钻探论文发表
钻探论文发表
随着科学技术的进步和发展,钻探技术也取得了很大的发展并且积累了不少 经验 。我整理了地质钻探技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
地质钻探技术论文篇一
地质钻探技术浅探
摘要:钻孔结构是指开孔至终孔孔身口径的变化。换径次数愈多,钻孔结构越复杂,反之越简单。钻孔结构的选择,要充分考虑矿区的岩石性质、水文地质条件、终孔口径、钻孔深度、钻进 方法 、钻孔用途等因素。
关键词:地质钻探;地质条件;技术探讨
Abstract: Borehole structure refers to change the final hole section diameter. Change the size of more times, borehole structure is more complex, and simpler. Borehole structure choice, should fully consider the factors of mining rock properties, hydrological and geological conditions, the final hole diameter, hole depth, drilling methods, drilling applications.
Keywords: geological drilling; geological condition; technology study
中图分类号:TU74
引言:随着科学技术的进步和发展,钻探技术也取得了很大的发展并且积累了不少经验。诸如小孔径钻进、裸眼钻进、金刚石钻进,以及液压拧管机、活动工作台和集装箱运输的推广和使用等,促进了钻探工程的优质高效、安全低耗的发展。为了更好地发展钻探技术,应该从实际出发制订一个切实可行的发展规划。即从现有的技术和生产的实际需要出发,认真抓好适合各种地质要求的钻头、防斜纠斜钻具、取芯工具的使用和钻探设备的研制,促进钻探技术的发展
一、钻孔结构选择示例勘探某金属矿床时,设计孔深700米, 采用金刚石钻进,地质剖面包括以下层位:(1)0至100米为可钻性1-7级的岩石,该段全漏水不循环;(3)100至700米为可钻性9至10级的稳定岩石;(4)地质取样要求以59mm终孔。试确定该钻孔结构。[分析]从已知条件,自160米至终孔适于一径到底,不下套管;分析地质剖面,该钻孔下孔口管和一层套管即可;为封闭漏失层,套管下放深度为120-130米,管鞋伸进稳定层10至20米,套管直径为73mm,因此该孔段须用76mm钻进;孔口管长18至20米。直径89mm,因此开孔取91或110mm。
二、硬质合金钻进
1概念 将具有一定强度和形状的硬质合金,按钻进要求固定于钻头上,在一定的技术条件下,作为切削具破碎岩石的一种钻进方法。2钻探对硬质合金的要求合金钻进是靠固定在钻头体上的硬质合金来破碎岩石的,而各种岩石都具有一定的强度和研磨性,钻进时钻头上受力也很复杂,因此,所使用的硬质合金应具有如下性能:①硬度大且耐磨性强。便于钻头能有效地切入或压入岩石,并能抵抗岩石对硬质合金的磨蚀作用。②抗弯强度大且韧性好。便于能承受破碎岩石过程中各种变化的负荷而不至于崩刃和碎裂。③热硬性好而导热性高。钻进中孔底会产生很高的温度,因此要求较高的热硬性,而且在冲洗液中易于释放热量。④成型性好,容易镶焊在钻头体上。地质勘探用的硬质合金主要是钨钴合金,这类合金其性能满足上述要求。3硬质合金钻头钻探用的硬质合金钻头的结构合理与否直接影响到钻进效率、钻头寿命、钻孔质量以及材料成本,因此要认真对待合金钻头的结构要素的研究与选择。它一般分为二大类:取心钻头和全面钻头。地质勘探中一般都只采用取心钻头。①钻头体:它是镶嵌切削具的基体,用D35或D45号无缝钢管制成,针状合金钻头的内外出刃应与相应的金刚石钻头一致,钻头体长度不得短于95mm,其中丝扣部分长度40mm,钻头钢体壁厚7至9mm,过厚克取岩石面积大,消耗功率多,过薄影响强度而容易变形。壁厚在保证足够强度与刚度的条件下力求减小,以使克取面积减少以提高钻进效率。②合金镶焊数目和排列形式:应根据岩石性质、钻头直径、合金质量、钻具强度和设备功率等因素来确定。钻头直径大、孔较深、岩石硬度大和研磨性较高时,合金数量要适当增加。地质勘探中常用的数量如下表所示。钻头规格(mm)合金数量(个)岩石性质 36 46 59 76 91 110 130 150研磨性较强的岩层 3-4 3-4 4-6 6 6-8 8-10 10-14 12-14弱研磨性岩层 3-4 3-4 4 4-6 6 6-8 8 10在排列形式上一般采用均匀单环排列。③切削具的出刃:主要是底、内、外三种出刃。其中底出刃起切入并破碎岩石的任务,大出刃利于破碎岩石和冲洗液流通,但过大容易造成崩刃与折断;内外出刃主要是形成环状间隙,以保证冲洗液流通,较大的内外出刃会导致钻头回转阻力增大,容易崩刃折断,但有利于排粉和减少岩心堵塞的机会,太小了则容易造成岩心堵塞和影响排粉效果甚至会造成糊钻等不良现象。因此,出刃的大小应根据岩石性质来考虑,实际工作中可参考下表进行选择。岩石性质 内刃(mm) 外刃(mm) 底刃(mm)松软、弱至中等研磨性岩石 1.5-2.5 2.5-3 2-3中硬、强研磨性岩石 1-2 1-2 1.5-2.5④镶焊角:合金颗粒与钻头唇面的夹角,一般采用正前角镶焊,这种镶焊切削具有自磨作用也有利于排粉,但所需轴向压力要较其他方法大些。⑤水口及水槽:起到冲洗液流通冷却钻头和携带岩粉的作用,其形状与大小应根据岩层性质、钻头结构形式、冲洗液种类的不同而考虑。一般地,水口面积的总和要大于钻头与岩心之间或钻头与孔壁之间的环状面积,以减少循环阻力。
