江西相山深钻情况汇报(刘晓阳).pdf

中国铀矿第一科学深钻中国铀矿第一科学深钻中国铀矿第一科学深钻中国铀矿第一科学深钻钻探施工技术钻探施工技术钻探施工技术钻探施工技术刘 晓 阳刘 晓 阳（核工业北京地质研究院）（核工业北京地质研究院）成都2013-11-19成都2013-11-19汇 报 提纲汇 报 提纲一、科学深钻施工概况一、科学深钻施工概况二、XD-35DB电动顶驱地质岩心钻机二、XD-35DB电动顶驱地质岩心钻机三、科学深钻钻探施工技术三、科学深钻钻探施工技术四、主要成果四、主要成果五、社会影响五、社会影响一、科学深钻施工概况本工程为“相山大型铀矿田科学钻探深部成矿环境研究”项目中的钻探工程部分本工程为“相山大型铀矿田科学钻探深部成矿环境研究”项目中的钻探工程部分 项目承研单位：核工业北京地质研究院项目承研单位：核工业北京地质研究院 钻探工程施工单位：北京中核大地矿业勘查开发有限公司钻探工程施工单位：北京中核大地矿业勘查开发有限公司 设计孔深：2500米设计孔深：2500米 设计工期：自开钻之日起，10个月设计工期：自开钻之日起，10个月 开钻时间：2012年7月21日开钻时间：2012年7月21日 至2013年3月20日，达到设计深度2500米，用时8个月，提前60天完成。

至2013年3月20日，达到设计深度2500米，用时8个月，提前60天完成 根据地质研究需要，加深300米，施工至2800米根据地质研究需要，加深300米，施工至2800米 至2013年5月3日，孔深2818.88米，用时9个半月（283天）至2013年5月3日，孔深2818.88米，用时9个半月（283天）施工现场前期准备工作从2012年4月开始施工现场前期准备工作从2012年4月开始至2012年6月10日，完成施工场地三通一平工作至2012年6月10日，完成施工场地三通一平工作至2012年7月20日，完成设备进场、安装、调试、试运转工作至2012年7月20日，完成设备进场、安装、调试、试运转工作2012年7月21日举行开钻典礼仪式2012年7月21日举行开钻典礼仪式2012年7月24日正式开始Φ150mm开孔钻进，至7月26日，孔深达45.88米，下Φ146mm套管2012年7月24日正式开始Φ150mm开孔钻进，至7月26日，孔深达45.88米，下Φ146mm套管7月27日，洗井、水泥固井、安装孔口导向装置和套管悬挂装置7月27日，洗井、水泥固井、安装孔口导向装置和套管悬挂装置8月1日开始换PQ绳索取心钻进。

8月1日开始换PQ绳索取心钻进一、科钻施工概况至至2013年年5月月3日，钻孔深度达到日，钻孔深度达到2818.88米（终孔）从孔深米（终孔）从孔深45.88米开始，一直采用米开始，一直采用P(122mm)口径金刚石绳索取心进行裸孔钻进目前裸孔钻进长度已经超过口径金刚石绳索取心进行裸孔钻进目前裸孔钻进长度已经超过2773米，创造国内地质岩心钻裸孔钻进长度和米，创造国内地质岩心钻裸孔钻进长度和P口径绳索取心钻进深度两项纪录口径绳索取心钻进深度两项纪录一、科钻施工概况中国铀矿第一科学深钻钻遇的岩层主要有三套岩层：0m～893.49m碎斑流纹岩；893.49m～1455.07m流纹英安岩；1455.07m～2818.88m黑云母石英片岩钻进过程中，三套岩层表现出的大致特点是：碎斑流纹岩段石英含量高，岩石致密坚硬，研磨性弱，金刚石钻头不易出刃，钻进效率不高流纹英安岩段，岩石中造岩矿物颗粒不均，研磨性中等，同时石英含量较碎斑流纹岩低，钻进效率稍高，但存在局部破碎带，易堵卡岩心黑云母石英片岩段，由于地层压力，岩石变得致密，岩矿心提至地表后常出现“饼化”、“岩爆”现象该段岩层局部严重破碎，裂隙发育，片理产状陡，属于强造斜地层，易发生钻孔弯曲，钻进过程中容易在内管中堵卡岩心，钻进效率低。

