《钻探设备》PPT课件.ppt

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1、第一节 绪论,第二章 钻探设备,!主要内容,一,钻探设备的发展 二,钻探设备的现状和展望三,钻探设备的标准化四,钻探工程分类、目的和应用范围,一,建国以来我国钻探设备的发展,建国初期;50年代后期;60年代中期;70年代;80年代;,二 钻探设备现状和发展趋势,现状:,2 发展,三,钻探设备的标准化 三化:标准化;系列化;通用化;,四,钻探的目的及应用范围 1,目的:找矿、采矿及其他工程建设或灾害治理的目的。2,范围:a 地质勘探 b 开采矿产资源 c 工业工程施工,第二节 钻机,一,钻机的类型 二,钻机的功用 三,钻机的组成 四,选用、评价钻机,一,钻机的类型（按作用分）,1 地质岩心钻机

2、取岩心是这类钻机的特点；其作用是：以动力机驱动，带动钻具使钻头向地下钻孔，从钻孔中获取地下样品，借以探明地层，矿体的产状、分布范围和蕴藏量等地质、矿产情况，为矿床的开发利用提供可靠的资料。,例如：XU-600型立轴式钻机 XJ-100型钻机XU-300型钻机北京型转盘式钻机TXU型立轴式钻机JU-1000型立轴式高速油压钻机（XY-4）XY系列金刚石立轴式油压钻机（1、2、3、4、5、6）钻石-300型全液压钻机MKG系列FD-300CD3型,水文水井钻机 功用：主要用于水文地质勘探和钻水井。主要特点：钻井口径大，要求回转扭矩高；由于钻具较重和成井下管要求系统提升能力大，需配置两个卷扬机。常用

3、机型为转盘式和顶驱式钻机，并有散装和车装之分。,60年代：红星-300型拖车装的水井钻机SW-2型反循环水井钻机ZWY-550SPJ-300型散装水井钻机 多功能车装水井钻机：SPC-300H、GPS系列、GJC-40H、SDY-600型全液压顶驱式钻机深孔水井钻机的发展 SPC-500、600R、SPS-600TSJ-1000、CZ-2000,工程地质钻机 功用：建筑、地下建筑和水下基础在设计与施工前的工程地质勘察。特点：钻孔较浅，所取的样品是土样。我国的工程地质勘察，过去多用地质岩心钻机代替。但是所取的样品被扰动和孔内实验受限制。,起步：SH-30发展：G-1、G-1A、G-2、G-2A、

4、G3勘察海底的工程抵制钻机“勘407”号钻井船。,钻孔灌注桩施工钻机 因为高层和大型建筑的日益增多，要求基础的深度和直径明显加大，需要钻机钻成不同直径和深度的桩孔，然后下入钢筋笼，再灌入混凝土，凝固后即成为可靠的建筑基础，承载、抗震性能好。因此，钻孔灌注桩施工钻机已经成为基础施工的必需设备，也是地质钻掘设备领域中主要的组成部分之一。,（1）基础施工钻机的类别及其用途 a 正循环回转钻机 TSJ6/660型 b 反循环回转钻机 GPS系列、GJC-40H、KPG-3000 c 无循环回转钻机 d 冲击钻机 e 连续墙钻机,（2）基础桩钻机新进展ZY-3000大口径反循环钻机 GZX-18型干式钻

5、机（3）基础桩钻机进展趋势 a 大型化 b 液压驱动 c 仪表、模块化,其他类型钻机 砂矿钻机 锚固钻机 水平钻机 导向钻进非开挖铺管钻机 坑道钻机 取样钻机,按钻进方法分类,有：回转式、冲击式、冲击-回转式、振动及复合多功能式。回转式的又分为：立轴和转盘式两类冲击式分为：钻杆和钢丝绳冲击式,二 钻机的组成,各种钻机的基本组成大致相同，但在结构上有较大的差异。以机械传动、液压给进的岩心钻机为例，其组成包括：回转机构、给进机构、升降机构、机械传动系统、液压传动系统、机架等。,（1）回转机构 功用：带动钻具回转的机构。其结构形式有三种：立轴式 转盘式 移动回转器式（动力头）,（2）给进机构 功用：