三、合金钻进技术参数
合金钻进的技术参数主要包括钻压、转速和冲洗液量。它们对钻进效率、钻孔质量、磨料消耗、施工安全等直接有关系。在操作过程中,应根据岩石的物理机械性质、钻头结构、钻探设备和钻具的可能性以及钻孔质量要求等条件来合理掌握,并通过实践当中进行修正、 总结 出适合矿区的最优钻进技术参数。①钻压:合理的钻压应该既保证钻头耐久性又获得最大的平均机械钻速。在 其它 条件不变的情况下,在一定范围内,钻速随着钻压的增加而成比例地增加。实践证明:钻速的提高主要是依靠钻头压力的增加来实现。但压力过大会导致崩刃、钻具折断、钻孔弯曲、软岩层中容易烧钻等事故。钻压可通过下式进行计算:钻头总压力 = 每颗切削具上应加的压力(如柱状合金70-120kgf/颗) X 钻头上切削具的颗数实际工作中应该根据所钻的岩层性质而选择的合金切削具型式和钻头的排列与数目进行初步计算,同时在施工中不断总结出最优的钻压。②转速:钻具转速有二种表示方法,一是钻头每分钟的回转数(转/分),另一个是用钻头的圆周速度V(米/秒)来表示。V = [π(D + D1)n ]/(2X60)生产实践表明:在一定条件下,提高钻头转速可增大钻速,但超过最优值后反而随转速的增高而使钻速降低。一般情况下,在软至中硬岩中钻进时,可采用较高的转速;在坚硬和强研磨性岩石或非均质和裂隙发育的岩石中钻进,则应降低转速;深孔或大口径钻进也应降低转速。③冲洗液量:冲洗液量的大小应根据岩石性质和钻孔直径等因素而定。一般地,在软岩层中钻进因进尺快所产生的岩粉多而选择较大的冲洗液量;在岩石颗粒粗比重大的岩层钻进也应相应加大冲洗液量;在大直径孔、深孔钻进时,钻杆和孔壁渗漏多也应加大冲洗液量;而在松散、破碎地层钻进,为防止冲蚀岩心和冲垮孔壁,应选择较小的冲洗液量。冲洗液量Q的大小一般用经验公式进行计算:Q = KDK—经验系数(6—)D—钻头直径(cm)实际钻进工作当中,各参数之间有着密切的联系,要达到合理的配合,其配合关系大致如下:岩石 钻压 转速 冲洗液量研磨性大的硬岩石 大 小 小裂隙岩层 小 小 相应地小软岩 小 大 相应地大设计中可根据下面的技术参数表的数据范围内根据矿区地层岩性特点加以选择,同时应在实际工作中摸索出适合矿区地层的最优技术参数。不同岩层钻进技术参数范围表岩石级别 钻进技术参数钻头压力 转速(rpm/min) 泵量(L/min)取心钻头(kg/粒) 刮刀钻头(kg/cm)1~4级 50~60 100~120 200~350 >805~6部分7级 80~120 120~150 150~250 >80注:(1)针状硬质合金块每块能承受的压力为150~200kg;(2)100型钻机的泵量,以水泵最大有效排水量送给。(3)刮刀钻头单位压力(kg/cm)中的cm,系指钻头直径。
四、合金钻进注意事项
采用合金钻进,除了合理选用钻头结构和钻进技术参数外,还必须有正确的操作方法,才能达到提高钻进效率和钻头使用寿命的目标。因此,应注意以下几方面:①新钻头入孔内,应离孔底0.5米以上并轻压慢转扫至孔底,以防止新钻头被挤夹住。扫孔时速度要慢,以防止合金崩刃或因孔底有残留岩心而堵塞。②要经常保持孔底清洁。孔内的岩粉、崩落的合金须及时捞取,孔内有残留岩心在0.5米以上或有脱落岩心时不得下入新钻头。③为保持孔径一致,钻头应排队使用。原则是先用外径大内径小,后用外径小内径大的。④正常钻进压力要均匀,不得无故提动钻具,并随着合金的磨钝逐步加大压力。发现岩心堵塞时要及时处理,无效时立即提钻以防止孔内事故。⑤合理掌握好回次进尺时间。合金钻进时因磨料逐渐磨钝而出现钻孔缩径和钻速逐步下降,因此,为避免下一回次的扩孔、起下钻时间和提高回次效率,应当确定合理的回次进尺时间,这是提高钻速的有效 措施 之一。可通过计算法或作图法进行现场确定,各矿区地层情况不一,在此无法具体给出数据。
五、结语
总之,各参数的合理配合要结合实际情况加以摸索、总结,不断积累经验,逐步丰富和完善矿区的钻进工艺规程。
地质钻探技术论文篇二
地质钻探技术发展研究
[摘要]在分析了目前我国地质工作对钻探技术的需求以及地质钻探技术现状的基础上,提出了我国地质钻探技术的远期、中长期、近期发展目标,明确了近期研发工作的重点和计划,并强调了科技创新,新方法、新技术的推广应用的重要性和加强探矿工程专业委员会作用的问题。
[关键词]地质工作 地质钻探技术 发展目标 技术创新
地质工程师发表论文
地质工程是社会发展所依赖的一项基础工程,其已成为国民经济目标设计及社会进步的关键技术支撑。下文是我为大家搜集整理的关于地质工程师发表论文的内容,欢迎大家阅读参考!
