旋挖钻机用气动潜孔锤反循环硬岩钻进技术

为解决旋挖钻机在硬岩地层中施工困难的问题,借鉴地质钻探领域成熟的工艺方法,研制了适用于旋挖钻机用的空气潜孔锤反循环钻进工艺方法及设备。该工艺方法在不改变旋挖钻机任何结构的情况下,配套空气潜孔锤反循环钻具即可实现硬岩的快速钻进,解决了大口径钻探排渣困难的难题,且能够达到环保的要求。气动潜孔锤反循环钻具的设计全面考虑了大口径桩基施工及潜孔锤应用特点,气水龙头的双通道、大通孔设计满足进气排渣要求,反循环双壁钻杆为同心式,密封可靠,钻具的连接采用六方快速连接。通过在厦门地铁施工试验,验证了其可行性。     

大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法先导性试验

依托某煤矿区大直径钻井工程项目展开了大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法的先导性试验。在试验过程中,采用Φ710/311 mm扩孔用集束式反循环潜孔锤和Φ127/70 mm双壁钻具,通过优化风量、风压、转速等反循环钻进工艺参数,取得了良好的反循环效果,最高机械钻速达到了4 m/h,平均机械钻速2.1 m/h,与同条件下常规牙轮钻头扩孔钻进方法相比提高了2.6倍以上。试验结果表明：大直径集束式潜孔锤反循环钻进方法是解决大直径钻孔硬岩钻进难题的一种行之有效、值得深入研究与推广应用的高效钻进方法。     

旋挖钻机配套集束式潜孔锤硬岩施工方法研究

针对旋挖钻机在大口径硬岩地层嵌岩桩施工困难的问题,采用旋挖钻机配套集束式潜孔锤的解决方案,设计了JSQ-Z正循环及JSQ-F反循环2种类型集束式潜孔锤,并提出了3种施工方法及钻具配套方案,使旋挖大口径硬岩施工更加快速、高效、经济。     

大直径潜孔锤气体反循环钻井技术

大直径潜孔锤是1种已被大量工程实践证明的，能够提高矿山地面大直径钻井施工效率的钻井工具。然而，钻遇含水层后，大直径潜孔锤经常出现进尺慢、甚至无法进尺的问题。为此，提出一种以反循环方式气力排渣排水、正循环方式排余气为特点的大直径潜孔锤气体反循环钻井方法，分析了大直径潜孔锤气体反循环钻井技术基本原理，建立了气体双上返流道的井底压力平衡条件，介绍了大直径潜孔锤气体反循环钻井系统组成，依托矿山地面大直径钻井工程完成现场试验。结果显示：在地层出水条件下，通过节流控制环空气柱压力，可实现反循环排渣排水的预期效果，钻井效率高，最大井深达到668 m，可推广应用于矿山地面救援井和各类矿山大直径钻井工程的施工中。     

小秦岭复杂地层潜孔锤反循环钻探技术试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术具有效率高、钻孔质量好、钻探成本低等特点,尤其对复杂地层有较强的适应性。在反循环钻头及钻具进行优化组合的基础上,结合小秦岭金矿田程村矿区钻探项目开展野外生产试验。试验结果表明：潜孔锤反循环钻进系统对复杂地层条件适应性强,解决了该矿区的系列钻探技术难题。试验深化了对贯通式潜孔锤反循环钻探机理和反循环钻头结构的创新研究,对贯通式潜孔锤及配套钻具的进一步合理优化,实现高效率、低成本、短工期和良好的地质利用效果提供了技术支撑。     

大直径集束式潜孔锤反循环钻进技术研究

针对大直径集束式潜孔锤反循环钻进试验发现的问题,选型配套了大规格双壁钻杆,改进设计了大直径集束式反循环潜孔锤和孔口密封装置等关键装置。依托某大直径工程项目进行了现场试验,结果显示:大直径集束式潜孔锤反循环钻进平均机械钻速3.41 m/h,与同条件下大直径牙轮钻头正循环钻进相比,效率提高了3.2倍;与原大直径集束式潜孔锤反循环钻进相比,效率提高了60%。     

中国地质调查局勘探技术研究所 地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司

<正>销售热线电话:4000 989 518高新技术企业实力钜献ISO9001:2008国际认证大口径潜孔锤反循环钻进在硬至坚硬地层中进行大口径钻进,采用传统工艺,由于受碎岩机理及返渣问题所限,存在钻进效率低下的问题,勘探所钻头中心研制成功的大口径反循环潜孔锤钻进技术有效解决了此类工程的钻进问题,该技术可与各型钻机配套使用。与动力头及转盘钻机配套使用,用于深孔、大直径煤矿送料孔及救援孔钻进煤矿钻进大口径孔,最大的要求就是钻进效率高、辅助时间短,尤其是救援孔,效率就是生命,采用潜孔锤反循环钻进,可以产生较大的冲击功,其反循环钻进工艺返渣效果好,减少了岩渣的重复破碎,大幅度提高钻进效率。     

空气潜孔锤反循环钻头试验研究

介绍了空气潜孔锤反循环钻进技术,针对反循环钻具中的钻头做了系统研究。空气潜孔锤反循环钻进技术是集欠平衡钻进、冲击回转钻进、潜孔锤反循环钻进三种钻进技术于一身的先进的钻进工艺,在矿产开采方面已经成功应用。首次将引射原理应用到钻头结构设计上,根据引射角度不同设计出两种不同类型的反循环钻头,并运用FLUENT流体工程仿真软件对设计的钻头分别进行数值模拟,以获得最优反循环钻头结构。对加工出的引射装置进行试验研究,试验数据与仿真结果比较,二者基本吻合,验证了仿真技术的可靠性。最后确定了适合空气潜孔锤反循环钻井使用的最佳反循环钻头结构,为其进一步应用开拓了广泛的空间。     