6、用于向钻具施加、调节轴向力，并能提动钻具的机构。主要用于调节钻头载荷、控制给进速度、提动钻具，当钻孔内出现事故时，还可以强力起拔钻具。主要有下面几种形式：手把给进 绳轮给进 液压给进 螺旋差动给进,（3）升降机构 功用：升降钻具、起下套管和处理孔内事故，有些钻机还可以用升降机进行减速钻进。其主要有：游星式减速机构和水刹车机构。（4）机械传动系统 定义：用于改变工作机构（回转器和升降机）输出速度、扭矩和运动方向的变速和分动机构。作用：将动力机输入的动力变速变矩，分别或同时传递给回转机构、升降机构，并能使回转机构反转，以便纠斜和处理孔内事故等特种工作。同时还要驱动油泵，为液压传动系统提供动力。,（

7、5）液压传动系统 定义：用于驱动和操作控制钻机一些部件工作的系统。液压系统在钻机中是作为工作机构的控制和驱动之用，以完成加压或减压钻进、称量钻具重量、控制给进速、移动钻机，松紧卡盘和拧卸钻具等作用。（6）机架 用于连接和支撑钻机个部件，使之成为一个整体。,4 岩心钻探生产过程和一些参数,岩心钻探的基本工序为：整理地基、安装钻具、钻进、升降钻具、完成特种工作、拆卸和搬迁到下一个孔位。1 机械钻速 2 技术钻速（含回次钻速）3 经济钻速 4 循环钻速,选用、评价钻机的主要参数,1 基本参数 孔深 钻杆直径2 主要参数 转速 上顶力 给进力等等3 一般参数 卷筒直径 钢丝绳直径,选用、评价钻机的原则

8、,一，钻进能力参数 1 钻进深度 2 钻孔直径 3 钻杆直径 4 钻孔倾角二，回转系统参数 1 回转器的转速 2 立轴的通孔直径于让开孔口形式,（3）钻机给进系统参数 立轴最大上顶力与钻进力 立轴最大给进力 给进速度、给进行程与到立轴速度（4）升降系统参数 最大起重量 提升速度（5）钻机的重量和动力机的功率典型钻机 TK系列,主要内容：泥浆泵的作用 泵的分类 钻井对泵的要求 往复泵的工作原理,第三节 泥浆泵,泥浆泵是地质岩心钻探，水文水井与工程地质钻探的配套设备。泥浆泵通过向钻井内输送冲洗液，从而实现洗井、护壁、堵漏、润滑钻具、冷却钻头、排除井底岩宵并携带至地面等工作，可达到快速、安全、高效、

9、优质钻井。,一，泥浆泵的作用,1，洗井、护壁、堵漏、润滑钻具、冷却钻头、排除井底岩宵并携带至地面。2，供给钻具能量。3，输送特种物质。4，判断孔内情况。,二 泵的分类,容积式泵（静力式泵）靠密闭容积变化进行能量转换的泵。其根据容积变化的方式的不同有：a 往复式泵 b 回转式泵动力式及其他泵 离心泵、轴流泵、电磁泵等,1 泵的输出流量和压力必须满足钻进工艺要求。结构合理、工作可靠、使用方便、有一定的超载能力。坚固耐用，便于维修。4 机体轻，解体性能好。,三 钻探工艺对泵的要求,四 单作用泵的工作原理,单缸双作用泵的工作原理,煤田钻探用泵,第四节 动力机,动力机的类型及其特点 钻探对动力机的要求动