地质工程师发表论文篇1
浅析隧道与地下工程施工技术与管理
摘要:地下工程以及隧道建设施工一直以来都受到广泛的关注,本文首先通过对于我国的施工技术水平进行 总结 ,然后就隧道与地下工程施工技术与管理工作进行简单的探讨,并对于未来技术 方法 的发展方向进行展望。
关键词:隧道;地下工程;技术管理
绪论
随着我国的不断发展,各行各业的也在进步着,科技也是如此。地上建筑行业正在如火如荼的发展比拼,而相对的低下建筑也在进行的,对于地下工程的建设也成为近几年来的热门,在中国随着一批大型建设工程的成功落地,引发了一股设计施工的热潮,比如青藏铁路等项目的顺利开展,也为我国相关施工科研技术的水平提高,提供了良好的实验条件。对于大型隧道等地下工程的进一步开展,我国地下隧道等相关工程的施工技术水平的要求也越来越高,对于技术的完善和总结是未来发展的必备因素,同时也是安全施工提高保障的有利条件,这些都要求着我国隧道与地下工程施工技术与管理工作必须不断地发展。
中国地下工程现状
改革开放迎来了我国地下工程建设技术的春天,同时相关的配套的开发技术也去得了令人瞩目的成功。特别是近几年的发展更是如此,从隧道铁路、公路、城市地铁等等都取得了重大的发展,同时设计技术与施工技术也得到了很大的提高。
2.1交通隧道
隧道属于地下工程,主要是指铁路、公路以及地铁隧道的建设。目前在我国,铁路的隧道不论是在长度、设计技术还是施工技术都处于我国地下工程建设的领先地位,地铁方面的建设目前运行中的城市并不多,长度也不长,在建的工程相对较多,在地铁已经开通的城市也正在进行扩建工程建设。上个世纪八十年代,我国就有公路隧道的建设,但是由于那个时代的各方面技术受到限制,所以公路隧道的发展规模并不大,大多数都是集中在短小的隧道建设,很难出现较长较大规模的隧道设计,在改革开放后,为了有效提高我国运输行业快速安全的发展,开始投建了一批公路隧道,其中有辽宁八盘岭双线公路隧道,总长达到了1600m,这些年来我国高速公路的迅猛发展,使得我国拥有隧道近两千座,有很多隧道长度都超过了10km。
2.2水利水电隧洞
水利水电隧洞工程是指水工隧洞和地下厂房,其中隧洞是指包含引水隧道、导流隧洞等等,而地下厂房指包含电站主副厂房在内的相关不过水的洞室。我国水利水电隧洞在上世纪七十年代中后期开始大力发展,并且小有所成,建立了一批著名的水电工程项目。
2.3地下工程
作为我国地下工程主要是包括市政管线工程,地下商场等等地下建筑。随着我国经济的不断发展,城市规划也不断的发展,由于城市化的发展造成了城市密度增大,为了保证居民生活水平的稳步提高,各种设施的需求也不断的增加,比如电气等等,这就要求管线需要进行更加优化的设计,以及对于旧有的管线进行完善的改建,对于这一问题的解决是建立在城市地下隧道建设上的,目前对于城市地下空间的使用已经越来越多,很多城市都建设了地下商场等项目,由于地下工程防灾抗灾能力强,且受干扰小,所以越老越受到关注,同时,一些地下储库也不断发展。
我国地下施工技术现状
3.1新奥法
我国目前地下施工方式主要采取的有新奥法,所谓新奥法主要是指新奥地利隧道施工技术,而在我国我国经常称之为锚喷构筑法。对于该法主要是利用于地下隧道的建设,新奥法的主要优势是施工时对于地面上的干扰很小,同时建设的投资成本较低,而且由于在我国长期的使用和发展,使得其运用技术 经验 也比较成熟。新奥法在使用中,对于岩石地质主要是通过分布或者全断面的开凿,而对于土质地址层,会通过先加固然后再开始开凿的方式,对于有地下水的工程中会采取先降水然后在施工的方案。新奥法主要针对的工程项目是岭隧道、地铁以及地下厂房等。目前是我国主要采用的施工方法。
新奥法在世界地下工程领域也得到广泛的运用,同时也取得了很大的成绩和发展和,很多国家的项目都采取了新奥法进行施工。根据我国特有的地质状况,新奥法也不断发展创新,开发了新型的浅埋暗挖法,其优势主要是对于特殊地质层的适应度灵活度比较高,目前我国地铁施工项目多采取新奥法进行开发。
3.2盾构法
盾构法的使用要追述到上世纪五六十年代的上海,那时候上海需要进行城市低下排水系统的建设,采取的是传统的盾构机进行施工。随着时间来了八九十年代,我国对盾构法进行了更多的创新比如采取的方式有压气式、网格式等转换成泥水式、土压式。盾构法主要的优势是施工过程安全、快速且不会给环境造成过大的压力比较环保。目前我国很多地铁等工程都适用该方法。随着盾构法在施工项目中的长期使用和发展和,其施工技术水平等也得到了更快的提高,新兴技术的改变使得盾构法的使用范围更加广泛,同时也适用于各种地质项目。
盾构法的改善还包括了四点:首先参与盾构机的设计,使其更加适合项目的开展,同时也提高了我国相关的设计制造水平。其次更加熟悉的使用盾构隧道的技术方法和计算技术。再次掌握了相关的技术,使得工程的建设更加的安全和高效。最后,关于不用地质条件的施工经验都不断的提高。
3.3浅埋暗挖法
浅埋暗挖法是从新奥法延伸出来的,这主要是是1986年北京地铁项目的建设中,中国设计师创新了修建方法,其主要是针对新奥法不适用与松散土介质围岩条件地质。其主要的优势在于不会产生污染,同时适合各种大小隧道洞室。浅埋暗挖法主要是通过对于土层开挖短时间的自稳能力,采取的支护 措施 ,由于浅埋暗挖法能够节省很多拆迁掘路等工序,所以被普遍采用。
3.4钻爆发
我国幅员辽阔,地质类型也繁多,对于地质比较坚硬的岩层更加适合钻爆发的使用。钻爆法的使用有很多开挖方式,比如正台阶法、反台阶法等等,对于爆破,初期支护等都有更多方式的选择。其采取的防水方式被认为是一种良好的防渗漏措施。
我国的研发通过多年的施工经验,总结出来很多更加适合各种地质的新技术,比如冻土区的施工工艺,比如过江隧道施工中的水平冻结法等等。
隧道及地下工程的发展
4.1地下工程发展趋势