一、科钻施工概况二、二、XD-35DB电动顶驱地质岩心钻机电动顶驱地质岩心钻机•XD35DB型钻机设计钻深能力为N口径3500mXD35DB型钻机设计钻深能力为N口径3500m•采用K型钻塔加长导轨型式，顶驱电机直接旋转钻杆柱，可沿导轨上下长行程移动采用K型钻塔加长导轨型式，顶驱电机直接旋转钻杆柱，可沿导轨上下长行程移动•通过绞车送钻系统实现恒钻压或恒钻速钻进通过绞车送钻系统实现恒钻压或恒钻速钻进•采用交流变频方式驱动钻机主要执行部件，实现顶驱、绞车全程无级调速，辅助动作采用液压驱动采用交流变频方式驱动钻机主要执行部件，实现顶驱、绞车全程无级调速，辅助动作采用液压驱动•全数字化交流变频控制，通过电传系统PLC、触摸屏、气电液及仪表参数一体化设计，实现钻机智能化司钻控制全数字化交流变频控制，通过电传系统PLC、触摸屏、气电液及仪表参数一体化设计，实现钻机智能化司钻控制•采用液压吊卡、液压动力钳实现加减钻杆、拧卸钻杆丝扣机械化采用气动孔口夹持装置，稳定可靠采用液压吊卡、液压动力钳实现加减钻杆、拧卸钻杆丝扣机械化采用气动孔口夹持装置，稳定可靠•绳索取心绞车设置了电机转矩、打捞张力和深度传感器，控制精确。

绳索取心绞车设置了电机转矩、打捞张力和深度传感器，控制精确三、钻探施工技术三、钻探施工技术1、钻孔结构、钻孔结构2、钻进方法 液动冲击器+金刚石绳索取心钻具+高效长寿孕镶金刚石钻头液动冲击器介绍采用双差动式双作用原理结构简单，液流通道大，易损件少，使用维护简单，调试方便易掌握，工作寿命长采用双差动式双作用原理结构简单，液流通道大，易损件少，使用维护简单，调试方便易掌握，工作寿命长从387.16米开始应用液动冲击器+绳索取心钻进总进尺2431.72米，共下井881回次，51次失败冲击器在孔内工作状况良好最长工作时间794.6小时，依旧未坏平均工作时间289.87小时最长工作时间794.6小时，依旧未坏平均工作时间289.87小时活阀损坏8次（断5次，悬挂的肩部坏掉2次，产生裂纹1次）活阀损坏8次（断5次，悬挂的肩部坏掉2次，产生裂纹1次）未用冲击器平均时效0.83m/h，使用冲击器后平均时效1.52m/h，提高了83%未用冲击器平均时效0.83m/h，使用冲击器后平均时效1.52m/h，提高了83%钻进方法钻进孔段 （m）钻进时间 （h）进尺 （m）时效 （m/h）岩石绳索取心钻进45.88-387.16412.97341.280.83碎斑熔岩液动冲击器 +绳索取心钻进387.16-869.8352.81482.641.52碎斑熔岩钻进方法钻进孔段 （m）钻进时间 （h）进尺 （m）时效 （m/h）岩石绳索取心钻进45.88-387.16412.97341.280.83碎斑熔岩液动冲击器 +绳索取心钻进387.16-869.8352.81482.641.52碎斑熔岩表1 液动锤应用情况对比表1 液动锤应用情况对比未用液动冲击器使用液动冲击器未用液动冲击器使用液动冲击器表表2 钻头内外径磨损对比钻头内外径磨损对比钻进方法钻进孔段 （m）进尺 （m）外径磨 损 （mm）内径磨损 （mm）单位进尺 胎体磨耗 量 （mm/m）绳索取心钻进钻进方法钻进孔段 （m）进尺 （m）外径磨 损 （mm）内径磨损 （mm）单位进尺 胎体磨耗 量 （mm/m）绳索取心钻进337.61-387.1649.55 0.133 0.20.031液动冲击器 +绳索取心钻进液动冲击器 +绳索取心钻进403.13-475.1672.03 0.067 00.027液动冲击器在破碎岩层中使用，具有明显解卡解堵效果。