10、力机功率的确定,一 动力机的类型及其特点,电动机 目前，钻探用动力主要为电力驱动。由于交流电动机结构简单、维护方便、价格便宜，因而在有电力供应的地区，几乎都采用三项异步电动机。直流电动机结构复杂，笨重，主要用于大型油田钻探。,2 内燃机 在施工现场无电力供应的条件下，一般采用柴油机驱动。柴油机和电动机相比，柴油机的能耗大、搬迁不便、钻场条件差等。有些单位采用柴油发电机组向钻场供电，这样有利也有弊。,！钻探用电动机和柴油机优缺点比较？3 气动动力机和液动动力机 在地下浅部钻进中，特别是煤尘爆炸危险的矿井中，有时使用气动动力机和液动动力机。,二 钻探对动力机的要求,钻探工作的特殊性要求设备要经常迁

11、，而且钻场本身是一个独立 的生产单位。但是，电动机和柴油机的工作特性对工作机械的适应性并不理想。因此钻机的不同工作机构要对这两种动力机各进行一些改进：,1 回转器对动力机的要求：良好的调速性能和一定的超载能力。2 升降机对动力机的要求：具有较大的超载能力、良好的调速性能和软的机械特性。,3 泥浆泵对动力机的要求：具有一定的超载能力、良好的调速性能和较硬的机械特性。,1 钻探工作机械的驱动方式：单独驱动 联合驱动 2 动力机功率的确定 单独驱动 钻机所需功率：a 钻进所需功率N z j N z j=N1+N2+N3+N4（KW）N1 钻进岩石所需的功率 N2 钻头与岩石摩擦所需的功率 N3 回转

12、钻杆所需的功率 N4 传动损失的功率,三 动力机功率的确定,b 提升钻具所要的功率 N t s N t s=Q d g*V d g/1000 Q d g 大钩载荷 n；V d g 大钩提升速度，m/s 钻机传动效率 取0.85,泥浆泵所需的功率：N b z=N b+N z m（KW）N b 泥浆泵所需的功率 N z m 照明所需的功率 2 联合驱动 N=k（N z j+N b+N j b+N z m)钻进 N=N t s+N j b+N z m 提升,第五节 钻塔,主要内容：钻塔的功用和要求。钻塔的类型 钻塔的基本参数,一 钻塔的功用和要求。,功用：a 用于安装天车、悬挂滑车-钢丝绳系统。b

13、利用钻塔底部基础，安装机械。c 在钻塔的不同高度安装台板或活动工作台。d 安装立根靠架。,要求：应有足够的承载能力。应有足够的有效空间和高度。结构合理。尽可能的降低成本。,二钻塔的类型,桅杆式 这种钻塔多用于多功能钻机、水井钻机、工程勘察钻机、锚杆钻机等全液压顶驱式钻机或机械动力头钻机上。,A型（型或门型等）此类钻塔结构简单，一般用油缸整体起放塔。在工程施工钻机中采用的比较多，如：GPS型 GQ型 GSD型,三脚钻塔 三脚钻塔十分简单，安装、拆卸都十分方便。多选用木质材料，塔脚选用直径不小于150mm的三跟圆木。用于小型钻探。,四脚钻塔 四脚钻塔是由四个桁架面构成的空间桁架。按其用途的不同分为

14、直塔和斜塔。多用金属桁架组成，用于大型钻机钻探。,三钻塔的基本参数,塔高 钻塔的高度是指 塔脚支撑面到天车轴轴线之间的距离。合理的塔高和下面的三个因素有关：a 要求缩短升降钻具的作业时间；b 降低制造成本；c 便于安装、拆卸或装运。,天车有效负荷 升降钻具时，其负荷均通过天车作用在钻塔上，总称天车负荷。包括：大钩负荷提升时作用于提引器的最大起重量。提升钢丝绳的拉力。有死绳端 无死绳端 滑车系统的自重。,工作台高度 是指钻塔底梁基础面至工作台的垂直距离。塔顶和塔底的尺寸 塔顶尺寸取决于天车尺寸和便于安装、维修。一般取 1.1*1.11.6*1.6m 塔底尺寸由 塔内设备、和安全规程来确定。一般取 4*45.5*5.5m,钻塔自重 钻塔自重与塔的类型、结构、天车负荷及材质有关。在保证钻塔具有足够的强度和稳定性前提下，尽可能减轻钻塔的自重。,