钻采工艺论文合集12篇
钻采工艺论文篇1
1引言
截至2020年年底，我国高铁运营里程为3.8×104km，居世界第一。钻孔灌注桩基础为桥梁主要基础之一，桩基施工质量直接影响桥梁安全以及高铁运营速度。本文以某高铁东江特大桥76m+160m+76m连续梁拱桥水中墩桩基施工为例，探讨冲击钻成孔、旋挖成孔和反循环成孔工艺的优缺点，为大直径超深水中桩基施工提供技术借鉴和经验。
2工程概况
某高速铁路东江特大桥跨东江设计，主桥为（64m+64m）T构+（76m+160m+76m）连续梁拱桥+（64m+64m）T构，河面宽462m，测时水位27.26m，平均水深约15m，桩基原地面以下地质情况主要为砂卵石、泥质粉砂岩、砂砾岩为主。76m+160m+76m连续梁拱桥主墩桩基础设计各16根，桩径2.5m，孔深超过70m。主墩每根桩基设置4根声测管用于超声波检测桩身完整性。
3钻孔灌注桩施工工艺
3.1栈桥平台施工
根据工程施工需求，施工平台采用钢栈桥，基础采用529mm×10mm钢管打入岩层摩擦桩基础。单排柱顶部设置双支I40工字钢横向分配梁，上面架设单层贝雷梁，跨度不大于12m，贝雷梁上直接铺设钢筋混凝土预制面板（厚×宽×长为18cm×200cm×800cm）。栈桥由两岸向江心采用钓鱼法搭设，预留通航通道120m，上下游设置防护桩。
3.2护筒埋设
水中墩护筒施工流程：在钻孔平台上拼装钢护筒导向架，测量放线定桩位→对接钢护筒→整体起吊钢护筒入水→调整护筒倾斜度及位置缓慢入床至稳定→安装振动打桩锤振动下沉→安装钻机开始水中钻孔桩施工。钢护筒顶面高出钻机作业平台至少0.5m，并进入稳定岩层0.5～1.0m。施工过程中严格控制护筒入岩深度，避免由于入岩深度不足出现漏浆。
3.3泥浆制备
不同钻机、不同岩层对泥浆性能有不同的要求，尤其是泥浆相对密度，参照高速铁路桥涵施工技术规程要求，旋挖钻成孔泥浆相对密度宜为1.1～1.3；冲击钻成孔泥浆相对密度不宜大于：黏土、粉土1.3；大漂石、卵石层1.4；岩石1.2；反循环成孔泥浆相对密度宜为1.05～1.15[1]。施工过工程中根据现场地质条件及相应的成桩工艺调整泥浆比重等参数。
3.4钻机工艺对比
76m+160m+76m连续梁主墩直径为2.5m，孔深平均72m，实际岩层57m，水深15m。桩基施工面临孔深、大直径、工作面狭窄等不利因素，采用何种工艺施工很难抉择。桩基施工过程中，该桥主墩桩基施工过程中尝试3种不同工艺分别进行施工，对各种工艺分别进行改进，最后确定一种合适工艺。3.4.1冲击钻施工工艺连续梁主墩桩基施工首先采用3台冲击钻施工，但是由于施工进度滞后，平均成孔需要18d，清孔需要4~5d才能满足灌桩要求。另外，施工过程中极易斜孔，一台钻机正常情况下23d（包括清孔）才能施工1根桩，其中一台钻机施工过程中由于斜孔回填，该桩基施工长达3个月，严重影响进度同时保证不了桩基质量，冲击钻陆续退场。冲击钻工艺最大优点为适用各种地质条件，各种场地，成本低。钻机进场后对钻机进行了改进，将成本再次压缩。传统的冲击钻需要人工操作，一台钻机需要3人24h轮班，改进后的钻机利用现代化智能操作系统及装备，1个人可同时盯控3台钻机，大大节省人力成本。冲击钻工艺缺点为成孔速度慢。另外，成孔后清孔时间长，通过现场清孔并实测需要4~5d方能达到规范要求，严重制约冲击成孔工艺的工效。3.4.2旋挖钻成孔工艺旋挖钻成孔工艺采用山河智能SWDM550旋挖钻机，钻机参数见表1。旋挖钻机扭矩和发动机额定功率均优于反循环钻机。通过对比旋挖钻机与反循环钻机钻进速度，反循环钻机明显快于旋挖钻机。分析原因：一是桩基直径为2.5m接近旋挖钻机最大钻孔直径；二是孔深达70m，钻杆取土时间明占比钻头钻进时间长；三是随着孔深增加，钻杆逐渐变长钻头处扭矩在不断减弱。综合各方面原因，旋挖钻机的钻进速度不如反循环钻机。现场直接采用2.5m钻头钻进时出现2次断杆现象。为提高旋挖钻机工效，对旋挖钻机成孔工艺进行改进，卵石层采用反循环钻机开挖，卵石层地质条件差，不适合旋挖钻，采用反循环钻机护壁效果好，同时钻进速度快。卵石层反循环钻进一般需要1d即可，卵石层钻进结束后采用旋挖钻机钻进，旋挖钻机依次采用1.5m→2m→2.5m钻头分别钻进，其工效明显加快，改进后的工艺与反循环成孔工艺工效不相上下。但是旋挖成孔容易出现漏浆问题，旋挖成孔工艺其泥浆护壁效果差，远不如反循环，不适合地质条件差或者是水中桩基施工。施工过程中为解决漏浆问题，钻进过程中需要利用振动锤下沉护筒，直至漏浆问题解决。在漏浆问题上曾采用改进泥浆比重、护筒外侧灌注水下混凝土等各种措施，均未解决漏浆问题，最终采取边钻进边下沉护桶方法直至不漏浆为止。虽然通过改进优化工艺明显加快了钻进速度，但是旋挖钻机在施工水中大直径、超深桩基过程中依然存在上文提到的问题。3.4.3反循环成孔工艺反循环成孔工艺采用田野FXZ-500型2动力反循环钻机，钻机参数见表1。通过3种工艺的对比（见图1和表2），反循环成孔工艺优势比较明显，不论从经济还是工效方面，均占据一定优势。但也不排除采用更大功率和扭矩旋挖钻机其工效可能会优于反循环，但是其成本必然增加很多，因此，综合各方面因素，经济、工效等均适合采用反循环钻机。但是在反循环钻机施工过程中，面临的一个问题就是泥浆循环系统如何设置。该桩基施工利用栈桥平台作为作业平台，空间有限，不能像陆地上挖坑设置泥浆循环系统，通过工艺改进，在栈桥施工平台焊制钻渣沉淀过滤箱，该装置便于移动，并降低循环泥浆的含砂率，减短清孔时间，从钻孔中排出的泥浆能够及时补回，提高工作效率，同时保证施工现场达到环保要求。
4结语
本文以某高铁东江特大桥76m+160m+76m连续梁拱桥水中墩大直径钻孔灌注桩施工为例，探讨冲击钻成孔、旋挖钻成孔和反循环成孔3种不同工艺各自优缺点。通过对比3种工艺，冲击钻成孔成本低，但耗时长，而且容易出现斜孔等问题，不适合对工期要求高的钻孔桩施工，旋挖钻机成孔通过工艺改进与反循环工效不相上下，但是其泥浆护壁效果差，容易出现漏浆，处理起来也比较麻烦，同时其成本相对反循环和冲击钻成孔工艺要高得多，反循环成孔工艺不论从经济还是工效方面都适合于水中大直径超深桩基成孔，通过工艺改进避免了高栈桥施工平台场地狭窄、泥浆反循环系统不宜设置等问题，充分发挥其工效。
钻采工艺论文篇2
中图分类号TD1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0089-02
随着国民经济的快速发展，我国对石油、天然气、煤炭等能源的用量需求越来越大。虽然我国矿产资源的蕴藏量丰富，但是经过多年的无限制开采已然出现疲乏状态。为了解决当前矿产资源紧缺的问题，我国正大力开展深部找矿工作。深部找矿工作比之浅层找矿更具难度，因而在技术的要求上也更加苛刻，对投资需求也更大。煤田地质钻探技术的发展对我国深部找矿工作的开展起到了极大的推动作用，我国必须要处理好与煤田地质钻探相关的各类问题，以此促进我国煤矿开采行业的进一步发展，更好的支持我国经济建设。本文首先对煤田地质钻探技术进行了分析，然后对煤田地质钻进工艺进行了阐述，接着对煤田钻探的定向钻进技术以及钻进中的问题进行了浅析。期望通过本文的分析，能够让读者的对我国煤田地质钻探工作有更加深刻的认识。
1煤田地质钻探技术
在上世纪60年代左右，煤田地质钻探主要使用的技术有钢粒钻进技术、合金钻进技术以及铁砂钻进技术，这些钻进技术的钻进效率低，若是遇到硬质岩层，其钻进速度会受到极大的限制。我国现今主要将金刚石钻进技术与绳索取芯钻进技术相结合，有效的解决了取芯率低、钻进效率低等问题，这对经济效益的提升起到了极大的促进作用。
2煤田地质钻进工艺
在煤田地质钻探中，常会遇到各种影响钻进效率的实际问题。为了解决各类实际问题，必须要因地制宜发展各种钻进工艺。较常用的钻进工艺主要有以下几点。
2.1空气泡沫钻进工艺
在干旱缺水地区进行煤田地质钻探施工中，当遇到老窟窿、空巷、采空区等地层时，常使用空气泡沫钻进工艺，它能有效的解决其他工艺中出现的地层漏失以及护壁套管等难题，对提高钻进效率有着极大的助推作用。
2.2液动冲击回转钻进工艺
当在煤田地质深层钻探施工中遇到强研磨性坚硬岩石时，可使用液动冲击回转钻进工艺。该工艺与钢粒钻进以及单纯的回转钻进工艺相比而言，在钻进速度以及降低孔斜率方面更具优势。
2.3潜孔锤反循环钻进工艺
潜孔反循环钻进工艺也是煤田地质钻探中较常用的钻进技术之一，该工艺在高水柱大背压的情况下，虽然设备性能会受到一定程度的影响，且孔深超过0.3km以后钻井效率的提升并不大，但是在浅孔钻探中的钻进效率却十分明显。
2.4定向钻进技术
当煤田地质钻探处于地质构造极为复杂的地区时，一般的钻进方法无法再满足钻进需求，此时可使用定向钻进技术。该技术主常用的造斜机具主要包括连续造斜器以及螺杆定向。定向钻进技术的应用，能够有效的解决在陡直地层找矿中遇到的各类技术难题，且中靶率极高，能够很好的满足地质钻探需求。
经过上文的分析可知，在煤田地质钻探中，确保中靶率是钻探工作的主要目标，在保证中靶率的同时还要确保不能将煤层打丢。要实现这一目标，定向钻进技术是最好的选择。在利用定向钻进技术时，再结合绳索取芯和金刚石钻进技术，还可以保证良好的岩芯采取率。
3 煤田钻探的定向钻进技术以及钻进问题
3.1煤田地质钻孔的设计
1）地层地质条件
（1）一般来说，要想明确了解矿井的地层构造、地质条件等情况，必须在钻孔设计时，对断层的参数和性质进行仔细的分析和研究，并对在钻探过程中可能会遇到的问题以及问题的处理方法进行明确；
（2）若是尚不明确煤层的地质条件，断不可冒然钻进，否则会对煤层造成损坏。此时，只能先进行试钻，在试钻的过程中总结出相应的钻进参数，并对可能遇到的钻进问题进行预测，并随时做好处理准备，尽最大可能将钻探事故率降到最低。
2）钻具级配条件
在煤田地质钻探中，常用到的钻具主要有以下几种：
（1）螺旋钻杆；
（2）使用垫叉式钻杆，并在前保直端外加专用钻铤或是扶正器等；
（3）使用外平钻杆，并在前保直端外加专用钻铤或扶正器。
在煤田地质钻探中，使用钻具时必须要重视以下几个方面的问题：
（1）在煤系地层极为复杂的情况下进行钻进工作，要力求将钻具级配设计得更为简单，如无必要，尽量少在孔内放置附属器具；
（2）若要在钻进过程中满足保直钻进的要求，就要保证钻孔间隙应尽量使用最小值。
3.2煤田地质钻进工艺的参数设计
钻进工艺参数主要有三个，即转速（n）、泵量（Q）以及钻压（P）。这三者之间相互联系，又相互影响。关于转速、泵量、钻压三者之间的配合原则有以下3种：
1）若岩石的研磨性较小，比较容易切入时，要做好排粉工作，以保证钻头的使用寿命。鉴于此种情况，可采用低钻压、高转速、大泵量参数配合原则；
2）若岩石的研磨性较大，此时可采用中泵量、大钻压、较低转速的参数配合原则，以防止切削机具过早被磨钝；
3）若岩石的研磨性处于中等，则转速、泵量、钻压的参数配合原则也宜采用上述两种情况的中间值。
3.3钻进中遇到的问题
不同煤田，其地质条件的复杂性也不完全相同，因此在钻进过程中也会遇到各种不同问题。比如煤炭突出、卡钻、缩径、钻渣堵钻、埋钻等。对于不同的孔内事故，要根据具体情况采取不同的处理措施。鉴于不同矿区地质条件的差异性极大，在钻孔设计时，必须要考虑事故出现的主要原因，并采取相应的措施防止事故的出现，在事故出现时要对其进行及时处理。
4 结论
通过本文的分析可知，定向钻进技术的中靶率极高，能够满足当前大部分煤田地质钻探的需求。再充分结合绳索取芯和金刚石钻进技术，可以大大提高岩芯采取率。由此可见，在煤田地质钻探中，充分结合多种钻进工艺，能够极大的提高煤田地质的钻探效率。因此，我国必须要重视对多种钻进工艺的综合利用。
参考文献
[1]刘强.如何加强煤田地质钻探过程的质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.