从294至301回次，岩层破碎，使用液动冲击器，平均回次进尺长度达到2.73米高效长寿孕镶金刚石钻头介绍高效长寿孕镶金刚石钻头介绍全孔共使用钻头全孔共使用钻头27个，Φ个，Φ150系列系列1个，Φ个，Φ122系列系列26个，其中非正常使用个，其中非正常使用2个，正常使用个，正常使用24个其中有不少钻头仍然可以继续使用其中有不少钻头仍然可以继续使用 ΦΦ122系列包括高低齿型系列包括高低齿型5个，平底型个，平底型1个，同心圆四环槽型个，同心圆四环槽型4个，齿轮型个，齿轮型6个，主副水口型个，主副水口型4个，同心圆三环槽型个，同心圆三环槽型5个总进尺个总进尺2772.95米，平均时效米，平均时效1.370米米/时，钻头平均寿命时，钻头平均寿命115.3米米/个，最大更换钻头孔深间隔个，最大更换钻头孔深间隔273.61米（同心圆四环槽、米（同心圆四环槽、HRC35-40），最大更换钻头时间间隔），最大更换钻头时间间隔427小时（同心圆三环槽、小时（同心圆三环槽、HRC30-35）3、工艺参数变化趋势、工艺参数变化趋势3.1 钻压随孔深变化趋势图3.2 转速随孔深变化趋势图3.3 泵量随孔深变化趋势图3.2 泵压随孔深变化趋势图3.4 扭矩随孔深变化趋势图3.2 平均钻进时效随孔深变化趋势图4. 泥浆技术4. 泥浆技术科钻泥浆采用无固相泥浆，配方成分主要有四种：聚丙烯酰胺、HV－CMC纤维素、磺化沥青、高效润滑剂。

科钻泥浆采用无固相泥浆，配方成分主要有四种：聚丙烯酰胺、HV－CMC纤维素、磺化沥青、高效润滑剂5、钻杆防断防脱扣技术措施5、钻杆防断防脱扣技术措施（1）控制钻杆在井下的连续工作时间（2）加强泥浆的维护与监管工作，保证泥浆的排粉排砂与润滑性能发现问题，及时处理3）钻进参数方面：以孔内回转扭矩为基准，严格控制扭矩的变化范围，根据孔内钻进深度、岩层变化、钻头类型对钻进工艺参数进行调整，保证扭矩的变化稳定在一定范围这一点，我们认为在深孔钻进中非常重要纵观目前国内已经完成和正在施工的钻孔施工情况，几乎所有钻孔均发生过钻杆折断和脱落事故，处理时间有的高达数月，造成非常大的损失我们到目前为止，在施工中，没有发生过一次钻杆断、脱扣事故不能不说是一次奇迹这一成功经验，对今后其他钻孔施工具有非常好的指导意义1）控制钻杆在井下的连续工作时间（2）加强泥浆的维护与监管工作，保证泥浆的排粉排砂与润滑性能发现问题，及时处理3）钻进参数方面：以孔内回转扭矩为基准，严格控制扭矩的变化范围，根据孔内钻进深度、岩层变化、钻头类型对钻进工艺参数进行调整，保证扭矩的变化稳定在一定范围这一点，我们认为在深孔钻进中非常重要纵观目前国内已经完成和正在施工的钻孔施工情况，几乎所有钻孔均发生过钻杆折断和脱落事故，处理时间有的高达数月，造成非常大的损失。

我们到目前为止，在施工中，没有发生过一次钻杆断、脱扣事故不能不说是一次奇迹这一成功经验，对今后其他钻孔施工具有非常好的指导意义6、钻杆丝扣密封6、钻杆丝扣密封检查钻杆接头丝扣与磨损情况，发现问题及时更换自制丝扣油（介绍主要配方），严格按照要求涂丝扣油检查钻杆接头丝扣与磨损情况，发现问题及时更换自制丝扣油（介绍主要配方），严格按照要求涂丝扣油江西相山地区是强造斜地层，在该地区施工的钻孔均发生不同程度的跑斜情况深钻在江西相山地区是强造斜地层，在该地区施工的钻孔均发生不同程度的跑斜情况深钻在2570米进行过一次测井，根据井斜测井情况，有两个偏斜孔段，米进行过一次测井，根据井斜测井情况，有两个偏斜孔段，1900-2000米，米，2450米段0-1800米，钻孔几乎垂直，米，钻孔几乎垂直，2500 米处顶角米处顶角10.5度，度，非常好的控制效果主要原因：非常好的控制效果主要原因：一、我们使用一、我们使用P口径绳索取心，钻杆直径较大，钻杆壁厚口径绳索取心，钻杆直径较大，钻杆壁厚6.35mm，钻杆总体刚度大，是其他，钻杆总体刚度大，是其他H、、N口径无法比的二、液动冲击器的应用三、同心圆尖环齿钻头的应用。

四、稳定的钻进工艺参数，进尺速度平稳五、操作技术六、长行程钻进口径无法比的二、液动冲击器的应用三、同心圆尖环齿钻头的应用四、稳定的钻进工艺参数，进尺速度平稳五、操作技术六、长行程钻进。