

3.1 科研开发取得了显著的效果

例如，渤海五号以及七号自升式钻井船，都得到了我国的科技进步奖等等。

3.2 研究出新型工艺，制造出新型钻采设

具有分析三缸单作用泥浆泵，其主要设计的依据，是计算数学模型，并较好的强化了套筒滚子链条工艺，并制造出了相关辅助设备，从此为我国钻井技术水平的提高打下了基础。而且近几年来，我国生产的相关设备配件还出口国外。

3.3 石油的钻采设备零件标准化和产品系列化有了长足进展

自从1980年以后，我国的油田设备标准已过400多项（包含国家标准11项）。

3.4 石油钻采设备科研机构和教育的发展

我国各大油田都建立有相关石油钻采机械研究所以及钻进工艺研究所，而且还具备了很多各种钻采设备的试验条件，从而促进我国石油钻采设备机械制造业进一步发展。

3.5 加强各个机械制造业之间的探讨与合作

1985年在北京正式成立中国石油设备协会，从此推动我国石油设备制造业蓬勃发展。

3.6 我国制造的石油钻采设备开始出口国外

我国从1981年就开始对国外出口我国制造的石油钻采设备了。随后，越来越大的石油钻采设备系列以及相关辅助设备出口国外。

4 结语

该文对石油的钻采设备及制造工艺的发展史进行了阐述，由此可见，我国的石油业的迅速发展带动了我国石油的钻采设备及工艺的崛起，甚至令我国的钻采设备、工艺以及相关辅助设备都出口国外，得到全世界的认同，因此，我国自主研发的钻采设备、工艺以及相关辅助设备已经满足我国石油的开发需要了。

参考文献

[1] 何军国，郭谊民，张勇，等.石油钻采设备的防腐工艺研究[J].石油矿场机械，2002（3）.

钻采工艺论文第9篇

[关键词] 定向钻井 井眼轨迹 井斜角 钻井 泵效 产量

2010年底永宁采油厂完成定向斜井5000余口，特别是在双河作业区全部采用定向丛式井组开发，基本上分三种形式。

①直井段-造斜段-增斜段（见图1）。

②直井段-造斜段-增斜段-降斜段（见图2）。

③直井段-造斜段-增斜段-稳斜段（见图3）。

定向井井眼轨迹多种多样，如还有直井段-增斜段-缓降斜段，直井段-增斜段-短稳斜段等。在本作业区应用最多的定向井井眼轨迹就是以上三种形式；其中，用的最多的为图3（直-增-稳），通过十几年的钻井及采油实践证明，无论从定向井钻井、井下安全及后期采油工艺等方面考虑，直-增-稳定向轨迹最为优越。

根据双河油田5000余口定向井统计，其中直-增轨迹的有500余口占10%，直-增-稳轨迹3500余口占66.6%，直-增-降轨迹的有1000余口占23.4%。

井眼轨迹为双扭曲线的定向斜井，对油井后期作业采油速率及采油管柱和抽油杆的受力、磨损、断脱等将产生重大影响，给采油工作带来很大困难。

定向斜井井眼轨迹曲线对钻井速度影响

从井眼控制难度上看，双扭曲线井眼轨迹控制较容易，通过降斜调节余地大易中靶。因此井眼控制技术要求低；从井下安全考虑此类轨迹容易造成井下事故（例如起下钻遇阻、测井遇卡，易形成键槽卡钻、粘卡等），这是因为双扭曲线的曲率中心分别在井眼曲线两侧，出现两个拐点，狗腿度较大井眼轨迹较差。

直-增抛物线类井眼轨迹控制难度较大，但井眼轨迹好，起下钻遇阻较小，且由于直-增轨迹在整个钻井过程中钻压一直较大，因而机械钻速较高、钻头磨损较快、起下钻较多、钻井建井周期过长，成本较高（1600米井深钻井周期约为16-18天）。