[2]柳强，伏秀漠.煤田地质钻探深孔施工中黏附卡钻事故的处理技术[J].宁夏工程技术，2013，12（2）：163-165.
钻采工艺论文篇3
由于切削具硬度及耐磨性的原因，硬质合金钻进只适用于中等硬度以下的软岩层；金刚石钻进可钻性级别较高，但金刚石产量少，价格昂贵，普及于日常生产有相当的难度，并且，金刚石受到太大的冲击容易破碎，也不适用于裂隙、溶岩溶洞地层钻进。
钢粒钻进是钻进坚硬岩层的另一种主要方法，这种施工方式具有施工设备简单，操作工艺易行，成本低廉等优点。但是，由于钢粒不固定在钻头上，在裂隙、岩溶溶洞地层，钢粒容易大量漏失、流失，使得钻头底唇面下没有足够的钢粒破碎岩石，钻具无法克取岩石取得进尺，所以，钢粒钻进在裂隙、岩溶溶洞地层中的应用也受到很大的限制。
我们在淅川水源地裂隙、岩溶溶洞地层钻井施工中，经过技术分析与攻关，采用钢粒钻进工艺，顺利完成了施工任务，在钢粒钻进裂隙、岩溶溶洞地层方面，取得了一定的实践经验。
1. 概述
1.1工程概况
由于工农业的快速发展，淅川县城段水质受到严重污染，超出了国家Ⅳ级饮用水标准，且水量供给日益萎缩。饮用水对当地的经济发展、人民的日常生活已经造成严重的影响。为此，经多方论证，开辟、建设新的、水质良好的饮用水水源地，成为必然。
1.2地层情况简介
水源地位于淅川县城西北一公里处。地层情况大致如下：
上部第四系坡洪积层，主要为松散中粗砂、砂砾（卵）石层、砂质粘土，其中赋存丰富的第四系松散岩类孔隙水；该层底部砂砾（卵）石层泥质含量较高，胶结较致密，该层不整合覆盖于寒武—奥陶系老地层之上，为隔水层。
基岩为奥陶、寒武、震旦系岩层，岩层局部为火山角砾岩、砂质粘土岩、页岩、砂岩、泥岩、板岩、灰岩等，含微弱基岩裂隙水，富水性差；地层岩性大部分为白云岩、白云质大理岩、灰质白云岩等，节理裂隙及溶蚀现象发育，赋存丰富的碳酸盐岩裂隙岩溶水。碳酸岩层为钻井取水的主要目的层。
1.3施工设计要求
设计井孔数25眼，单井供水量50吨/小时；
单井井孔结构为：上部第四系覆盖层井孔直径为φ600mm，下φ377×7 mm螺旋钢管；下部基岩：井孔直径为φ290mm，裸眼成孔。
井孔深度200米左右，具体井深视地层实际情况而定。
井孔上部第四系松散岩类孔隙水全部封隔，水源地用水主要取下部基岩的碳酸岩裂隙、岩溶溶洞水。
2.钻进工艺
上部第四系地层：一钻采用φ300mm三翼刮刀钻头开孔，二钻用φ600mm三翼刮刀钻头扩孔，最后用φ377mm钢粒钻头钻入基岩2米，下入φ377×7 mm螺旋钢管，止水固井管；
下部基岩：采用φ290×10mm钢粒钻头，一径钻至终孔。
钢粒选择：选直径为3mm的钢粒。
钻压：24KN， 转速：90rpm， 泵量：110 L/min， 回次投钢砂量：16Kg。
3.施工生产
3.1前期生产情况
机台进入工地后，第一眼井的前期，施工顺利，钻进至49.5米处钻穿第四系地层，然后又往下钻2米基岩，下入φ377×7 mm表层套管，止水、固定表层套管后，改用φ290×10 mm钢粒钻头钻进基岩。
当钻进至83米时，生产出现了两个棘手的问题，a：所用的清水冲洗液出现了迅猛的减少，即清水冲洗液大量漏失，导致工地施工所需的清水供不应求；b：在冲洗液出现大量漏失的同时，钻具也出现了剧烈的“窜动”和“阻卡”，致使钻具难以回转作业，施工设备“鳖车”严重。
在这两个因素的阻碍下，施工机台坚持运行2天，基本不能取得进尺。生
产被迫停顿。
3.2原因分析
就施工所出现的问题结合具体地质情况，我们判断冲洗液的漏失与钻具的“阻卡”、“窜动”现象，都是钢粒钻头钻至裂隙、岩溶溶洞地层的反应：
a:经测量，井孔内的静水位相对地面高度为-52.5米；循环池内冲洗液液面高度为-0.8米。井孔内液面高度比循环池内冲洗液面高度低51.7米。当泥浆泵将清水冲洗液打入井孔后，冲洗液柱就在循环管路中形成负压，负压将清水冲洗液快速的由循环池吸入井孔内，井孔内又由于裂隙、大溶洞的存在，进入井孔内的循环液从裂隙、溶洞漏失。最终循环池内的冲洗液大量被吸入井孔内流失，导致工地清水冲洗液供应不及，不能持续供应生产的需求。冲洗液流动示意图见图一。
b:当冲洗液大量流失时，恰好说明施工钻到了大裂隙、溶洞地层，在冲洗液大量流失的同时，钢粒也大量的漏失或被冲走。这种情况使得没有足够的钢粒被压在钻头唇面下面破碎岩石，导致钢粒钻头唇面直接与岩石相接触；大裂隙、岩溶溶洞地层处的井孔底部又凹凸起伏、参差不平，致使钻具剧烈的“窜动”和“阻卡”，无法回转作业。论文格式。
3.3解决方案
就生产中遇到的问题，我们进行了各种各样的尝试。
a:对于冲洗液大量漏失的问题，在保证满足钢粒钻进所需冲洗液量的前提下，控制流入井孔内的冲洗液量，使得冲洗循环液以一定的流量源源不断的被输送入井孔内。
我们在泥浆池的进水管上安装一个阀门和水表，控制、测量流入循环池的进水量；在高压管的前端安装一个球型高压阀门，用以控制进入井孔内的循环液量。每一回次，当水泵将循环水少量打入井孔后，即关闭水泵，利用循环液在井孔内、外的高差，让循环液自然被吸入井孔内，同时，利用高压管前端的球型阀门，控制流入井孔内的循环液量；再利用泥浆池进水管的水表，在保证泥浆池液面稳定的情况下，检测进入井孔内的循环液量，使得流入井孔内的循环液量即不太大，又能满足施工生产工艺要求。
为配合生产中用含钢粒的粘土球施工钻进生产，防止水流太大冲蚀含钢粒的粘土球，控制流入井孔内的循环液量减少为60 L/min。
b:对于钢粒大量漏失、流失问题，我们做了如下尝试：①在大裂隙、岩溶溶洞地层井孔段，舍弃钢粒钻进法，采用硬质合金钻头钻进。结果不理想，不能取得进尺，且钻具“蹦跳”、“阻卡”更为严重；②试用液压控制连续投砂器进行连续投砂法施工，结果也不甚理想。由于裂隙、溶洞比较大，投进井孔内的钢粒几乎都漏失或被循环液冲走，钻具依然“蹦跳”、“阻卡”严重；③我们在粘土球的启发下，利用稍微干些的粘土泥和钢粒进行搅拌，最后制成含有钢粒的粘土球。粘土球直径大致为φ40mm，粘土泥与钢粒的体积比例大致为7:3，然后在每一回次钻具放入井孔前，将粘土球投入井孔内，往井孔内输送的供水量降至60 L/min，转速90 rpm。施工运行结果相对比较理想。钻具回转平稳，进尺也较为理想。缺点是正常钻进的时间不长，只能维持25分钟左右，就需要重新往井孔内投含钢粒的粘土球，较为繁琐。
c:在裂隙比较小、溶洞比较小的地层，只要钢粒漏失、流失的少，还是采用由钻具内径一次投砂法或者结合投砂法，输送井孔循环液量110 L/min，钻进效率与完整地层钢粒钻进效率基本相同，比较理想。
3.4施工效果
经过分析和尝试，在裂隙、岩溶溶洞地层，采用钢粒钻进时，控制循环液输入井孔流量，并且制取粘土与钢粒比例为7:3（体积比）的粘土球，采用一次投球（粒）或者结合投球（粒）法进行施工，施工效果还是比较理想的。论文格式。
施工进度由前期的常规施工2天没进尺，改变为每天能取得7米左右的进尺。并且，由于施工工艺改进后，施工设备运行平稳，机械故障大为减少。
施工工艺改进前后各2天的施工主要经济技术指标统计情况，详见表一。
表一 施工工艺改进前后主要经济技术指标对比
施工 钢粒 施工 纯钻 辅助机械 待水 平均 单位进尺钢粒
进尺用量 时间 时间时间 事故 时间 钻速 消耗量
h Kg hh hh h m.h-1Kg.m-1
改进前0.15 150 48 2210 6 100.0031 1000
改进后 13.8 5048 28 164 0 0.2883.62
由上表可以看出：施工工艺经过改进后，进尺、纯钻时间、平均钻速都得到很大的提高，而钢粒等材料消耗却大幅下降，单位进尺钢粒消耗量趋于正常值，设备运转平稳，机械事故也减少了；由于供水“细水长流”，能够满足施工需水供应，待水时间降为0。
由此说明，施工工艺改进后，效果是显著的。工艺改进是成功的。
在随后24眼井的施工中，一直沿用了上述施工工艺，施工非常顺利。各方面均取得了满意的效果。我们圆满完成了全部施工任务。
4.结语
钢粒钻进是一种比较老的钻进施工方式，针对比较坚硬的岩层，具有成本低廉、工艺简单、事故率低等很多优点。但是，由于其本身工艺特点，在大裂隙、溶岩溶洞地层，这种施工工艺的应用受到了很大的限制。本文从生产实践出发，采用钢粒钻进工艺在大裂隙、岩溶溶洞地层施工，总结出了以下方法与经验：
①发生循环液大量漏失时，在供水管路上安装一个高压阀门，利用高压阀门控制循环液输送流量，使进入循环管路的冲洗液量既满足施工工艺要求，又不大量漏失。论文格式。使生产能持续地进行。我们工地经现场测试，循环液供应量降低至平常施工生产时的五分之三，即60L/min。
②当所施工地层存在大裂隙、溶蚀溶洞情况，导致钻粒大量漏失、流失时，按照7:3（体积比）比例，将粘土与钢粒混合搓制成直径φ40mm左右、比较硬的粘土球，在每一个回次下钻具前，采用一次投球（砂）法或者结合投球（砂）法将含钢粒的粘土球投入井孔内，施工钻进能获得不错的施工效果。