在我国地下隧道工程的不断发展,是与国家城市的发展和规划同步的,可以说想两者是相连的,地下工程的发展提高了我国经济的发展,我国经济的腾飞也提升了施工技术发展。我国西部大开发中,对于隧道交通、水电工程都有更高的要求,这是为了提高当地的经济发展建设的必要条件,而对于沿海城市,地下连接等工程也都在迅速的发展。我国在各种交通隧道以及水电方面都有了很大的发展,并且建设了一大批大型的工厂项目,使得我国地下工程建设走入了一个更加繁盛的发展时期。
4.2地下工程发展前景
由于有巨大的财力支持,很多地下工程都得到了支持和发展,而针对不断开发的城市,以及人口密度大的问题,使得地下工程的需求更加大,近十年来,我国的城市规划发展提高到了一个新的阶段,地下资源的使用和建设城市发展的条件,而城市的告诉发展也给我国带来了更快的经济发展高潮。使得一些城市成为发达城市。
结束语
我国的经济发展也带动了地下工程的不断发展,在不断的累计经验和建设的过程中,地下工程建设也取得了相应的成就。由于很多城市响应国家经济发展的新策略,更加需要地下工程的建设,这对于相关的施工技术的要求也更加的高,相信在未来,我国的隧道地下工程会拥有更美好的前景,同时也一定会取得更大的成就。
参考文献
[1]张晋毅.中洞法开挖的地铁车站施工力学分析[J].地下空间与工程学报.2010
[2]王明远,马保国,高延继,周庆.武汉长江隧道盾构管片混凝土渗透性能研究[J].地下工程与隧道.2009
[3]康立清.深埋隧洞围岩稳定性研究[J].山西建筑.2008
[4]陈竹涛,刘新荣,梁宁慧,朱泽兵.大跨浅埋城市轻轨车站隧道施工力学数值分析[J].地下空间与工程学报.2008
[5] __厚.云南山岭公路隧道修筑技术研究[D].长安大学.2009
地质工程师发表论文篇2
浅谈工程地质勘察
【摘要】工程地质勘察是进行工程建设的前提和基础,本文以下内容将对工程地质勘察进行简要的分析,仅供参考。
【关键词】工程;地质勘察;调查;地貌;水文
1. 前言
改革开放以来,随着经济的不断发展,我国的基础设施迎来了建设的高潮,工程地质勘察是为查明影响工程建设的地质因素而进行的地质调查研究工作,其作为基础设施建设的必要前提和基础,也得到了很大的发展。本文以下内容将对工程地质勘察进行简要的分析,仅供参考。
2. 工程地质勘察的内容
工程地质勘察是研究、评价建设场地的工程地质条件所进行的地质测绘、勘探、室内实验、原位测试等工作的统称,其为工程建设的规划、设计、施工提供必要的依据及参数。工程地质勘察是为了查明影响工程建设的地质因素而进行的地质调查研究工作,所需勘察的地质因素包括地质结构或地质构造、地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质,自然(物理)地质现象和天然建筑材料等,这些通常称为工程地质条件。查明工程地质条件后,需根据建设项目的结构和运行特点,预测工程建筑物与地质环境相互作用(即工程地质作用)的方式、特点和规模,并作出正确的评价,为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。根据笔者多年的实践经验,认为地质勘察的内容主要包含如下几个方面内容:
(1)搜集研究区域地质、地形地貌、遥感照片、水文、气象、水文地质、地震等已有资料,以及工程经验和已有的勘察 报告 等。
(2)工程地质勘察与测绘。
(3)工程地质勘探见工程地质测绘和勘探。
(4)岩土测试和观测见土工试验和现场原型观测、岩体力学试验和测试。
(5)资料整理和编写工程地质勘察报告。
工程地质勘察通常按工程设计阶段分步进行,而对于不同类别的工程项目,阶段划分也不一样。对于有一定工程资料的中小型工程和工程地质条件简单,勘察阶段也可适当合并。
3. 工程地质勘察的方法
根据笔者多年的实践经验,并参考了 其它 资料,认为工程地质勘察方法主要有如下几个方面:
3.1 工程地质测绘,在一定范围内调查研究与工程建设活动有关的各种工程地质条件,测制成一定比例尺的工程地质图,分析可能产生的工程地质作用及其对设计建筑物的影响,并为勘探、试验、观测等工作的布置提供依据,其是工程地质勘察的基础性工作。比例尺的选择和测绘范围,既取决于已有研究程度和建筑区地质条件的复杂程度,也取决于建筑物的规模、类型和设计阶段。规划选点阶段,区域性工程地质测绘用小比例尺(1:10万,1:5万);设计阶段,水库区测绘大多用中比例尺(1:2.5万,1:1万),坝址、厂址则用大比例尺(1:5000,1:2000,1:1000,1:500)。工程地质测绘所需调研的内容有地质构造、地层岩性、地貌及第四纪地质、天然建筑材料、水文地质条件、自然(物理)地质现象及工程地质现象。对所有地质条件的研究,都必须以预测或论证地质条件与工程活动的相互制约或相互作用为目的,紧密结合该项工程活动的特点。当这些条件在深部分布不明或露头不好时,需配合以探槽、试坑、平洞、钻孔、竖井等勘探工作进行必要的揭露。工程地质测绘通常是以仪器测量方法来测制,以一定比例尺的地形图为底图,采用航空像片、卫星像片和陆地摄影像片,通过室内判读调绘成草图,到现场有目的地进行复查,进一步的与照片判读反复验证,可以测制出更精确的工程地质图。并可提高测绘的效率和精度,减少地面调查的工作量。
3.2 工程地质勘探,其主要包括工程地球物理勘探、钻探和坑探工程等内容。下面将分别进行简要的分析:
(1)工程地球物理勘探,简称工程物探,其目的是利用专门仪器,测定各类岩、土体或地质体的密度、导电性、弹性、磁性、放射性等物理性质的差别,通过分析解释判断地面下的工程地质条件,其是在测绘工作的基础上探测地下工程地质条件的一种间接勘探方法。按工作条件分为井下物探(测井)和地面物探;按被探测的物理性质可分为电法、地震、声波、重力、磁法、放射性等方法。工程地质勘察中最常用的地面物探为电法中的视电阻率法,地震勘探中的浅层折射法,声波勘探等;测井则多采用综合测井。物探的优点在于通过不同方向的多个剖面获得的资料是三维的,且能经济而迅速地探测较大范围。以这些资料为基础,在异常点和控制点上试验工作、布置勘探,既可提高精度,又可减少盲目性。测井不仅可以提高其质量而且还可以增补钻探工作所得资料。通过开展多种方法综合物探,并根据综合成果进行对比分析,可以显著的提高地质勘察的质量,扩大物探解决问题的范围,缩短工程地质勘探周期并降低其成本。由于物探需要间接解释,所以只有某种物理性质有显著差异或地质体之间的物理状态(如含水率、破碎程度、喀斯特化程度),才能取得良好效果。
