5.钻具课件.pptx

,中煤科工集团西安研究院有限公司钻探机具研究所,5钻具,煤矿井下定向钻进技术培训系列,,,1.外平钻杆2.异形钻杆3.打捞钻具4.随钻测量钻具,课程内容,,中煤科工集团西安研究院有限公司钻探机具研究所,5钻具5.1外平钻杆,煤矿井下定向钻进技术培训系列,,,1.钻杆功能2.钻杆结构与分类3.钻杆的使用（工艺方法）,课程内容,,,1.钻杆功能,动力传送通道传递钻机提供的扭矩、轴向力（给进力、起拔力），带动钻头破碎地层、处理孔内事故等。介质输送通道压力介质（清水、泥浆）的输送通道，清洁孔底，冷却钻头以及携带钻渣；取煤器、岩心的输送通道（大通孔外平钻杆）。计算孔深依据孔深钻杆单根长度钻杆数,,,（1）钻杆结构,2.钻杆的结构与分类,联接式,,,图1.1梯形扣联接式钻杆与接头,通过双公接头（两端均为公螺纹）与两端均为母螺纹的杆体连接在一起形成的钻杆；生产工艺简单、生产成本较低；母螺纹根部是钻杆中最薄弱的部位，容易出现折断现象；卸扣位置的不确定性，增加了施工过程中的辅助时间，增大工人劳动强度；仅在Φ42、Φ50小规格钻杆中有少量应用，基本被淘汰。,,,2.钻杆的结构与分类,焊接式,公、母接头分别通过摩擦焊接方式与中间杆体焊接为一体形成钻杆；制造过程复杂，生产成本较高连接可靠、拧卸方便；已广泛用于各种规格钻杆的加工。,,图1.2焊接式钻杆,,,2.钻杆的结构与分类,（2）结构特点,回转阻力小钻杆与钻渣和孔壁之间的摩擦阻力小，能够满足较高的回转转速要求，对于处理卡、埋钻事故的难度也最小；排渣阻力小使用清水作为排渣介质的情况下，钻杆外表面对排渣形成的阻力相对较小；易于形成灵活有效的钻具级配可以满足保直刚性钻进以及强造斜钻进等钻进需求，有利于长水平钻孔的施工。,,,（3）分类,2.钻杆的结构与分类,常规外平钻杆,表1.1常规外平钻杆规格,,,专用外平钻杆,绳索取芯钻杆套铣打捞钻杆随钻测量钻杆,2.钻杆的结构与分类,,,3.钻杆的使用（工艺方法）,（1）适用范围,推荐使用在瓦斯地质条件较好，中硬或以上，较完整的煤层或者岩层，坚固性系数f1。主要用于煤矿井下瓦斯抽放孔、探放水孔钻孔施工中，也可应用于矿山、地质、水电等行业的钻孔施工，既适用于常规钻进，又适用于冲击回转钻进。,,,（2）钻具组合形式,3.钻杆的使用（工艺方法）,送水器＋外平钻杆＋钻头最简单的钻具级配形式，在煤（岩）层条件相对较好，对钻孔成孔参数要求不太高时，这种钻具级配形式最常采用，适用于浅-中深-深孔，钻孔环状间隙较小的钻进要求。送水器＋外平钻杆＋防喷组合钻具钻头针对突出煤层钻进时常选用这种钻具级配形式，适用于大孔径、浅-中深孔，一次性成孔的钻进要求。,,,3.钻杆的使用（工艺方法）,送水器＋外平钻杆＋扶正器＋外平钻杆＋钻头要求刚性保直钻进或强造斜钻进的钻具级配形式，适用于中深孔、大孔径的钻进要求。风水混合器＋外平钻杆＋潜孔锤这种级配方式可以简化除尘装置，并且除尘效果很好，但是对冲击器的使用有一定的不利因素。这种级配形式针对极硬岩层钻探施工，可取得较好效果。,,,送风器＋外平钻杆＋潜孔锤针对三硬煤层或硬岩顶板来说，使用潜孔锤钻进效果最好，钻进速度快、效率高、孔径大，适用于浅-中深孔，尤其是大角度的仰角钻进工艺。空气动力钻进，粉尘污染较大，采用孔口二次集尘装置处理粉尘污染效果较好。,3.钻杆的使用（工艺方法）,,,3.钻杆的使用（工艺方法）,（3）稳定组合钻具,技术原理通过调节底部钻具组合（BHA）中稳定器的数量及位置，在重力、给进力以及回转离心力的共同作用下，改变近钻头处钻杆的受力状态，使钻头上仰、下倾或保持原方向。,,,3.钻杆的使用（工艺方法）,保直组合钻具钻头后的稳定器等距布置，使整个钻具达到“满”、“刚”、“直”，钻头不或很少对孔壁产生切削作用，钻孔轨迹按原方向延伸。造斜组合钻具钻头后非等间距布置扶正器，造斜强度通过调整扶正器间钻杆个数或规格来实现，一般情况下钻头与稳定器或稳定器之间用普通钻杆连接，特殊情况下选用细、加重钻杆连接。,,,3.钻杆的使用（工艺方法）,图1.3几种常见稳定组合钻具形式,,中煤科工集团西安研究院有限公司钻探机具研究所,5.钻具5.2异形钻杆,煤矿井下定向钻进技术培训系列,,,课程内容,1.螺旋钻杆2.三棱钻杆,,,1.