③当裂隙、溶洞不大，钢粒漏失、流失不太严重时，采用一次投粒法或者结合投粒法等正常、传统的施工工艺方式，钻进效率基本能恢复到完整岩层相同的正常水平。
参考文献：
［1］钻探工艺学.地质出版社。1990年。
［2］钻探工程设计参考资料.地质出版社，1991年。
［3］贾崇基，蔡公达。工程流体力学。1989年。
［4］岩石可钻性分级手册。1979年。
钻采工艺论文篇4
由于切削具硬度及耐磨性的原因，硬质合金钻进只适用于中等硬度以下的软岩层；金刚石钻进可钻性级别较高，但金刚石产量少，价格昂贵，普及于日常生产有相当的难度，并且，金刚石受到太大的冲击容易破碎，也不适用于裂隙、溶岩溶洞地层钻进。
钢粒钻进是钻进坚硬岩层的另一种主要方法，这种施工方式具有施工设备简单，操作工艺易行，成本低廉等优点。但是，由于钢粒不固定在钻头上，在裂隙、岩溶溶洞地层，钢粒容易大量漏失、流失，使得钻头底唇面下没有足够的钢粒破碎岩石，钻具无法克取岩石取得进尺，所以，钢粒钻进在裂隙、岩溶溶洞地层中的应用也受到很大的限制。
我们在淅川水源地裂隙、岩溶溶洞地层钻井施工中，经过技术分析与攻关，采用钢粒钻进工艺，顺利完成了施工任务，在钢粒钻进裂隙、岩溶溶洞地层方面，取得了一定的实践经验。
1. 概述
1.1工程概况
由于工农业的快速发展，淅川县城段水质受到严重污染，超出了国家Ⅳ级饮用水标准，且水量供给日益萎缩。饮用水对当地的经济发展、人民的日常生活已经造成严重的影响。为此，经多方论证，开辟、建设新的、水质良好的饮用水水源地，成为必然。
1.2地层情况简介
水源地位于淅川县城西北一公里处。地层情况大致如下：
上部第四系坡洪积层，主要为松散中粗砂、砂砾（卵）石层、砂质粘土，其中赋存丰富的第四系松散岩类孔隙水；该层底部砂砾（卵）石层泥质含量较高，胶结较致密，该层不整合覆盖于寒武—奥陶系老地层之上，为隔水层。
基岩为奥陶、寒武、震旦系岩层，岩层局部为火山角砾岩、砂质粘土岩、页岩、砂岩、泥岩、板岩、灰岩等，含微弱基岩裂隙水，富水性差；地层岩性大部分为白云岩、白云质大理岩、灰质白云岩等，节理裂隙及溶蚀现象发育，赋存丰富的碳酸盐岩裂隙岩溶水。碳酸岩层为钻井取水的主要目的层。
1.3施工设计要求
设计井孔数25眼，单井供水量50吨/小时；
单井井孔结构为：上部第四系覆盖层井孔直径为φ600mm，下φ377×7 mm螺旋钢管；下部基岩：井孔直径为φ290mm，裸眼成孔。
井孔深度200米左右，具体井深视地层实际情况而定。
井孔上部第四系松散岩类孔隙水全部封隔，水源地用水主要取下部基岩的碳酸岩裂隙、岩溶溶洞水。
2.钻进工艺
上部第四系地层：一钻采用φ300mm三翼刮刀钻头开孔，二钻用φ600mm三翼刮刀钻头扩孔，最后用φ377mm钢粒钻头钻入基岩2米，下入φ377×7 mm螺旋钢管，止水固井管；
下部基岩：采用φ290×10mm钢粒钻头，一径钻至终孔。
钢粒选择：选直径为3mm的钢粒。
钻压：24KN， 转速：90rpm， 泵量：110 L/min， 回次投钢砂量：16Kg。
3.施工生产
3.1前期生产情况
机台进入工地后，第一眼井的前期，施工顺利，钻进至49.5米处钻穿第四系地层，然后又往下钻2米基岩，下入φ377×7 mm表层套管，止水、固定表层套管后，改用φ290×10 mm钢粒钻头钻进基岩。
当钻进至83米时，生产出现了两个棘手的问题，a：所用的清水冲洗液出现了迅猛的减少，即清水冲洗液大量漏失，导致工地施工所需的清水供不应求；b：在冲洗液出现大量漏失的同时，钻具也出现了剧烈的“窜动”和“阻卡”，致使钻具难以回转作业，施工设备“鳖车”严重。
在这两个因素的阻碍下，施工机台坚持运行2天，基本不能取得进尺。生
产被迫停顿。
3.2原因分析
就施工所出现的问题结合具体地质情况，我们判断冲洗液的漏失与钻具的“阻卡”、“窜动”现象，都是钢粒钻头钻至裂隙、岩溶溶洞地层的反应：
a:经测量，井孔内的静水位相对地面高度为-52.5米；循环池内冲洗液液面高度为-0.8米。井孔内液面高度比循环池内冲洗液面高度低51.7米。当泥浆泵将清水冲洗液打入井孔后，冲洗液柱就在循环管路中形成负压，负压将清水冲洗液快速的由循环池吸入井孔内，井孔内又由于裂隙、大溶洞的存在，进入井孔内的循环液从裂隙、溶洞漏失。最终循环池内的冲洗液大量被吸入井孔内流失，导致工地清水冲洗液供应不及，不能持续供应生产的需求。冲洗液流动示意图见图一。
b:当冲洗液大量流失时，恰好说明施工钻到了大裂隙、溶洞地层，在冲洗液大量流失的同时，钢粒也大量的漏失或被冲走。这种情况使得没有足够的钢粒被压在钻头唇面下面破碎岩石，导致钢粒钻头唇面直接与岩石相接触；大裂隙、岩溶溶洞地层处的井孔底部又凹凸起伏、参差不平，致使钻具剧烈的“窜动”和“阻卡”，无法回转作业。论文格式。
3.3解决方案
就生产中遇到的问题，我们进行了各种各样的尝试。
a:对于冲洗液大量漏失的问题，在保证满足钢粒钻进所需冲洗液量的前提下，控制流入井孔内的冲洗液量，使得冲洗循环液以一定的流量源源不断的被输送入井孔内。
我们在泥浆池的进水管上安装一个阀门和水表，控制、测量流入循环池的进水量；在高压管的前端安装一个球型高压阀门，用以控制进入井孔内的循环液量。每一回次，当水泵将循环水少量打入井孔后，即关闭水泵，利用循环液在井孔内、外的高差，让循环液自然被吸入井孔内，同时，利用高压管前端的球型阀门，控制流入井孔内的循环液量；再利用泥浆池进水管的水表，在保证泥浆池液面稳定的情况下，检测进入井孔内的循环液量，使得流入井孔内的循环液量即不太大，又能满足施工生产工艺要求。
为配合生产中用含钢粒的粘土球施工钻进生产，防止水流太大冲蚀含钢粒的粘土球，控制流入井孔内的循环液量减少为60 L/min。
b:对于钢粒大量漏失、流失问题，我们做了如下尝试：①在大裂隙、岩溶溶洞地层井孔段，舍弃钢粒钻进法，采用硬质合金钻头钻进。结果不理想，不能取得进尺，且钻具“蹦跳”、“阻卡”更为严重；②试用液压控制连续投砂器进行连续投砂法施工，结果也不甚理想。由于裂隙、溶洞比较大，投进井孔内的钢粒几乎都漏失或被循环液冲走，钻具依然“蹦跳”、“阻卡”严重；③我们在粘土球的启发下，利用稍微干些的粘土泥和钢粒进行搅拌，最后制成含有钢粒的粘土球。粘土球直径大致为φ40mm，粘土泥与钢粒的体积比例大致为7:3，然后在每一回次钻具放入井孔前，将粘土球投入井孔内，往井孔内输送的供水量降至60 L/min，转速90 rpm。施工运行结果相对比较理想。钻具回转平稳，进尺也较为理想。缺点是正常钻进的时间不长，只能维持25分钟左右，就需要重新往井孔内投含钢粒的粘土球，较为繁琐。
c:在裂隙比较小、溶洞比较小的地层，只要钢粒漏失、流失的少，还是采用由钻具内径一次投砂法或者结合投砂法，输送井孔循环液量110 L/min，钻进效率与完整地层钢粒钻进效率基本相同，比较理想。
3.4施工效果
经过分析和尝试，在裂隙、岩溶溶洞地层，采用钢粒钻进时，控制循环液输入井孔流量，并且制取粘土与钢粒比例为7:3（体积比）的粘土球，采用一次投球（粒）或者结合投球（粒）法进行施工，施工效果还是比较理想的。论文格式。
施工进度由前期的常规施工2天没进尺，改变为每天能取得7米左右的进尺。并且，由于施工工艺改进后，施工设备运行平稳，机械故障大为减少。
施工工艺改进前后各2天的施工主要经济技术指标统计情况，详见表一。
表一 施工工艺改进前后主要经济技术指标对比
施工 钢粒 施工 纯钻 辅助机械 待水 平均 单位进尺钢粒
进尺用量 时间 时间时间 事故 时间 钻速 消耗量
h Kg hh hh h m.h-1Kg.m-1
改进前0.15 150 48 2210 6 100.0031 1000
改进后 13.8 5048 28 164 0 0.2883.62
由上表可以看出：施工工艺经过改进后，进尺、纯钻时间、平均钻速都得到很大的提高，而钢粒等材料消耗却大幅下降，单位进尺钢粒消耗量趋于正常值，设备运转平稳，机械事故也减少了；由于供水“细水长流”，能够满足施工需水供应，待水时间降为0。
由此说明，施工工艺改进后，效果是显著的。工艺改进是成功的。
在随后24眼井的施工中，一直沿用了上述施工工艺，施工非常顺利。各方面均取得了满意的效果。我们圆满完成了全部施工任务。
4.结语
钢粒钻进是一种比较老的钻进施工方式，针对比较坚硬的岩层，具有成本低廉、工艺简单、事故率低等很多优点。但是，由于其本身工艺特点，在大裂隙、溶岩溶洞地层，这种施工工艺的应用受到了很大的限制。本文从生产实践出发，采用钢粒钻进工艺在大裂隙、岩溶溶洞地层施工，总结出了以下方法与经验：
①发生循环液大量漏失时，在供水管路上安装一个高压阀门，利用高压阀门控制循环液输送流量，使进入循环管路的冲洗液量既满足施工工艺要求，又不大量漏失。论文格式。使生产能持续地进行。我们工地经现场测试，循环液供应量降低至平常施工生产时的五分之三，即60L/min。