从提高钻井速度降低建井周期，提高钻井效益，保护油层来看，经过十几年的科学试验及总结，双河油田合理确定造斜点到造斜段井斜角与自然方位漂移，由后来在直罗底砂岩段造斜提高到洛河组底部，而且对井径扩大率井段得到控制，也解决了测井遇阻难题，实现了直井段、造斜段、增斜段、稳斜段至完井四段，用一只半钻头，起下钻3次，平均1600-1700米井深建井周期提高到9-10天。

从起下钻摩阻看，理论和实践证明最理想的井眼剖面是直-增型，其次是直-增-稳型；起钻摩阻最大的是直-增-降型。一口好的定向井井眼轨迹曲线的选择要受多种因素影响。如造斜点、水平位移、靶心距、地层物性及轨迹控制难易程度，但前提要满足采油工艺对定向井所有一些列要求。

因此从钻井工艺上考虑，采用直-增-稳型井眼轨迹曲线，也有大量时间证明技术成熟、钻井周期短、钻井成本较低、效果显著；所以在油田开发大量推广直-增-稳型井眼轨迹。

定向斜井井眼轨迹对采油工艺的影响。

1、定向斜井井眼轨迹对采油管柱的受力影响

①通过大量的研究，直-增-稳井眼轨迹曲线对起下钻具及生产管柱摩阻力最小、下套管、下油管在空间弯曲的形状显然与井眼轨迹是十分接近的，所以直-增-稳的井眼轨迹对油管、油杆运动摩阻力也是最小。

②直-增-降井眼轨迹剖面形成两个曲率中心在不同的一侧的曲线组成，造成狗腿度较大，使油管、油杆摩阻力加大，造成油管磨穿，油杆易发生断脱等事故。

③双河油田所属特底渗透油田，其特点就是供液不充分，径向渗透率低及渗透速度慢，通常采用措施就是加深泵挂，有序采油（如加深泵挂就是加大产层与井筒的压差，以提高产量）。这也说明采用直-增-降井眼轨迹剖面对中后期加深泵挂采油工艺技术，带来很大不利。

2、定向斜井对深井泵泵效的影响

这个问题长庆油田通过室内模拟试验和现场统计资料所证明，泵挂处在井斜角越大，泵效越低，主要原因是深井泵固定阀延滞关闭造成。

通过双河油田的直井与定向井平均泵效与检泵周期的统计数据。（见表1）

从表1看出定向斜井泵效低于整个区块平均泵效，检泵周期低于全区平均检泵周期；更低于直井泵效，检泵周期也更低于直井检泵周期。所以得出泵挂处的井斜越大其泵效越低，说明井斜角也是影响泵效的重要因素之一。室内试验，当泵效轴倾角小于25°对泵效影响不大，超过25°时则影响泵效。井眼进入产层的井斜角越大油层产量越高，而深井泵的泵效则反而越低，井斜角超过25°则泵效将降低。以上矛盾科通过以下措施解决。

一是将井眼轨迹的井斜角的增量大的部分集中在接近产层位置使泵挂能够长期工作在井斜角绝对值不大的井段。

二是使用阀罩有导向机构的斜井深井泵。

三是给油杆加油杆滑轨式扶正器，来减少油管、油杆磨损，提高泵效。

认识与结论:

此文从钻井工艺、采油工艺两方面讨论了定向斜井井眼轨迹曲线对钻井速度与管柱摩阻及泵效的影响问题。得出以下结论及认识：

结论一、进入目的井斜角越大，则产油量高；但井斜越大泵效越低。双河地区进入目的层井斜控制在30°-40°。加大井眼产层的井斜角，是增加单井产量的重要方法之一；因此采用直-增-稳剖面轨迹。

结论二、为提高泵效把井斜最大段控制在泵挂之下或加油杆油管扶正器提高泵效。

结论三、从减少抽油杆的摩阻力、防止断脱，大斜度进入油层，给泵挂段提供较小井斜段提高泵效，最优的井眼剖面轨迹为直-增-稳剖面。

结论四、加大井眼产层的井斜角，是增加单井产量的重要方法之一；因此采用直-增-稳剖面轨迹。

结论五、泵挂井斜角要小于25°，大于25°时对泵效影响大。

结论六、采用斜井开采特低渗透油层是很有效的方法。