(2)钻探和坑探,采用钻探机械钻进或矿山掘进法,直接揭露建筑物布置范围和影响深度内的工程地质条件,为工程设计提供准确的工程地质剖面的勘察方法。其任务是查明建筑物影响范围内的地质构造,了解岩层的破坏情况或完整性,为建筑物探寻良好的持力层和查明对建筑物稳定性有不利影响的结构面(如软弱夹层、断层与裂隙)或岩体结构,揭露地下水并观测其动态;采取试验用的岩土试样;为现场测试或长期观测提供钻孔或坑道。钻探比坑探工效高,受地下水、地面水及探测深度的影响较小,故广为采用。但不易取得软弱夹层岩心和河床卵砾石层样品,钻孔也不能用来进行大型现场试验。因此,有时需在钻孔中运用钻孔摄影,或采用大孔径钻探技术,采用综合物探测井或孔内电视以弥补其不足。但在关键部位还需采用便于直接观察和测试目的层的平洞、斜井、竖井等坑探工程。坑探和钻探的工作成本高,故应在物探工作和工程地质测绘的基础上,根据不同工程地质勘探阶段需要查明的问题,合理设计洞、坑、孔的数量、位置、深度、方向和结构,以尽可能少的工作量取得尽可能多的地质资料,并保证必要的精度。
3.3 实验室试验及现场原位测试,获得工程地质设计和施工参数,定量评价工程地质条件和工程地质问题的手段,是工程地质勘察的组成部分。室内试验包括:岩、土体样品的物理性质、力学性质参数和水理性质的测定。现场原位测试包括:原位直剪试验、触探试验、承压板载荷试验以及地应力量测等。,大型建筑物的早期设计阶段或设计项目规模较小,且易于取得岩、土体试样的情况下,往往采用实验室试验。但室内试验试样小,难以保持天然结构,且缺乏代表性。因此,为了给建设项目的初步设计至施工图设计提供各种参数,必须在现场对有代表性的天然结构的大型试样或对含水层进行测试。要获取液态软粘土、疏松含水细砂、强裂隙化岩体之类的、不能得到原状结构试样的岩土体的物理力学参数,必须进行现场原位测试。
3.4 长期观测,用专门的观测仪器对建筑区工程地质条件各要素或对工程建筑活动有重要影响的自然(物理)地质作用和某些重要的工程地质作用随时间的发展变化,进行长时期的重复测量的工作。观测的主要内容有:岩、土体内地下水位变化;岩、土体位移范围、方向、速度;岩体内破坏面上的压力;爆破引起的质点速度;峰值质点加速度;人工加固系统的载荷变化等。此项工作主要是在论证建设项目施工图设计的详细勘察阶段进行,工程地质作用的观测则往往在施工和建筑物使用期间进行。长期观测取得的资料经过整理分析以后,可直接用于工程地质评价,以检验工程地质预测的准确性,对不良地质作用及时采取防治措施,确保工程安全。
4. 结尾
工程地质勘察作为工程建设所必需的技术条件,对保证工程建设的安全和降低工程造价也具有非常重要的意义,作为一名技术人员,应该在实践中不断学习,并注重借鉴国内外先进的经验,不断提高自身的专业素养和综合素质,为提高工程地质勘察质量做出应有的贡献。
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地质钻探技术论文(2)
[中图分类号] P634.8 [文献码] B [ 文章 编号] 1000-405X(2013)-7-229-2
中国地质调查局是我国目前唯一组织公益性地质钻探技术研究开发和推广应用的单位,自1999年成立以来,在组织地质钻探技术研究开发和推广应用方面开展了大量工作并做出了显著的成绩,对我国地质钻探技术的发展起到了较好的推动作用。面对地质工作大发展的新形势和实现地质工作现代化目标的要求,地质钻探技术如何发展,如何更好地起到对地质工作的支撑作用,笔者对这些问题有些不成熟的想法,在此发表,希望能抛砖引玉,与大家共同探讨地质钻探技术的发展问题。
1地质工作对钻探技术的需求
目前我国矿产资源紧缺,资源问题成为制约国家建设和国民经济发展的瓶颈问题,引起了国家政府和领导的高度重视。在国务院关于加强地质工作的决定提出的地质工作主要任务中,突出能源矿产勘查和加强非能源重要矿产勘查是两项首要任务。国家为此投入了大量经费,除了正在实施的国土资源大调查专项基金之外,又启动了危机矿山接替资源找矿专项基金和地质勘查基金。此外,地方、甚至个人也在找矿方面表现出很大的热情,并进行积极的投资。近年来,随着地质工作的加强,地质钻探工作量成倍增长,一些省区的年钻探工作量达到了几十万米。钻探工作项目资金来源有国土资源大调查、矿产资源补偿费、中央财政补贴、省资源补偿费、地方财政补贴、市场项目等。钻探工作量加大,使得对钻探设备和技术的需求同时加大。
2地质钻探技术应用现状
与世界先进的钻探技术相比,目前我国地质勘探工作中采用的钻探技术总体水平比较落后。钻探施工主要采用立轴式岩心钻机,基本上是20世纪80年代左右的设计。现代的全液压动力头钻机依靠进口,我国自己研制的产品已经开始出现,但还未得到大面积推广应用,而且现在只有个别钻深能力(1000m)的钻机,还未形成系列。钻探工艺方面,一些先进的钻进工艺方法还没有得到推广应用。金刚石绳索取心钻进方法虽得到了较多的应用,但还未能大面积普及。液动锤钻进(液动冲击回转钻进)方法的优点虽然为人们所认识,但由于该方法在恶劣的泥浆条件下使用时,钻具可靠性和寿命方面存在着一些问题以及这些年钻探现场管理水平的下降,使其在地质钻探中的应用较以前更少。一些具有较好前景的先进的钻进工艺方法,如绳索取心液动锤钻进方法和不提钻换钻头方法虽然都已研制成功,但实际应用很少。空气反循环取样钻进方法尽管具有高效率、低成本的特点,但由于没有得到地质人员的认可,至今未能得到推广。除此之外,目前地质钻探施工中所用的钻孔护壁堵漏技术、测斜技术等,基本上也是20世纪80年代左右的水平。由于采用的钻探技术水平不高,地质勘探中钻探工作的效率和效果不太理想,表现在台月效率较低、复杂地层钻进问题多、深孔钻进能力差、钻进成本高。这些问题的存在,使得钻探技术对地质工作的技术支撑效果受到影响。