②当所施工地层存在大裂隙、溶蚀溶洞情况，导致钻粒大量漏失、流失时，按照7:3（体积比）比例，将粘土与钢粒混合搓制成直径φ40mm左右、比较硬的粘土球，在每一个回次下钻具前，采用一次投球（砂）法或者结合投球（砂）法将含钢粒的粘土球投入井孔内，施工钻进能获得不错的施工效果。
③当裂隙、溶洞不大，钢粒漏失、流失不太严重时，采用一次投粒法或者结合投粒法等正常、传统的施工工艺方式，钻进效率基本能恢复到完整岩层相同的正常水平。
参考文献：
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［2］钻探工程设计参考资料.地质出版社，1991年。
［3］贾崇基，蔡公达。工程流体力学。1989年。
［4］岩石可钻性分级手册。1979年。
钻采工艺论文篇5
本次研究及试验对象是辽河油田高3624区块的高3-6-021井。通过对高3624区块岩性、裂缝发育特征及其分布走向、储层物性等方面进行细致研究，确定钻孔方位、钻孔数量、钻孔深度、注酸类型和数量、注蒸汽量，观察联作措施后的效果，对效果进行评价。
1 水力喷射钻孔技术介绍
目前，辽河油田水力喷射钻孔技术的工艺原理：连续油管连接铣刀钻具，入井进行套管开窗，然后连续油管连接喷射工具入井进行油层喷孔的工艺，喷嘴为反冲自进设计。喷嘴工作方式为单射流破岩，非水力机械联合破岩方式，其优点是：结构简单、控制简便、成功率高、钻孔长度可达100米。
水力喷射钻孔技术从施工工序上可分为：
（1）自然伽玛校深；（2）陀螺定向；（3）套管开窗；（4）钻水泥环；
（5）油层喷孔。每孔施工时间约为15h，每孔施工周期内，连续油管下井3次，测井1～2次。
2 高3624区块开发现状2.1 高3624砂砾岩油藏介绍
试验油井位于辽河油田高3624区块，高3624区块构造上处于辽河西部凹陷西斜坡北端高升油田莲花油层鼻状构造北端，是一个南、东、西三面受断层夹持的由西南向北东倾没的断鼻构造，高点埋深1600m。构造类型为纯油藏，油层埋深1600～1850m，油层分布主要受砂体分布控制，为一构造岩性油藏。储层岩性以厚层块状砂砾岩为主，夹薄层泥岩。据高3624井最初试油成果，原始地层压力17.5MPa（油中1800m），1750m深度温度56℃。通过观察井测压情况可知，目前地层压力在7MPa以上，试验井附近压力10MPa左右。
2.2 区块开发现状
按开发方式划分，高3624块可分为两个开发阶段：即常规开采和蒸汽吞吐开采阶段，目前全块转为捞油生产。1988年8月～1998年9月，高3624块开始蒸汽吞吐开发，至1998年9月蒸汽吞吐有效期结束，共吞吐23口井、74井次，平均单井吞吐轮次4.9轮，累计注汽22.0693×104t，阶段产油13.9057×104t，阶段产水3.7228×104m3，阶段采出程度1.81%，吞吐油汽比0.63，阶段回采水率16.9%。1998年10月～2005年12月，由于吞吐效果较差，1998年10月后该块不再进行蒸汽吞吐开采，2003年12月全块转为捞油生产。2006年1月～目前，为采取压裂改造和高压注汽提高区块储量动用阶段，开采难度逐年加大，急需改善传统开采方式，提高单井产能。
3 水力喷射钻孔与蒸汽吞吐联作方案
试验井高3-6-021井储层岩性以厚层块状砂砾岩为主，夹薄层泥岩，分析试验井与邻井同产层生产情况，认为试验井目标储层剩余油较多，结合水力喷射钻孔设备参数性能指标，分析在该试验井应用是可行的，决定进行水力喷射钻孔与蒸汽吞吐联作措施工艺试验。利用该技术喷射钻孔的定深、定向、钻深可控的优势来提高微裂缝钻遇率，改善稠油蒸汽吞吐井产层受热环境及渗流条件，扩大产层受热吞吐半径，实现周围死油区稠油得到动用，达到增加原油产量、提高单井产能的措施目的。
3.1 水力喷射钻孔方案3.1.1？钻孔层位
筛选高3624块的某一口油井为试验井，该井位于区块中部，生产层段岩性为砂砾岩。油层物性较好，平均孔隙度21.9%，平均渗透率967×10-3μm2。碳酸岩含量极少。粒度中值为0.44mm，但分选较差，平均分选系数为1.94。为近物源浊流砂体沉积的特征。Ⅴ砂体储层以砂砾岩为主，平均孔隙度为22.69%，平均渗透率1282.65×10-3μm2；Ⅵ砂体储层以砂砾岩为主，平均孔隙度为19.92%；平均渗透率867.92×10-3μm2。
3.1.2？钻孔位置
根据地层倾角、倾向以及油井井斜数据，确定钻孔方位主要沿平行地层等高线方向，这种方法适合油层上下较厚的油层，孔轨迹在同一个油层延伸，同时根据油层厚度和实际钻孔深度进行钻孔方位微调，从该井测井曲线对比综合分析L5+6层位的2#、3#两个层钻孔增产效果会更好。
？3.1.3？钻孔方位
通过分析试验井与邻井同产层生产情况，认为试验井24.6o、221o方位剩余油较多，优选为该试验的钻孔方位。
3.1.4？布孔数量
该井所选2#小层为物性较好的含油层段，单层厚度56.6m，3#小层厚度13.4m，2#小层布孔密度为1孔/7.07m，3#小层布孔密度为1孔/13.4m，设计对2个小层完成9个钻孔，自下而上逐孔实施。
3.1.5？钻孔长度
考虑小层单层厚度较厚，井间距较长，产层无底水，井间距离170m，因此，设计钻孔长度为100m。
3.2 防膨酸化蒸汽吞吐方案3.2.1？防膨方案
粘土稳定剂由有机聚季铵、非离子表面活性剂及无机物复合而成。
（1）按处理半径计算，按照处理半径2.4m计算，药剂浓度1%，施工剂量24.4t。
（2）按注汽量计算
设计注汽量按3000t，防膨剂使用浓度按1%计算，则试验井防膨剂用量为30t。
（3）施工要求：正注粘土防膨剂30t，正替清水10m3，压力控制在20MPa。3.2.2？酸化解堵方案
（1）药剂用量：酸化药剂的主要成分为有机酸、盐酸、氟盐、缓蚀剂和表面活性剂等。酸化目的层为2#：3#小层，井段1651.5-1722.0m，厚度70m/2层。通过酸化，解除近井油层污染，恢复或提高地层渗透率，增加油井产能。设计向井中注入多氢酸解堵处理液185t，正替顶替液10t，排量0.6～1.5m3/min，泵压不得超过20MPa。
3.2.3？注蒸汽方案
预热地面管线10分钟，然后转入正式注汽，以较低参数注一小时，逐步提高注汽参数。采用高压小炉注汽，设计注汽量3000t，油层吸汽能力约7～9 t/h，注汽速度：192 t/ d，注汽强度：27.5t/m。
4 现场试验与效果
4.1 现场试验
5 结论
细致的地质分析、创新的联作思路、缜密的施工设计、科学合理的联作工艺选择是高3-6-21井现场试验成功的基础与保障。
水力喷射钻孔改变了传统射孔完井蒸汽腔的形态，扩大了蒸汽与地层的直接接触面积，扩大了蒸汽腔的波及体积，无论是近井地带还是远井地带均更有效的利用了蒸汽的热能，并且可在一定程度上解决因储层非均质性造成的储层动用不均的困扰。
水力喷射钻孔的成功应用可突破传统意义上的射孔完井方式，有望引起新一轮的完井方式的变革
水力喷射钻孔与蒸汽吞吐措施联作工艺技术可有效解决因近井地带污染与堵塞导致的注汽困难的难题，实现了蒸汽吞吐井间剩余油挖潜以及油井产量的提高，为辽河油田稠油开采提供新模式、新方法。
参考文献
[1] 李根生，沈忠厚.高压水射流理论及其在石油工程中应用研究进展.石油勘探与开发[J].2005，（02）：96-99
[2] 袁建民，赵保忠.超高压射流钻头破岩实验研究[J].石油钻采工艺，2007，（04）：20-22
[3] 孙晓超.水力深穿透水平钻孔技术的研究.大连理工大学硕士学位论文[D]，2005
钻采工艺论文篇6
1.绪论
如今胜利油田已完善了多种油藏固井技术。随着复杂油藏开发、油层保护、防砂完井等特殊要求，随着工具的完善和新工具的研制开发，原来所谓的常规技术又赋予了新内容的工艺技术。
目前的完井固井工艺技术，主要针对油藏类型、地质特征、流体性质和开采工艺要求，结合钻井过程中遇到的复杂情况来研究和采取具有针对性的工艺技术。
2固井质量差对生产的影响
（1）固井质量差，产层或层间封固不合格，导致油井高含水。布置调整井的主要目的是实施层内细分开采，固井时要求即要防止被调整的薄油层之间互相窜通，又要防止被调整的薄油层和老油层之间的窜通，如果固井质量不好，就会造成油水层间的窜槽。就会出现生产井突然含水上升。
（2）固井质量差，导致生产层内无法细分开采。坨30断块新井 35X436井射孔沙二103 、102层顶部避射，高含水。邻井34X418井含水 94.7%，分析原因35X436井固井质量评价图显示其沙二l02-3层固井均很差，避射根本不起作用。
（3）固井漏失、水泥浆返高不够，浅层套管损害严重。目前胜坨油区1000m以上浅层套管破损的油水井数较多，表现形式为丝扣漏失、套管穿孔等，其中套损水井中水泥返高以上的套损套损水井的22.4%，浅层套管漏失问题日益突出，并有逐年增加的趋势，已严重制约了注水开发.