扩孔用集束式反循环潜孔锤的改进设计

为解决原扩孔用集束式反循环潜孔锤钻进试验中发现的新问题,综合考虑ZMK5530TZJ60(A)车载钻机、178/113 mm双壁钻具、大口径试验钻孔等施工条件,改进设计了新扩孔用集束式反循环潜孔锤。在现场试验过程中,其反循环排渣效果良好,最高机械钻速为6m/h,平均机械钻速达3.41 m/h,与原扩孔用集束式反循环潜孔锤钻进相比,提高了0.6倍。现场试验结果表明该扩孔用集束式反循环潜孔锤总体结构改进设计合理,可推广应用于大直径工程孔硬岩施工中。     

采用中空式潜孔锤进行反循环钻进

专门为反循环取样钻进设计的BULROC-6型中空式潜孔锤，在钻进中能使岩屑通过钻头与锤体的中心孔返到地面。这种中空式潜孔锤能有效地避免用普通潜孔锤进行反循环钻进时所造成的混样问题。岩心钻探成本昂贵，且在破碎地层中钻进时，岩心采取率极低，因而岩心钻探往往无法应用。所以，在不要求采取岩心的部位，就可通过双壁钻杆连续反循环钻进采取样品。在坚硬地层中可用三牙轮钻头或潜孔锤钻进，在软地层可采用硬质合金凿刀钻头。     

液动贯通式冲击器用于水力反循环连续取心钻进

将液动贯通式冲击器同水力反循环连续取心钻进工艺相结合，较好地解决了岩心卡堵问题，提高了钻进效率及钻头寿命，具有很好的应用前景。     

贯通式潜孔锤反循环钻进技术在矿区勘探中的应用研究

河南三道庄钼钨矿区地质条件复杂、地层破碎,存在一些勘探难题,贯通式潜孔锤反循环连续取芯钻进技术进行探矿施工,取得了良好的应用效果。该方法具有钻进效率高、岩矿样采取率高、钻孔质量好等优点,有效地解决了破碎漏失地层的钻孔问题。针对复杂地层中漏失极其严重和岩芯完整度较差的难题,对反循环钻头进行改进设计,主要介绍该工艺方法的技术特点及其应用实践。     

空气潜孔锤孔底局部反循环封堵工具研究与应用

空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义。西南(贵州)喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故。双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用。本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用。     

FGC－15型大直径单头潜孔锤钻具系统研制

大直径单头潜孔锤与三通道气水龙头、主动钻杆、王通道钻杆、加重导正器等配套，可实现大直径潜孔锤碎岩钻进、泵吸反循环排渣、泥浆护壁、压气闭路循环等相结合的先进钻进工艺，是解决大直径硬质基岩及卵砾石钻进的有效机具。文中介绍了钻具研制过程及设计内容。     

岩溶地区水文水井钻进探讨

详细介绍了岩溶地层水井钻进中存在的各项技术难题,并针对目前施工中的困难提出贯通式潜孔锤反循环连续排渣钻进工艺,分析了该先进工艺的应用前景。     

贯通式空气反循环潜孔锤连续取心锤头改进与试验效果

贯通式空气反循环潜孔锤连续取心技术主要适用于干旱无水或缺水地区的地质钻探工作。为了了解该工艺的普遍适用性,在某大水矿区进行了一系列试验,通过对锤头和钻杆的局部改造,解决了钻探、取心、治水等一系列重大难题,为提高该工艺的普遍适用性和推广性提供了可靠的技术支撑。     

Study on dust control performance of a hammer drill bit

A computational fluid dynamics (CFD) study was conducted to investigate the effect of several important factors on the dust control performance of a down-the-hole (DTH) air hammer drill bit for reverse circulation drilling in mines. It was shown that an increasing number of suction nozzles or inclination angles of suction nozzles was advantageous to improve dust control performance of the drill bit. Lowering the location of suction nozzles in the drill bit body is another way to increase its ability to control dust. There exists a critical diameter of suction nozzles for dust control performance. A series of experimental tests in the laboratory were carried out to validate the results of CFD modelling. It was shown that the CFD simulation results were in good agreement with experimental data. A prototype of the drill bit was built for testing in laboratory experiments. The same prototype was field-tested by drilling vertically downward exploration boreholes in one of the largest Molybdenum Ore Districts in Luanchuan of Henan Province, China. Field test results indicate that the modified drill bit could control drilling dust effectively. No cuttings escaped from the borehole when it was used for downward drilling. The DTH air hammer drill bit has not been tested for drilling a vertically upward hole, and therefore, future studies are required to improve the suction capacity of the drill bit for drilling vertically upward holes.     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

贯通式潜孔锤钻头钻进复杂地层防卡堵试验研究

贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进技术作为一项高新技术,在实际施工中经常遇到复杂地层(如坚硬破碎地层、卵砾石地层和溶洞地层),尤其在我国西部,钻进过程中经常发生一些问题,严重影响了正常钻进和该技术的推广与应用。为了推进该项技术的完善和发展,对该技术进行了进一步试验研究,在钻头结构及钻进工艺方面作了改进和完善。