3地质钻探技术发展目标
笔者认为,考虑地质钻探技术发展目标时应该分阶段,应该分成近期、中长期和远期。划分原则是:至2010年为近期,至2020年为中长期,至2050年为远期。
3.1远期(至2050年)目标
实现地质钻探技术的现代化应该是钻探技术发展的远期目标。在国务院关于加强地质工作的决定和国务院温家宝就贯彻决定所作的重要批示中,都明确地提出了要实现地质工作现代化。关于地质工作现代化的定义,目前尚无统一的说法。笔者的理解是:地质工作现代化的标志应该是,在地质工作中普遍采用具有现代世界先进水平的地质勘查技术。钻探技术是地质勘查技术的种类之一,地质钻探技术的现代化也应该符合此项标准。然而,此项目标的实现是一项长期和艰巨的任务,因为只有国家的整体工业技术水平达到了世界先进水平后,我国的地质钻探技术才有可能从总体上达到世界先进水平,地质钻探技术现代化与国家的现代化应该是基本同步的。邓小平同志在介绍中国实现现代化的三步走战略时,明确提出到2050年中国基本实现现代化,达到世界中等发达国家的水平。1999年10月22日,时任国家主席江泽民在英国剑桥大学发表演讲时向公众宣布:我们的目标是,到下世纪中叶,即中华人民共和国成立一百周年时,基本实现现代化。由此看来,我国地质钻探技术现代化实现的时间应该是21世纪中叶。
3.2中长期(至2020)年目标
地质钻探技术发展的中长期(至2020年)目标应该是:自主创新能力显著增强,地质钻探技术水平显著提高,自主研发的新型钻探设备和先进钻进工艺方法得到较大面积的推广应用,钻探装备与施工技术总体上接近发达国家水平。
3.3近期(至2010年)目标
地质钻探技术发展的近期(至2010年)目标应该是:初步完成2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列研制;改进完善一批先进的钻进工艺方法,使之达到推广应用的水平;取得一批深孔钻探、复杂地层钻探和高精度定向钻探技术研究成果;研发成功现代的深水井和煤层气井钻探用全液压动力头钻机;地质钻探科技成果转化和推广取得较显著的成效。
4地质钻探技术近期研发工作重点
中国地质调查局近期组织开展的地质钻探技术研发工作基本上是按照上述的近期目标的思路安排的,重点研究内容如下:
(1)2000m深度以内的新一代地质岩心钻探设备系列;(2)满足覆盖区化探和异常查证需求、适应复杂地层条件的轻便、高效、多功能取样钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(3)1000m全液压动力头水井和煤层气井钻机及其配套的钻进工艺方法和器具;(4)改进完善一批先进的钻进工艺方法,包括冲击回转钻进方法、绳索取心冲击回转钻进方法、不提钻换钻头方法和深孔绳索取心方法;(5)解决复杂地层钻进技术难题,包括复杂地层钻孔护壁堵漏技术问题、复杂地层取心技术问题等;(6)高精度定向钻探技术,包括提高钻孔测量精度和定向钻进施工中靶精度的技术以及取心定向钻进技术;(7)万米科学超深孔钻探技术方案预研究。除了研究与开发工作以外,钻探新方法、新技术推广应用也是中国地质调查局钻探技术管理工作的重点之一,拟开展以下一些工作: ①新型岩心钻探机具应用培训;②地质调查浅层取样钻技术应用培训;③地质钻孔测量技术应用培训;④新型地质钻探泥浆体系应用培训;⑤节水钻进技术应用培训;⑥空气反循环取心钻进技术培训和应用示范;⑦车载式浅层取样钻机应用示范。
5几个值得强调的问题
5.1加强技术创新
技术创新的核心内容是科学技术的发明和创造,其直接结果是推动科学技术进步,提高社会生产力的发展水平,进而促进社会经济的增长。通过技术创新可实现技术跨越式发展,在短期内获得显著的技术经济效果,使一些常规方法难以解决的问题得到解决。这里举2个钻探技术领域技术创新取得显著成效的实例。第一个实例是科拉超深钻。前苏联的工业技术发达程度比不上西方国家,却钻成了世界上唯一一口深度超万米的钻井——12262m深的科拉超深井。钻万米超深井的难度非常大。这口井之所以能钻进成功,是因为前苏联人在施工这口井时进行了大量的钻探技术创新,其中3项对钻进施工的成败起决定性作用的重大创新是:超前孔裸眼钻进方法;铝合金钻杆;带减速器的涡轮马达井底驱动。第二个实例是中国大陆科学钻探工程科钻一井。该项目是在坚硬的结晶岩中施工5000m连续取心钻孔。这种施工在我国没有先例,在世界上也属高难度钻井工程。该井在施工时采取了一系列的技术创新,涉及套管和钻进施工程序、取心钻进技术、扩孔钻进技术和井斜控制技术,最终获得了高效、优质的施工效果。由于采用螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进方法,使机械钻速提高50%以上,回次长度由3m提高到8~9m,大大节省了施工时间和成本。
5.2加强新方法、新技术推广应用
新方法、新技术从研发出来,到在钻探施工中得到普遍应用,通常需要花很长的时间,做大量的推广应用工作。推广应用工作包括宣传、现场演示、技术培训和技术交流等。这些环节工作效果的好坏,都会直接影响到科技成果转化及其得到实际应用所需的时间,影响地质钻探技术现代化的进程。为获得好的效果,该项工作应有计划、有组织地开展,因为研发单位通常只是从本单位的利益和眼前的利益考虑推广应用工作,而该项目工作的计划和组织实施需要一种全局性和长远的考虑。这些年来,在钻探技术研究与应用的所有环节中,科技成果推广应用是相对比较薄弱的环节,加强此方面工作是当务之急。
参考文献
[1]王达.探矿工程(地质工程)未来20年科技发展战略研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2004,31(1).