3.提高施工井固井质量对策
3.1 不同于常规的完井固井工艺技术
（1）水平井尾管防砂筛管顶部注水泥工艺针对低渗透、稠油、敏感、古潜山裂缝等特殊油藏，为防止水泥浆污染，保护油层，实现低效油藏的高效开发，采用了水平井尾管完井筛管顶部注水泥、水平井防砂（酸洗）完井、筛管选择性（分段）完井、水泥膨胀封隔器完井等工艺，为复杂油藏水平井开发提供了多样选择。水平井尾管筛管（精密滤砂管）顶部注水泥工艺集尾管悬挂、分级箍应用、封隔器卡封于一体。
在利津郑408区块敏感性超稠油油藏、坨826区块稠油油藏、纯西梁23区块低渗透油藏等，都采用了水平井（尾管）筛管顶部注水泥、选择性完井固井、水泥膨胀封隔器完井等工艺。
（2）膨胀管工艺
膨胀管技术已经应用到钻井、完井、修井及其它作业中。可以优化井身结构，封隔坍塌、井漏及高压地层，用于完井及修补套管。膨胀管的工作原理基本一致，是将柔性膨胀管管柱用钻具送到目的层位，用机械或液压的方法，由上而下或由下而上通过液压或拉力使管柱发生永久塑性变形，达到封隔复杂地层的目的。
（3）尾管悬挂特殊工艺
尾管悬挂是一种降低注水泥环空阻力，防止失重和气窜，改善套管柱轴向受力，有利于继续钻进，提高封固质量的固井方法。胜利油田研究开发了多种类型的悬挂器：机械式、液压式、旋转式、封隔式、随位自动脱挂式、自通径式、内藏卡瓦式、可膨胀式等。
（4）特殊分级注水泥工艺
一次注水泥量过大、水泥封固段过长、存在多套压力层系、特殊工艺的井固井，通过分级箍满足注水泥施工，满足特殊工艺要求，保证固井质量。分级箍有多种类型，这里介绍两种特殊工艺。
（1）连续打开式分级注水泥工艺。采用机械式分级箍与连续打开塞，当替量为分级箍到承托环的容积时（最好略少点），释放连续打开塞；继续替钻井液，当替量达到分级箍以上容积时，连续式打开胶塞到达分级箍并坐在打开套上，蹩压，打开循环孔建立循环；循环出多余水泥放掉，待二级固井。
（2）尾管分级注水泥工艺。为解决长裸眼多套压力层系、易漏失和高压油气窜造成尾管固井安全和质量问题，为满足深井长裸眼新发现油藏的试油及油藏评价问题。研制开发了尾管悬挂器）液压分级箍及相配套的特殊胶塞系统的尾管分级注水泥工艺技术。该工艺比较复杂，特殊胶塞系统是工艺成功的关键。正确分析计算尾管一级注水泥及替浆的泵压，据此设置分级箍的打开压力。两组钻杆胶塞和空心胶塞的配合尺寸、剪切销钉压力的设置最为重要。要注意固井过程施工泵压的控制，防止分级箍的提前打开。根据需要悬挂器可以分先坐挂和后坐挂，最好选用机械式或随位自动脱挂式悬挂器。
3.2 提高固井质量的对策
（1）采用泡沫水泥固井技术提高固井质量。工艺的特点：密度 低、强度高、渗透率小于lmd、API失水量比常规水泥浆小。在胜坨油田采用泡沫水泥浆固井技术，水泥浆封固长度由原来的1300m提高到目前的2000m。为了保护水井套管，要求水井 的水泥返高返到地面，由于目前老区地层压力低，封固段长，常规固井水泥返高难以返到地面，采用泡沫水泥固井技术可以较好的解决这个问题。
（2）采用钻固一体化技术提高固井质量。相对传统水泥浆固井来说，采用钻固一体化固井技术有如下优势：一是现场配制维护简单；二是钻井时是钻井液，固井时是水泥浆，钻井液固井液合二为一；三是钻井中整个钻井液和泥饼都含有可固化材料，固井时不存在 第一、二界面固井质量问题；四是可以提高泥饼质量，兼有防漏和油气层保护的作用；五是不需要常规固井使用的冲洗液和隔离液。
（3）采用双级注水泥技术。该技术主要用于应用于长封固段 井、低压易漏失井和多套压力层系提高固井质量。另外，针对高压低 渗井、漏失井等复杂井固井问题，采用特殊固井工具、工艺，如封隔 器分级箍注水泥防漏工艺、水泥伞分级箍注水泥防漏工艺进行固井，从而提高固井质量，同时解决钻井液充填封隔器寿命短的问题。如目前的胜坨油区多数井采用了钻固一体化技术固井，固井质量好于邻井。
（4）采用刚性套管扶正器提高固井质量。针对大斜度的井造成的套管不居中的问题，采用刚性套管扶正器。试验表明，使用一般弹簧扶正器，在大斜度井中，弹簧片可能被压坏，注水泥窜槽严重，使用刚性扶正器，保证最小间隙比为67%，可以提高固井质量。
4.结论
实践证明，固井质量的薄弱环节主要是第二界面的胶结质量差，也是造成油、气、水互相串通的主要原因。主要研究的对象就是如何提高第二界面的固井质量。为解决固井二界面胶结质量问题，国内外先后研究并采用了紊流顶替、稠浆慢替、活动套管、膨胀挤压、纤维增韧、刮泥器等措施和方法。主要研究的对象就是如何提高第二界面的固井质量。研究采用化学的方法如：界面激活技术、界面清洁驱油技术、界面增强技术、界面固化技术等。通过改善界面胶结环境，达到提高界面固井质量的目的。因此，值得进一步研究提高固井质量的方法。
钻采工艺论文篇7
中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号：
引言：随着人们对环境要求的不断提高，传统的高边坡防滑已经不能够满足人们的需求，随之而兴起了预应力锚索技术。近几年来，预应力锚索技术日渐成熟，在公路高边坡施工中得到越来越广泛的应用。高边坡预应力锚索技术是确保高边坡稳定的重要施工工艺，直接关系着高速公路的使用安全，在高边坡施工中应该得到重视。
一、预应力锚索技术的应用价值
预应力锚索技术在公路高边坡施工中的应用主要是从以下一方面进行探讨：主要的施工设备，施工工艺流程，钻孔，锚索组装、安防、灌浆、张拉、锁定、封锚这几个步骤来完成其施工流程。由于该工程的边坡比较陡并且高度比较大，因此采用适应性比较强的轻型设备，选用YG800型全风动潜孔钻机。因为该钻机具有质量比较轻，实现整机提升。同时钻机的随意性比较大，能够调整钻机的方位以及倾角，容易满足设计的角度要求[1]。该钻机的动力是全风动，动力比较单一，移动时比较方便，更为主要的是操作过程非常简单。钻机的结构相对比较简单，钻孔的速度比较快，特别适用于高路边坡的施工中，但是需要注意的是，在进行钻孔时禁止有水，该钻机就采用污水钻进工艺，从而简化了钻孔的配套设置，同时由降低了生产成本，提高了该工艺的经济效益。
二、预应力锚索技术在公路高边坡施工流程及技术分析
1、施工工艺流程
施工工艺流程按照以下流程图进行，如图3所示：
图3 施工工艺流程图
2、施工策略及技术分析
（1）、钻孔
钻孔是锚索施工中控制质量的关键程序，钻孔的设计以及深度都符合相关设计要求，采用的是冲击回转钻进方法进行的，钻孔的工艺流程则包括孔位的定位，钻进以及冲洗钻孔。
首先，定位就是指在钻孔之前，需要采用尺子进行测量，在脚手架上安装钻机专用的钢管，根据设计图纸的相关要求，进行测量放样定位。钻机的安装就位之后，调整倾角以及方位角，达到设计的要求，然后将钻进进行固定之后，再进行复查，直到符合相关标准之后，方可钻进。其次，钻进时采用钻机所配置的统一定尺的钻杆，按照锚索设计的长度从而确定钻杆的长度，并且排列要整齐，不能够斜歪放置。对每一根钻杆进行逐一钻孔，钻杆用完之后，孔的深度应该符合相关的规定[2]。在钻进的过程中应该严格注意工作风压以及地址情况。根据现场的实际情况，调整对策。如果在钻孔的时候，遇到软弱的底层或者的破碎带的底层们应该迅速调整钻进的速度，避免出现坍塌事故。最后，在钻孔结束之后，对钻孔进行冲洗，确保钻孔壁与浆体的粘度。同时采用高风压管插入孔底，一边插一边进行吹风。将孔内的残渣以及粉吹净。下面就进行锚索的安装。
（2）、锚索组装
锚索的组装采用的是钢绞线，钢绞线的下料长度应该等于锚固段的长度加上自由段的长度再加上张拉段的长度。下料的长度误差应该小于5厘米。钢绞线要经过除锈处理，然后顺直的放在组装台上，自由段应该先进行刷一层防锈漆，同时还需要涂上一层油脂。最后穿上PR防护管，钢绞线的自由端与锚固段的相交接的地方应该采用封口胶带进行缠绕，使用铁丝将其扎紧，避免水泥浆进入到管中。钢绞线应该按照顺序进行排列组装，注浆管应该放在锚索之间，使锚固段呈现核状，锚索前应该加上导向帽。锚索在组装完之后，挂上编号牌，堆放等待使用。锚索的安装示意图如下图4所示：
图4 锚索组装示意图
（3）、锚索安放
对锚索进行安放时应该注意：数人将其抬放到孔口边，锚孔成孔之后再加入锚索。在放置锚索时，应该先使用硬塑料管伸到孔底，采用压缩空气吹出孔内的岩屑，最后将锚索平顺的放在孔内，要有足够的外留长度。在进行吹孔的过程中，时常会遇到这种情况：吹孔之后，碎石就掉块，以致于锚索不能够顺利的放进去。因此，在钻孔的过程中如果发现此类孔，钻孔之后，应该立即放入锚索再进行吹孔。为了防止由于大量地下水渗出，岩屑以及地下水对钻杆的搅动，使用清水以及压缩空气进行反复冲洗，一直洗到清水为止，洗完之后再进行灌浆。
（4）、锚索灌浆
因为水泥砂浆的流动性比较差，容易造成堵塞注浆管，同时锚索成孔之后孔内的积谁也比较严重，承受的压力比较大，水泥砂浆遇到水就会出现离析的现象，沙子离析就会沉于锚固段，那么锚固段的强度就得不到保障。因此锚索灌浆采用的是纯水泥浆，其中锚固段如果遇到土质或者是沙土状的风化岩层，应该采用二次高压劈裂注浆法，从而提高地层的锚固力。锚孔钻造完成之后，应该及时的进行锚索体的安装以及锚孔的注浆，按照理论不能够超过一天。如果采用二次劈裂注浆法时，主要是利用注浆强度来控制劈注的时间，需要在二次注浆管的锚固段进行封塞或者设置花孔，在进行二次注浆时，高压注浆管采用镀锌铁管或者是钢管。注浆的材料按照掺入量为每方1.8-2.0kg的聚丙烯腈纤维[3]。
