国家精品课程：岩土钻掘工程学第5章——回转钻进工艺

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1、第五章回转钻进工艺1、钻进效果指标及钻进规程参数2、硬质合金钻进工艺3、金刚石钻进工艺4、钢粒钻进工艺5、牙轮钻进工艺6、全面钻头钻进工艺国家精品课程第一节钻进效果指标与钻进规程参数一、钻进效果指标（一）概述1、钻进效果指标的定义是衡量钻进速度、钻进成本、钻进质量的经济技术指标。钻进速度、钻进成本、钻进质量之间有着密切的联系。2、钻进效果指标内容钻速、每米钻孔成本、岩矿心采取率和钻孔弯曲等。不可控影响因素（客观存在），地层岩性及其埋深等可控影响因素（可人工调节），钻头类型、冲洗液性能、钻压、转速和泵量等。6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数（二）

2、钻进速度1、平均机械钻速（m/h）2、回次钻速表示从钻具开始下入钻孔，进行钻进，直到把钻具从钻孔提出的工序中（即一回次）单位时间的进尺。t1——辅助作业时间，钻进准备、起下钻、冲孔、扫孔、立轴倒杆、接长钻杆、卡取岩心、提钻准备、更换钻头及钻具等时间。随孔深的增加，回次钻速减小。熟练操作、优化钻进、实现钻具升降机械化、自动化是提高回次钻速的前提。（m/h）6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数3.技术钻速一台钻机在一个月期间内用于完成基本工序、辅助作业和其他补充作业的总时间与同期的钻进进尺H之比。技术钻速取决于机台工作的技术水平、各项工作的组织配合及

3、技术措施等。(m/h)T1——一个月期间内消耗在固孔、测量孔斜、地球物理测井、孔内注浆、人工造斜等工作中的补充作业时间，h。6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数4、经济钻速在国外叫做商业钻速，表示一台钻机在一个月（季）可计入成本时间（基本工序时间t、辅助工序时间t1、补充作业时间T1和非生产工序所用的时间T2）与同期钻进进尺H之比。(m/h)T2——一个月（季）钻机安装、大修、处理孔内事故等非生产性作业的时间，h。劳动组织、动力供给、物资供应、技术状况越好，特别是无事故，经济钻速就会越高。台月效率——vB×30×24。6/16/2021中国地质大

4、学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数5、循环钻速循环钻速指的是从开孔到终孔整个生产大循环的平均钻速(m/h)式中：T3——用于安装和拆卸钻塔、起拔套管、封孔等开孔准备和终孔作业的时间，h。循环钻速表示钻探工程技术和组织管理、协调的总状态。它取决于经济钻速、安装及运输、基地的条件等。6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数二、钻进规程（一）概述钻进规程是指为提高钻进效率、降低成本、保证质量所采取的技术措施，通常指可由操作者人为改变的参数组合。在回转钻进中主要的钻进参数有：钻压、钻具转速、冲洗介质的品质、单位时间内冲洗介质的消耗量等工艺参数

5、。生产中有不同的钻进规程：最优规程、合理规程、专用规程6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数（二）钻进规程的类型1、最优规程在一定地质条件和钻进方法下，为保证钻孔质量，获取最高钻速或最低钻进成本而选择的钻进参数搭配叫最优规程。每米钻进总成本(元/m)Cb—钻头价格；Cr—钻机单位时间费用；H—钻头进尺。变换得：(元/m)vm—机械钻速，m/h；t—纯钻时间，h；k=t1/t、K1=T1/t、K2=T2/t；6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数对于一定的钻孔、设备和孔深，k、K1、K2基本上为一经验值。依据C

6、=f（vm），求出对应于最低成本Cmin的最优钻速vm优，并由此可确定最优的钻压、转速等规程参数。2、合理规程在给定条件下，当规程参数选择受到某种制约时（例如设备功率不足，钻具强度不够、冲洗液泵量不足等），在保证钻孔质量的同时争取最大钻速的钻进参数组合叫做合理规程。3、专用规程为完成特种取心，纠斜，定向钻进等任务所采用的参数组合称为专用规程。6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数三、钻进过程中各参数间的基本关系1、钻压对钻速的影响实际钻压=给进力(钻具质量+正或负的机械施加力)-(冲洗液浮力+孔内摩擦阻)。常用的表示钻压的方法：（1）钻压P——整个

7、钻头上的轴向载荷，受钻头类型、口径和切削具数量影响，可比性较差；（2）钻头唇面比压p——切削具与岩石接触单位面积上的轴向载荷，涵盖了钻头口径和类型的影响，可比性较好。6/16/2021中国地质大学勘查与基础工程系第一节钻进效果指标与钻进规程参数钻压在很大的变化范围内与钻速近似成线性关系；a点之前，钻压太低，钻速很慢；b点之后，钻压过大，甚至切削具完全吃入岩层，孔底冷却和排粉条件恶化，钻头磨损也加剧，钻进效果变差钻速:vm∝（P-W）