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石油工程钻井论文
石油工程钻井论文
随着经济的发展,人们对石油的需求不断增长,为满足人们需求,石油工程技术也呈现出了不断发展的趋势。以下是我搜索整理一篇石油工程钻井论文,欢迎大家阅读!
摘要: 石油钻井工程技术是石油工程技术中的重要部分,为提升钻井速度,提高钻井质量,黑龙江大庆油田有限公司也加强了对这一技术的研究。本文就石油工程技术钻井技术进行了研究分析。
关键词: 石油工程技术;钻井技术;研究
石油的开采中,石油工程技术具有重要地位,石油钻井技术则是石油工程技术中的重要部分。为充分满足现阶段人们对石油的需求,石油企业也应加强对石油工程技术中钻井技术的研究,以提升钻井效率和工作质量,以推动我国石油开发与勘探工作的进一步发展。
1、石油钻井技术相关概述
近年来,我国石油产业得到了巨大的发展,石油技术方面也取得了显著的成就。尤其是近十年,越来越多的先进技术被引入石油工程[1]。尤其是钻井技术的应用,使我国的油气储备量大大增加,对石油的开采也从以往的地面转向了海洋、深层等难度较大的区域,有效提升了我国的'油气产量。而石油工程钻井技术的创新发展,也成为了现阶段石油企业发展的关键。
2、主要石油钻井技术研究
2.1石油工程技术水平钻井技术研究
水平钻井技术是一种定向钻井技术[2]。在实际运用过程中,需要利用井底动力工具、随钻测量仪器等,钻井完成时的斜角应保持86°以上。这一技术的应用时间较早,大庆油田在这一技术的研究应用中,抓住了动态监控、上下方位调整,钻具平稳、多开转盘等技术要点。其中,上下调整是要求工作人员能够对井斜角和铅垂位置进行调整,动态监控是实现对已钻井段、钻具组合定向状态等进行分析,以便进行科学调整的过程,钻具平稳是要求钻具稳定性能较强,这一要点主要受钻具选型和组合设计所影响,而多开转盘则是通过减少摩擦力提升钻速,以保证水平段开钻盘进尺度能够不小于总进尺的75%。
2.2石油工程技术地质导向钻井技术研究
地质导向钻井技术的运用需要将导向工具和仪器相结合,并实现了钻井技术与测井技术和油藏工程技术的协同使用。因其具备的电阻率地质参数等,使这一技术在运用中,能够给对地质构造进行准确判断,并对储层特性进行明确,有效实现了对钻头轨迹的控制,使钻井工程的开采成功率提升,成本降低。
2.3石油工程技术大位移井钻井技术研究
这一技术是现阶段石油工程技术中的高精尖技术之一,能够实现定位井和水平井技术的有效统一。现阶段,这一技术的运用中还存在着很多难点,我国大庆油田企业也加强了对这一技术的研究,不但优化器配套技术和相关理论,并将其应用于浅海区域油田,以充分发挥其实际价值。
2.4石油工程技术连续管与套管钻井技术研究
连续管与套管钻井技术主要应用于小眼井、侧钻以及老井加深等方面,由于其所用设备和空间较小,因此具有较大的优势,能够在海上或是限制条件较多的地面的钻井工作中。这一技术在运用时,需要在防喷器上设置环形橡胶,以保证欠平衡压力钻井工作的顺利进行,并起到保护油气层的作用,钻井时通常不需要停泵,钻井液会在这一技术的运用下始终处于循环状态,有效避免井喷。
2.5石油工程技术深层钻井提速技术研究
为提升钻井速度、加快石油勘探工作,大庆油田企业对深层钻井提速技术进行了研究。深层勘探主要是对超过两千五百米深度的地质层进行勘探的工作,这一工作多由深层气藏岩性的复杂,导致工作很难进行,硬度较大的岩石会造成钻头的严重磨损,并影响钻井工作效率,而地下的高温也会对钻井设备造成极大的伤害,地下压力层和胶质性较差的破碎性地层会为工作人员的工作造成极大的安全隐患。大庆油田公司对深层钻井提速技术进行了研究,深入研究钻井设计、提速工具、配套技术等。钻井设计优化有利于深层钻井提速提效[3]。大庆油田公司综合考虑了井深、岩性、地层压力等方面的因素,要求深层直井全部采用三开井身结构,例如对古深3井进行优化,使其表层套管下深为352m,二开井段采用气体钻井技术,套管下深为3180m,三开井段采用气体技术与涡轮技术等相结合的方式。最终完钻井深4920m,钻井时间与以往相比缩短了19.37d。同时,根据不同井段选择了相应的高效钻头。另外,大庆油田公司对提速工具进行了研制。其中,液动旋冲提速工具能够实现钻井液流体能量向机械能的转化,减轻了钻头的磨损度,有效提升了机械钻速。涡轮钻具则能够利用钻井液的冲击产生机械能,推动钻头高速运转,有效提升了对高硬、极硬地层的钻井速度。同时,其在地层出水预测技术、气体钻井技术等方面也进行了完善。建立了不同渗透率、不同流动方式等条件下底层出水的判别公式,有效提升了预测精度。完善后的气体钻井技术也在石油钻井中中得到了成功运用,平均钻井周期缩短了25.70d。
3、结语
石油工程技术在石油勘探工作中起到了重要的作用,尤其是其中的钻井工程技术的有效运用,能够有效减少安全事故的发生。我国大庆油田公司针对这一技术进行了积极研究,并实现了深层钻井提速技术的有效研究运用,对我国石油工程技术的发展做出了巨大的贡献。
参考文献:
[1]马春宇.浅谈石油工程钻井技术的发展[J].科技资讯,2015,5(5):69-70.