（5）、框架的浇筑
框架的浇筑主要是呈现正方形的锚索框架进行的，采用C30的混凝土进行浇筑。人工绑扎的钢筋之后，支立模板，同时在锚索的位置套上PVC管，如果锚索与框架的箍筋相互干扰时，进行局部的调整箍筋间的距离。安装定向箍筋、定位管以及固定的锚垫板。在进行框架的浇筑应该分段进行浇筑，框架间的厚度为两米，使用的是侵沥青模板进行填塞。对于框架的浇筑应该保证其质量，加强振捣，并做好养护。锚索框架示意图如下图5所示：
图5 预应力锚索框架梁法向投影图
（6）、锚索张拉
锚索锚固段浆体和承压地梁，锚墩混凝土等到凝固七天之后，再进行锚索的张拉。对于大面积的防护工程，在施工茜应该做好极限抗拔力的试验，从而获得真实的锚索抗拔力的参数。对于此次公路的高边坡设置主要是将锚索的张拉分为两次进行。第一次的张拉力分为4级，设计的张拉力分别为预应力的10%、20%、40%、60%，并且每一次的张拉之后，保持三分钟。第二次的张拉力设计为3级，在第一次张拉力后的三天进行，主要目的是为了弥补前一次因为地层受压或者锚墩产生的移位等引起的预应力受损情况，设计的张拉力分别为预应力的80%、100%、110%.同样保持三分钟。
四、结束语
该工程在按照上述的施工工艺，公路的高边坡基本得到稳定，具有很好的稳定性，在以后的使用过程中，没有发现任何异常情况。通过实践证明，预应力锚固技术能够对高速公路的边坡进行有效的防护，保证公路的安全。同时预应力锚索技术具有造价低廉以及施工比较简单的优点，相信在以后的公路高边坡的施工会得到愈来愈广泛的应用。
参考文献：
钻采工艺论文篇8
中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0069-01
我国在还未解放之前，其归属为半封建、半殖民状态，所以其能够拥有的制造业也是显得寥寥无几，对于石油这个产业的发展研究，更是想都不敢想的。但是，随着中国在国际中占有力以及地位的不断提升加速了各个行业的发展，这其中也包括石油产业。为了石油产业的进一步发展，所以对石油的钻采设备及工艺开发势在必行。
1 我国石油钻采设备发展历史
1.1 19世纪60年代
我国最早的石油钻采设备机械是太原矿山机器制造厂与兰州通用机器制造厂生产的，但是那个时候没有专门的钻采机械制造业。
1.2 国民时代
由于一直是在引用国外的机械设备，因此中国那个时候只有一些钻采设备修理厂。
1.3 开国以后
自从开国以后，由于国家对石油工业开发十分的重视，因此我国的石油钻采机械从那个时候才得以迅速发展起来。
2 石油的钻采设备及工艺发展的四个阶段
2.1 石油钻采设备配件的制造工艺仿制阶段
由于苏联、罗马尼亚、匈牙利等一些社会主义国家对我国的石油开发提供了大量石油钻采设备，从此为我国钻井、采油提供了物质基础。在这期间，我国国内大型机器制造厂开始仿制这些国家的石油钻采设备中的配件，当时大多数是为了及时对其进行维修。
2.2 石油钻采设备制造工艺仿制阶段
最早开始对石油钻采设备仿制的机器制造厂是上海大隆机械厂，先开始生产石油钻采机械的配件，后来成功仿制了苏联国家的泥浆泵，而且开始试着仿制其他机械。继而吸引更多的机械制造厂进行争相效仿，不仅制造了多种型号的钻采设备而且还仿制了很多质量较好的辅助设备。
2.3 我国自制研发石油钻采设备以及相关制造工艺
由于我国倡导的“独立自主，自力更生”思想，我国在石油的钻采设备上开始凭借自己国家的技术力量自主研发制造，终于通过对克拉玛依油田的By―40钻机进行技术改造，制造了起重百吨的钻机搬家专用车以及井底电动钻具。随后，很多的机械制造厂也制造出了更多关于油田开发的辅助设备。1960年由兰州石油机械研究所召开了相关协调会议，通过了我国当时第一个钻机系列的协定，这个协调会议标志着我国的石油钻采机械制造与科研进入一个全新阶段。随后渐渐制定了一些关于石油钻机的相关规定，标志着我国石油钻采制造业的兴起。
2.4 石油钻采设备制造工艺进入引进、开发、创新阶段
中国近年来实行对外开放政策，开始引入了一批国外先进的石油钻采设备，从此给我国钻采事业开发、科研等各方面带来了显著的效果。
3 我国石油钻采设备及工艺的显著效果
3.1 科研开发取得了显著的效果
例如，渤海五号以及七号自升式钻井船，都得到了我国的科技进步奖等等。
3.2 研究出新型工艺，制造出新型钻采设
具有分析三缸单作用泥浆泵，其主要设计的依据，是计算数学模型，并较好的强化了套筒滚子链条工艺，并制造出了相关辅助设备，从此为我国钻井技术水平的提高打下了基础。而且近几年来，我国生产的相关设备配件还出口国外。
3.3 石油的钻采设备零件标准化和产品系列化有了长足进展
自从1980年以后，我国的油田设备标准已过400多项（包含国家标准11项）。
3.4 石油钻采设备科研机构和教育的发展
我国各大油田都建立有相关石油钻采机械研究所以及钻进工艺研究所，而且还具备了很多各种钻采设备的试验条件，从而促进我国石油钻采设备机械制造业进一步发展。
3.5 加强各个机械制造业之间的探讨与合作
1985年在北京正式成立中国石油设备协会，从此推动我国石油设备制造业蓬勃发展。
3.6 我国制造的石油钻采设备开始出口国外
我国从1981年就开始对国外出口我国制造的石油钻采设备了。随后，越来越大的石油钻采设备系列以及相关辅助设备出口国外。
4 结语
该文对石油的钻采设备及制造工艺的发展史进行了阐述，由此可见，我国的石油业的迅速发展带动了我国石油的钻采设备及工艺的崛起，甚至令我国的钻采设备、工艺以及相关辅助设备都出口国外，得到全世界的认同，因此，我国自主研发的钻采设备、工艺以及相关辅助设备已经满足我国石油的开发需要了。
参考文献
钻采工艺论文篇9
1 概述
刘桥一矿位于安徽省濉溪县境内，煤系地层为华北晚生古生界二叠系下石盒子组及山西组地层，含3、4、6煤及三到四层发育不全的极薄煤线，以单一薄煤层为主，煤层厚度0-1.75，平均厚度0.82m，平均倾角14°，局部可采，为极不稳定煤层。3煤储量主要分布在II46上山采区东翼及六采区，可采储量合计为148.8万吨。
2 采煤工艺选择
根据3煤赋存特点及煤层厚度特征，我矿3煤采用钻采采煤工艺，边掘边采，掘进与钻采平行作业的方式施工。前方掘进工作面至少超前钻采工作面80米，钻机采用乌克兰生产的薄煤层三轴螺旋钻机，采用独头单向钻采。钻采顺序为前进式钻采至迎头。该机先在巷道下帮沿煤层倾向向下进行钻采，钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层倾向向上进行钻采，该机适用于煤层厚度为0.5m-0.9m，煤层倾角-15°-+15°，煤层走向倾角小于8°的各种硬度的煤层。
2.1 落煤方法
①落煤方式
即一台螺旋钻机布置在运输顺槽中，向煤层打钻，钻头割煤，螺旋钻杆掏煤，煤直接落在运输巷的刮板输送机上运出。该机一次采宽2.0米，三轴联动钻杆1.54米一节，钻机本身自动接杆，达到设计采深或遇断层时，推出钻杆，螺旋钻机整体前移，预留0.8±0.2米煤柱后开始下一循环钻采。
②螺旋钻机正常钻进
设计钻采长度:钻采从运输巷设计位置处开始运行，从顺槽上帮向上钻采，钻采深度最大85米，平均80米，螺旋钻机以2.0m/min的速度向上钻采，直至达到设计深度。
2.2 设备配置
①螺旋钻
螺旋钻机选用乌克兰制薄煤层三轴螺旋钻机，其主要技术参数如下:
钻高625/725/825
钻宽2.0m
钻深上山方向85m，下山方向40m。
电机功率220kw
钻进速度0-1.0m/min
②运输设备
刮板输送机一部: 型号为SGW—40T
电机功率: 40kw
运输能力:150t/h
中间顺槽尺寸:1500mm×630mm×180mm
链速:0.92m/s
③运送和安装钻具的设备
单轨吊车一部，起吊速度为3m/min，运行速度为20m/min，起吊高度为3m。
④辅助运输设备
SGW---40T型转载机和STJ800/2×40型皮带和SD—150F型皮带运煤。
2.3 生产能力
按一个螺旋钻采工作面布置，工作面每班钻进30m，每天钻进深度90m，钻孔高度0.65m，实际采高1m ，钻孔宽度为2.0m，钻煤时采储率为0.95，则:
W=L×S×H×r×C=90×2.0×1×1.46×0.95=250T
式中W---日产量，t/d;
L---日钻进深度，m/d;S---钻孔宽度，m;H---钻孔高度，m;r---煤层视密度;
C---采出率×95%; 则年生产能力=350×250=8.75万吨
3 巷道布置
根据3煤赋存状况，可充分利用II46上山采区及六采区生产系统运料，排矸，运煤。减少了掘进巷道工程量，在3、4煤层间距较大的地点可设一临时垂直煤仓进行连接，煤仓高度即3、4煤层间距。
4 顶板控制
由于3煤无直接顶，老顶以中细砂岩为主，平均厚17.5m，钻采面采宽1.905m，煤柱宽0.5m，顶板来压及下沉量不明显，故钻采工作面采用不支护方式。正常工作时期，在工作面钻孔钻采完备后，在钻孔口以里0.3m 处支设3棵φ×H =180mm×650mm的优质木点柱，上方戴规格为长×宽×厚=400mm×200mm×40mm的木柱帽(柱帽沿倾斜使用)，并用木栅栏加紧打牢，软底处加穿规格为1500mm×250mm×40mm的大木鞋。木点柱严禁支在浮煤、浮矸上。