螺旋钻杆,（1）螺旋钻杆定义,将一定规格尺寸的钢板绕制成螺旋翼片，再焊接在芯杆外表面形成的，或在厚壁钢管上用机加工方法加工出螺旋槽的钻杆。,,,（2）螺旋钻杆分类,按连接方式插接式、螺纹式、法兰式螺旋钻杆；按螺旋翼片轴向宽度窄翼片、宽翼片螺旋钻杆；按螺旋翼片头数单头、双头和三头螺旋钻杆；按通孔大小常规螺旋钻杆、大通孔螺旋钻杆；按螺旋翼片加工工艺焊接式螺旋钻杆、整体式螺旋钻杆。,1.螺旋钻杆,,,a插接式（窄翼片）螺旋钻杆,1.螺旋钻杆,图1.1单头插接式（窄翼片）螺旋钻杆,图1.2双头插接式（窄翼片）螺旋钻杆,,,接头结构,1.螺旋钻杆,图1.3插接式（窄翼片）螺旋钻杆接头结构,,,插销形式,1.螺旋钻杆,图1.4插接式（窄翼片）螺旋钻杆插销形式,,,钻杆体采用相位摩擦焊接工艺焊接而成，螺旋翼片连续，排粉效果好；钻杆接头采用内外六（四）方传递扭矩，能够实现孔内钻杆柱的正反转，便于处理孔内事故；机械排渣能及时输出所钻下的钻渣，无重复破碎，钻进效率高；采用无动力机械排渣，无需排渣介质。辅助设备少，钻场相对清洁,结构特点,1.螺旋钻杆,,,插接式（窄翼片）螺旋钻杆主要用于煤层强度低、瓦斯含量较高、解吸速度快、透气性较差、硬度系数f1的松软突出但具有一定稳定性的煤层瓦斯抽放孔及救援孔施工，同时在水电、铁路等岩土工程施工中也被广泛应用。,适用范围,1.螺旋钻杆,,,钻杆接头经过特殊热处理，提高疲劳寿命；松软突出煤层钻进过程中，钻杆螺旋翼片的阻挡作用，可在一定程度上减少钻孔喷孔现象的发生；钻进过程不需要冲洗介质，可减少配置和输送冲洗液的辅助工作，适合井下无水或水供应不足的情况下钻进。,1.螺旋钻杆,结构特点,,,具有动力倾向的松软煤层；有结核和夹矸层的煤岩层；小构造较多的煤层；含水煤层或者是极硬煤层。,不适用地层,1.螺旋钻杆,,,1.螺旋钻杆,b螺纹式（宽翼片）螺旋钻杆,图1.5焊接式宽翼片螺旋钻杆,图1.6整体式宽翼片螺旋钻杆,,,图1.7常规螺旋钻杆,图1.8大通孔螺旋钻杆,1.螺旋钻杆,,,宽翼片螺旋钻杆主要用于复杂破碎地层或松软突出煤层（f2MΩ。,,,1.随钻测量钻杆,（9）使用寿命,信号传输装置1年或2万米；钻杆体2年或5万米。注年限或进尺以先达到者为准，非正常损坏除外，质保期内，本院提供维护培训和服务。,,,1.随钻测量钻杆,（10）应用实例,表1.3随钻测量钻杆应用实例,,,2.随钻测量送水器,,,2.随钻测量送水器,（1）功能,信号传输通道在孔底测斜单元与孔口监测设备之间传输信号；并可通过钻杆从孔口向孔底测量探管供电。介质输送通道作为压力介质（高压水）的输送通道，用于驱动孔底马达，清洁孔底，冷却钻头以及携带钻渣。,,,2.随钻测量送水器,（2）结构,图1.6随钻测量送水器结构示意图,,,2.随钻测量送水器,连接部分既包括水便壳体与钻杆的连接，也包括中心通缆装置的连接，还包括绝缘部分的连接。绝缘部分将采集或控制信号与高压介质隔离开的重要单元，对其密封能力有严格要求。,四大部分,,,2.随钻测量送水器,导体部分是送水器的核心单元，是随钻测量系统信号传输的重要环节，要求电阻小。介质输送部分送水器连接钻杆与泥浆泵的枢纽，为孔底提供泥浆、高压水等介质的重要环节。,,,2.随钻测量送水器,承压能力检验,检测目的检测通缆水便的密封性能检测设备手动试压泵检测参数进水压力、保压时间、剩余压力检测方法实验时，将通缆水便与试压泵连接，手动打压至8MPa，随后保压48h，保压期间不定时旋转水便，并测量信号的通断；48h后，观察剩余压力。合格产品保压期内信号导通良好且压力保持在8MPa。,,,2.随钻测量送水器,图1.7随钻测量送水器承压能力检验,,,2.随钻测量送水器,（3）使用与维护,送水器在出厂之前已装配完毕并检验合格，用户在使用过程中请勿随意拆卸；搬运装卸中心通缆式送水器过程中，不得磕碰、严禁扔甩，以免损坏其零部件使用前检查通缆水便芯管接头是否变形；检查送水器是否装有变径弹簧；检查送水器两侧各连接零部件是否存在松动现象；检查送水器的转动是否自如；,,,2.随钻测量送水器,加接水便前清理送水器螺纹，并涂抹适量螺纹脂；加接水便时尽量清理送水器导体上的多余水分；使用管钳拧卸钻杆时应避开送水器的螺纹部位；卸送水器后，严禁随意扔放，防止碰坏螺纹。,