[2]魏斌.关于石油钻井工程技术的探讨[J].中国石油石化,2015,7(14):86-87.
[3]李瑞营.大庆深层钻井提速技术[J].石油钻探技术,2015,1(1):38-42.
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铁路钻探钻杆柱磨损分析
摘要:本文先依次分析了铁路钻探中钻杆柱自身材质缺陷,工作环境及受力特征,然后结合上述分析讨论了钻杆
柱磨损的五种具体表现形式,最后对减少钻杆柱的磨损提出了一些看法。
关键词:铁路钻探钻杆柱磨损
收稿日期:2007-10-10
铁路钻探中,钻杆柱的磨损是一个很严重的问题。钻杆
柱磨损到一定程度,就应该更换新的。目前对钻杆柱的直径
还没有达到用仪器自动监测的程度,大多是技术人员在现场
进行目测,用游标卡尺测量钻杆柱的直径。而使用专门技术
人员监测钻杆直径情况,常常是针对孔深较深的钻孔。当钻
杆柱磨损严重,而没被注意,在遇到使钻杆柱应力集中的异
常情况时,易发生钻杆柱折断的事故。在好的岩土层中,如
果钻孔垂直度好,没发生缩径和扩孔,打捞钻杆柱相对容易,
否则将浪费大量的时间,造成经济损失,对于深孔钻探,造
成的损失更加明显。钻杆柱的磨损研究受到了较多科技工作
者的高度重视。本文分析了铁路钻探中钻杆柱磨损的外因与
内因,以及磨损的具体表现形式。
一、钻杆的材质缺陷
从材质的角度来看,钻杆内部存在着在缺陷。生产车间
在生产钻杆时,有热处理这道工序。在加热和冷却过程中,
钻杆内部组织会发生改变。热处理通常消除钻杆内部粗粒组
织,使其结构细化,能受更大的应力。但局部总存在暇疵。
在高倍电子显微镜下观察钻杆晶粒结构,发现它是由许多离
子、原子按一定规则排列起来的空间格子构成的,晶格一般
处于稳定的平衡状态。晶粒之间常存在着为数不多的夹杂物、
空洞等缺陷,在这些晶粒里,甚至在弹性范围以内,当力还不
太大时,就可能发生塑性变形。
二、钻杆工作环境
铁路钻探多采用回转钻进,对取芯困难的岩层如砂层、
全风化层等情况也采用冲击钻进。钻杆柱在工作中,与钻杆
柱发生作用的主要介质包括钻井液与岩土层。
铁路钻探钻井液一般是水基钻井液,这是一种多相不稳
定体系,以水为分散介质(连续相),以粘土为分散相(固相),
加入一定的化学处理剂或加重材料组成。其成分包括水、膨
润土、化学处理剂(如滤失剂羧甲基纤维素)、气体(溶解氧、
二氧化碳气体、硫化氢气体)及其它腐蚀介质如Cl-、SO42-、
Ca2+、CO32–及HCO3-等。
铁路钻探中岩芯常见的有土层、砂卵石层、全风化岩层、
强风化破碎带岩层、弱风化岩层等。砂卵石层及坚硬的强风化
岩层等复杂地层对钻杆柱造成的磨损比其它岩层尤为厉害。
三、钻杆柱工作受力特征
在工作过程中,钻杆柱的运动方式包括自转与绕钻孔中
心的公转,在深孔钻探中这两种运动方式通常是共存的。钻
杆所受力为复合应力,主要包括以下几个分项:钻杆受到钻
杆自重引起的拉应力,在横向应力作用下产生的弯曲应力,
由扭矩的作用产生的剪应力,钻杆振动引起的轴向及横向应
力,与岩层的摩擦力,以及与钻井液的作用。
四、钻杆磨损表现形式
1.磨粒磨损
磨粒磨损是由外界硬质颗粒或硬表面的微峰在摩擦副对偶
表面相对运动过程中引起表面擦伤与表面材料脱落的现象,钻
杆柱的表面特征是产生擦伤撕裂、纵向拉痕、局部剥落和裂纹。
磨粒磨损机理为微观切削,多次塑变导致断裂以及微观断裂。
钻杆柱在复合应力状态下,易发生较大的弯曲,弯曲后
突起的地方与坚硬的岩层之间产生严重的摩擦。钻杆柱表面
的淬火处理厚度一般为1mm,在淬火层磨损掉后,以后的磨
损速率将加快。在深孔钻探中,有时候取出的钻杆表面有明
显的擦痕,这是磨粒磨损的表现。
2.粘着磨损
粘着磨损是当摩擦副两对偶表面作相对滑动时,由于粘
着致使材料从一个表面转移到另一表面或材料从表面脱落而
引起的磨损现象。由于摩擦副两对偶表面间实际接触面积很
小,接触点应力很高,摩擦副对偶表面处于这种高温和高应
力状态下,杆件表面发生破裂,使接触微峰产生粘着,随后
在滑动中粘着点被剪断。
钻杆的弯曲使其局部与岩层发生摩擦,局部接触点的高
应力构造了粘着磨损的条件。
3.疲劳磨损
疲劳磨损是摩擦副两对偶表面作滚动或滚(下转185页)
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