随着螺旋钻采煤机不断前移采煤，要随时观测运输巷的围岩变形情况。当巷道压力变大，变形严重时，及时打锚索加强支护，锚索间排距300 mm×300mm，长度6.0m，安设在巷道拱顶，防止冒顶或影响钻采工作。运输巷采用猫网作永久支护。在钻孔口以上或以下0.3m处支设3棵φ×H =180mm×650mm的优质木点柱支护顶板。
5 通风
钻采工作面通风方式是利用2×15kW局部通风机供风。
6 该工艺与传统工艺相比的优点
①在采煤面实现无人操作，安全生产。
②降低伤亡事故和职业病患者。
③可以在螺旋钻具上安装三种不同直径的钻头625mm、725mm、825mm，增加在不同厚度煤层上的采收率。
④实现薄煤层采煤，其中包括从平衡的和保护煤柱上采煤，这样增加采煤量，并降低其在矿藏中的损失。
⑤只采煤不采矸石，采出煤质好。
⑥由于不需要支撑，从而节约了大量的木材。
⑦在相同条件下，与传统工艺相比矿工的工作效率提高一倍以上。
⑧由于留煤柱，代替了支护，降低了采煤成本，由于煤柱的存在，也减少了顺槽等巷道的回收费用。
⑨在顺槽中的设备维护、维修方便，避免了重体力劳动。
⑩人工工效提高，采煤机每班需6人操作，并且大大地减轻了 工人的劳动强度。
7经济效益
以我矿II362钻采面为例:
储量 8.75万吨，井巷工程 600米 (II362运输巷)费用 270万元;
螺旋钻采煤机 1台520万元，辅助设备 136万元;
人工工资/年72万元(2500元/月)，电力消耗/年42万元;
其他消耗/年 100万元 ，计1140万元，预计销售收入 2625万元
钻采工艺论文篇10
1 概述
刘桥一矿位于安徽省濉溪县境内,煤系地层为华北晚生古生界二叠系下石盒子组及山西组地层,含3、4、6煤及三到四层发育不全的极薄煤线,以单一薄煤层为主,煤层厚度0-1.75,平均厚度0.82m,平均倾角14°,局部可采,为极不稳定煤层。3煤储量主要分布在ii46上山采区东翼及六采区,可采储量合计为148.8万吨。
2 采煤工艺选择
根据3煤赋存特点及煤层厚度特征,我矿3煤采用钻采采煤工艺,边掘边采,掘进与钻采平行作业的方式施工。前方掘进工作面至少超前钻采工作面80米,钻机采用乌克兰生产的薄煤层三轴螺旋钻机,采用独头单向钻采。钻采顺序为前进式钻采至迎头。该机先在巷道下帮沿煤层倾向向下进行钻采,钻采完后再退回调头在巷道上帮沿煤层倾向向上进行钻采,该机适用于煤层厚度为0.5m-0.9m,煤层倾角-15°-+15°,煤层走向倾角小于8°的各种硬度的煤层。
2.1 落煤方法
①落煤方式
即一台螺旋钻机布置在运输顺槽中,向煤层打钻,钻头割煤,螺旋钻杆掏煤,煤直接落在运输巷的刮板输送机上运出。该机一次采宽2.0米,三轴联动钻杆1.54米一节,钻机本身自动接杆,达到设计采深或遇断层时,推出钻杆,螺旋钻机整体前移,预留0.8±0.2米煤柱后开始下一循环钻采。
②螺旋钻机正常钻进
设计钻采长度:钻采从运输巷设计位置处开始运行,从顺槽上帮向上钻采,钻采深度最大85米,平均80米,螺旋钻机以2.0m/min的速度向上钻采,直至达到设计深度。
2.2 设备配置
①螺旋钻
螺旋钻机选用乌克兰制薄煤层三轴螺旋钻机,其主要技术参数如下:
钻高625/725/825
钻宽2.0m
钻深上山方向85m,下山方向40m。
电机功率220kw
钻进速度0-1.0m/min
②运输设备
刮板输送机一部: 型号为sgw—40t
电机功率: 40kw
运输能力:150t/h
中间顺槽尺寸:1500mm×630mm×180mm
链速:0.92m/s
③运送和安装钻具的设备
单轨吊车一部,起吊速度为3m/min,运行速度为20m/min,起吊高度为3m。
④辅助运输设备
sgw---40t型转载机和stj800/2×40型皮带和sd—150f型皮带运煤。
2.3 生产能力
按一个螺旋钻采工作面布置,工作面每班钻进30m,每天钻进深度90m,钻孔高度0.65m,实际采高1m ,钻孔宽度为2.0m,钻煤时采储率为0.95,则:
w=l×s×h×r×c=90×2.0×1×1.46×0.95=250t
式中w---日产量,t/d;
l---日钻进深度,m/d;s---钻孔宽度,m;h---钻孔高度,m;r---煤层视密度;
c---采出率×95%; 则年生产能力=350×250=8.75万吨
3 巷道布置
根据3煤赋存状况,可充分利用ii46上山采区及六采区生产系统运料,排矸,运煤。减少了掘进巷道工程量,在3、4煤层间距较大的地点可设一临时垂直煤仓进行连接,煤仓高度即3、4煤层间距。
4 顶板控制
由于3煤无直接顶,老顶以中细砂岩为主,平均厚17.5m,钻采面采宽1.905m,煤柱宽0.5m,顶板来压及下沉量不明显,故钻采工作面采用不支护方式。正常工作时期,在工作面钻孔钻采完备后,在钻孔口以里0.3m 处支设3棵φ×h =180mm×650mm的优质木点柱,上方戴规格为长×宽×厚=400mm×200mm×40mm的木柱帽(柱帽沿倾斜使用),并用木栅栏加紧打牢,软底处加穿规格为1500mm×250mm×40mm的大木鞋。木点柱严禁支在浮煤、浮矸上。
随着螺旋钻采煤机不断前移采煤,要随时观测运输巷的围岩变形情况。当巷道压力变大,变形严重时,及时打锚索加强支护,锚索间排距300 mm×300mm,长度6.0m,安设在巷道拱顶,防止冒顶或影响钻采工作。运输巷采用猫网作永久支护。在钻孔口以上或以下0.3m处支设3棵φ×h =180mm×650mm的优质木点柱支护顶板。
5 通风
钻采工作面通风方式是利用2×15kw局部通风机供风。
6 该工艺与传统工艺相比的优点
①在采煤面实现无人操作,安全生产。
②降低伤亡事故和职业病患者。
③可以在螺旋钻具上安装三种不同直径的钻头625mm、725mm、825mm,增加在不同厚度煤层上的采收率。
④实现薄煤层采煤,其中包括从平衡的和保护煤柱上采煤,这样增加采煤量,并降低其在矿藏中的损失。
⑤只采煤不采矸石,采出煤质好。
⑥由于不需要支撑,从而节约了大量的木材。
⑦在相同条件下,与传统工艺相比矿工的工作效率提高一倍以上。
⑧由于留煤柱,代替了支护,降低了采煤成本,由于煤柱的存在,也减少了顺槽等巷道的回收费用。
⑨在顺槽中的设备维护、维修方便,避免了重体力劳动。
⑩人工工效提高,采煤机每班需6人操作,并且大大地减轻了 工人的劳动强度。
7 经济 效益
以我矿ii362钻采面为例:
储量 8.75万吨,井巷工程 600米 (ii362运输巷)费用 270万元;
螺旋钻采煤机 1台520万元,辅助设备 136万元;
人工工资/年72万元(2500元/月),电力消耗/年42万元;
其他消耗/年 100万元 ,计1140万元,预计销售收入 2625万元
钻采工艺论文篇11
中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0190-02
0 引言
沙漠地区的灌注桩主要采用泥浆护壁正反循环钻成孔工艺，但该工艺具有泥皮厚、沉渣大、进入中风化岩层钻进困难等缺陷。本文根据某工业项目地质特点，分析钻孔灌注桩成孔采用反循环+旋挖复合工艺的工程实例。
1 工程概况
项目场地位于毛乌素沙漠腹地，某工业园内。场地平整，场地处于区域地质构造稳定地块，适宜建设。
1.1工程地质条件
场地原为天然荒漠草场，已基本整平。勘察期间测得地下水静止水位埋深为于0.42m~0.78m，水位标高为1281.84m~1284.02m，地下水类型为孔隙潜水与上层滞水的结合水。
1.2钻孔灌注桩设计参数
桩径800mm，桩长19m，桩端持力层为⑤中风化砂岩，桩端进入持力层深度不小于4.5m。
2常见成孔工艺介绍
适宜于本场地的常用工艺有反循环成孔、冲击成孔、机械旋挖成孔和长螺旋灌注桩等工艺。
2.1泵吸反循环成孔工艺
泵吸反循环是利用砂石泵（离心泵）的抽吸作用在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵（离心泵）排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。适用于各种砂层、砂土层、小粒径卵石等地层。反循环工艺具有护壁效果好，也有在较坚硬岩层钻进困难、泥皮厚、沉渣大等特点。
2.2机械旋挖成孔工艺
成孔设备为旋挖钻机，利用伸缩钻杆传递扭矩并带动回转钻斗、短螺旋钻头或其他作业装置进行干、湿钻进，逐次旋转、挖土、提升、卸土，反复循环作业而成孔的工法。适用于填土、粘土、粉土、砂土、卵石、风化岩等地层，旋挖成孔具有自动作业程度高、钻进动力大、工效高、成孔质量好等优点。但旋挖钻机成孔时产生的抽桶效应，孔壁处于负压状态，造成砂层极易塌孔；加之出渣方式，易造成泥浆反复冲刷孔壁，破坏泥皮，对孔壁的稳定不利，容易引起塌孔。
2.3冲击锥成孔工艺
冲击钻进成孔是采用冲击式钻机或用卷扬机带动一定质量的冲击钻头（或称为冲锥），在一定的高度内周期性地作自由落体运动，冲击破碎岩层或冲挤土层形成桩孔，再用捞渣筒或泥浆循环等方法将岩屑钻渣排出的成孔方法。适用于地下水位以下的各类土层、砂砾卵石层、漂砾层、风化岩、软质岩等地层。该工艺特别适合穿透坚硬地层，同样存在冲击过程中易造成孔位偏离、桩孔倾斜、混凝土充盈系数大、文明施工差等缺点。
2.4长螺旋钻孔灌注桩工艺
长螺旋钻孔灌注桩是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提升钻头直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体，形成钢筋混凝土灌注桩。适用于各种土层、砂层、小粒径卵石层等地层，具有工效显著、成孔质量好、桩身混凝土完整性好、承载力高、施工现场文明等优点，同样具有耗电量大、坚硬岩层钻进困难等缺点。
3 施工工艺选择
3.1地质条件分析
1）地下水埋藏浅，现场实际水位位于地表下1m处，含水量大，由于砂层透水性强，砂层失水快，钻进时极易塌孔；
2）粉细砂层密实度不高，成孔时易塌孔；
3）中细砂层密实度较高，但其处于饱和状态，成孔时砂层一面临空，易塌孔；
4）全风化岩和强风化岩有一定强度，成孔时钻进速度较慢；
5）桩端持力层进入中风化岩不小于4.5m，成孔时钻进困难。
3.2确定成孔工艺
1）反循环工艺在砂层中成孔应用比较成熟。受动力不足影响，在较硬岩层中钻进困难，费时费力；
2）旋挖工艺在砂层中成孔易塌孔，但旋挖钻机动力大，在岩层中成孔相对较快；
3）冲击锥工艺能在砂层、岩层中成孔，但该工艺施工速度慢，综合考虑工期、人员投入、成本等因素，采用该工艺性价比不高；
4）长螺旋钻孔灌注桩工艺在岩层中成孔较为困难，加之一套设备耗电量太大，不适宜采用该工艺。
4施工工艺
4.1工艺流程
施工准备桩位放样泥浆制备反循环钻机钻孔旋挖钻机钻孔清孔安放钢筋笼安装导管二次清孔水下灌注混凝土拆卸导管成桩。
4.2主要操作要点
1）埋设护筒
规格：直径1m，高度2m，护筒顶高于地面1m。主要起控制桩位、防止孔口坍塌、抬高孔内水头等作用。
2） 泥浆制备
现场开挖2个尺寸为8m×3m×1m的泥浆池，使用钠基膨润土、烧碱、纤维素和水配置泥浆，泥浆比重控制在1.3左右。
3） 钻孔
反循环成孔作业时首先启动砂石泵，形成正常循环后，再启动钻机；钻进中根据进尺情况和砂石泵的排水量、出渣量，控制钻进速度。钻进至强风化岩时改用旋挖钻机成孔。
旋挖钻机作业时采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重的办法成孔；提钻时先静置1分钟左右再慢速提钻，以防负压增大吸垮孔壁和泥浆冲刷孔壁；旋挖钻机每次提升出渣后，及时补充泥浆，成孔完成后要保持泥浆水头。
4）制安钢筋笼
钢筋笼设置保护层垫块，防止挂碰孔壁引起塌孔。沿钢筋笼每隔2m放置一组，每组设置4个，等间距布置。
钢筋笼安放时对准孔位，入孔时居中，防止碰撞孔壁。
5） 水下灌注混凝土
混凝土进场后先检查塌落度，合格后方可使用。灌注时初灌量必须保证导管埋入混凝土不小于1m，混凝土应连续灌注，中途严禁停止。灌注过程中安排专人实时测量混凝土面的位置，及时调整导管埋深，导管埋深控制在2m~6m之间，严禁导管提出混凝土面。为防止钢筋笼上浮，当孔内混凝土顶面接近钢筋笼时，放慢灌注进度，孔内混凝土面进入钢筋笼底面4m以上后，提升导管，使导管底口高于钢筋笼底面后，回复正常灌注速度。
5结论
在沙漠地区进行钻孔灌注桩施工需综合考虑水文地质条件、工期要求、人力投入、成本、临电负荷、运输成本等各方面因素，选取最佳的施工工艺，才能取得理想的综合效益。
参考文献
[1]史佩栋.实用桩基工程手册（桩和桩基础手册）[M].北京：人民交通出版社，2008.
钻采工艺论文篇12
某区处于韩汕三角洲南部沉积区域。沉积物岩性为淤泥、粘土、砂砾，工程地质条件较差。由于地基易产生不均匀沉降，采用浅基础方法往往无法满足建筑要求。同时，该地区是八度抗震设防区，桩基的应用较为普通。在该区南沿海平原和山地交接处，由于第四系地层是有很多孤石，不宜采用预制桩，钻（冲）孔灌注桩成为首选的基础形式。本文结合几个工程实例，探讨在软土孤石地基中桩基施工工艺问题。
1.工程地质情况
该区地层主要分为覆盖层和基岩。覆盖层均为第四系沉积物，一般由上至下为淤泥层、砂土层和残积土层。基岩为燕山期花岗岩。南区沿海平原和山地交接处的地基土分布犹如埋在地下的“古陵”，基岩起伏大，孤石和球状体数量很多，给钻（冲）孔桩施工带来很大的障碍。
2.遇孤石的施工式艺
孤石有2种情况：一种是花岗岩块经搬运后直接堆置在第四系土层上；孤石埋置有深有浅，浅者10m以内，深者20m以外，最大厚度达7m，部分桩孔位置有多层孤石。另一种是花岗岩经球状风化后，残留硬块在原位置于残积土或强风化岩石上。针对不同的孤石情况，施工时采取了不同工艺。
2.1浅层孤石
工程A：地下水位-0.60～-1.80m，场区的粉质粘土、残积层及淤泥层顶端常见孤石。大部分孤石处于-5～-8m。冲孔遇探头石时非常容易打斜。为使桩孔垂直，投入了大量石块，但石块往往被挤向软土一侧，使纠偏难以秦效。而另一些孤石属中、微风化岩，正对孔位。部分桩连续10小时冲孔均无进尺。
这种情况建议先进行人工挖孔，处理孤石（和探头石）后，再继续冲击成孔。施工流程图见图1。经勘探分析，一般挖土深度≤10m，土和地下水对壁的最大侧压力P=142KN·m-2，计算护壁厚度14mm，按规范取值为100mm，选用护壁外径D=1.2m，C20砼
挖土时，在桩孔内先挖集水井排水，每节挖土深度800～1000mm，并随即浇注砼护壁。挖至孤石面后，抽干泥浆，用风镐支解凿除孤石或修平石面以便下一步冲孔。采用人工挖孔法处理浅层孤石，效率提高了许多。
图1施工流程图
2.2深层孤石
工程B：地下水位-1.0m，采用钻（冲）孔灌注桩，在桩基基中有2个难点；一是第②层淤泥层，wk=88.1%，ILK=1.54～2.24， э（1-2）=2.1～2.7Mpa-1，呈现出含水量高、压缩性大，塑性差，力学强度低的性质，施工时易产生缩颈或坍塌。一是孤石、球状风化物异常发育，致密坚硬，难以穿过，且容易误判为桩端持力层。
因为岩石软硬悬殊及孤石、探头石的存在，经常出现跳转和斜孔，大大增加了修孔、换钻头的工作量，影响成孔速度。论文参考。如01#桩φ1000，桩长30.9m，成孔总用时40天，灌注砼充盈系数达2.6。成孔过程遇3层孤石厚达10m。后来采用爆破技术，改装桩机等措旗来解决以上问题。
2.2.1采用爆破技术：通过对孤石密集区进行施工超前钻揭示，约200根桩将遇到孤石和球状体，厚度3～15m。从前期施工反映，单纯的钻、冲孔施工效率极低，无法有效穿越孤石和球状体。经借鉴桥梁桩基的施工经验，并考虑本工程桩距较大的情况，大胆采用爆破技术。通过爆破产生的瞬间能量震裂孤石，从而提高了冲孔效率。未经爆破的孤石和球状体，进尺约40～100mm·h-1，爆破后，进尺可提高1～2倍，达到100～200mm·h-1，多者300～500mm·h-1。
具体操作是：1）先进行施工超前钻，采用小型钻机XY—1，孔径φ75，φ91mm。探明孤石位置。2）将乳化炸药（防水炸药）装入2英寸的塑料管中，放入小钻孔。用药量，按不同桩径和孤石情况，钻1～3个炮眼，每个炮眼在孤石范围0.5kg.m-1，普通土层位置填入中砂。论文参考。3）点燃激光导火线，雷管引爆，均为一次爆破。起爆时，地面有明显震感，可喷出2m多高的泥浆。为避免对相邻桩产生影响，控制对15m范围内的桩，成桩须问隔3天以上，才可施爆。
处理探头石既费时又费料，一般先回填片石纠偏，如果纠偏无效，就只能在桩孔外钻孔对探头石进行爆破，进尺50mm·h-1。
2.2.2改装桩机：施工中期，利用回转钻机的底座，支架体系，加装卷扬机，把回转钻机改装成冲钻结合的两用机。在软土用回旋钻进，遇孤石换成冲击钻头。论文参考。这样处理，增加了机械的利用率，减少了移机，换钻头的人工，机械耗费。
3.工艺分析
3.1人工挖孔法因其造价低、工艺简单，应用相当广泛，如工程A，虽然主要施工方法是冲击成孔，但浅层孤石采用人工挖孔处理，有效地清除了孤石障碍，可以在其他工程推广应用。人工挖孔的技术关键在于确保进孔操作者的人身安全，因而对付深层孤石时不可采用。如某工程，在50多米的深度遇孤石，虽然施工打了钢护筒，并加了内三角支撑，但仍翻砂，安全无法保证。
3.2实践证明，利用爆破技术预碎孤石、岩石的方法是有效的。当其他方法无效时更显其作用。爆破技术在桥梁桩基工程中已大量使用，在民用建筑物桩基施工中使用较少，便基本原理相同。主要问题是工用建筑物一般基桩间距较小，如果每桩单独处理，会对邻桩产生影响。且难以控制用药量。建议对于大范围的孤石群统一进行处理。如工程B，第桩单独处理，爆破发现少数相邻桩被连通，即本桩在浇灌砼时，邻近正在成孔的桩会冒浆，浆液起初为泥浆，后为水泥浆。另外，桩的充盈系数普遍较大（有些是因为遇探石偏位扩孔）一般为1.6～2.2，最大达到5.2.
4.结语和体会
4.1钻(冲)孔灌注桩被广泛应用于各类工程,尤其是大直径桩,已成为高层建筑、大型桥梁、港口码头等结构物的主要基础形式。本文中所列举的几个工程实例，在软土地基遇孤石时，钻（冲）孔桩更为首选。
4.2针对不同地质重要条件，采用多种施工工艺，能有效地解决问题。如钻孔、冲孔相结合，冲孔和人工挖孔配合使用，适当采用爆破技术等。
4.3如遇孤石钻进难度较大，需以孤石作为持力层时，必须探明孤石的具体情况，并结合有关试验及计算数据予以抉择。
4.4现代桩基技术的进步离不开对机械设备能力和工艺的不断革新。希望随着工程问题的不断解决，能不断积累经验，革新工艺，改进和提高机械设备能力。
参考文献
［1］桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1995.
［2］李世京等.钻孔灌注桩施工技术.北京：地质出版社，1990.
