复杂地质条件下大直径深井钻井法优秀PPT.ppt

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1、复杂地质条件下大直径深井钻井法第1页，本讲稿共35页史基盛，史基盛，1957年出生，中煤特殊凿井（集团）年出生，中煤特殊凿井（集团）有限责任公司总工程师，获得过多项国家和省部有限责任公司总工程师，获得过多项国家和省部级科技成果奖，出版论文级科技成果奖，出版论文10多篇，参与制定过国多篇，参与制定过国家和行业标准。家和行业标准。联系电话：联系电话：13905616310E-mail:项目主持人简介项目主持人简介第2页，本讲稿共35页复杂地质条件下大直径深井钻井法复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究施工技术研究项目答辩汇报材料项目答辩汇报材料中煤特殊凿井（集团）有限责任公司中煤特殊凿井（集团

2、）有限责任公司二二八年五月八年五月第3页，本讲稿共35页第一部分第一部分项目基本情况项目基本情况复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第4页，本讲稿共35页一、项目名称一、项目名称复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究 二、完成单位二、完成单位中煤特殊凿井中煤特殊凿井中煤特殊凿井中煤特殊凿井(集团集团集团集团)有限责任公司有限责任公司三、任务来源三、任务来源 本项目属淮北市科技计划项目本项目属淮北市科技计划项目本项目属淮

3、北市科技计划项目本项目属淮北市科技计划项目,项目编号项目编号项目编号项目编号:030105,:030105,由由淮北市科技局淮科字淮北市科技局淮科字淮北市科技局淮科字淮北市科技局淮科字200325号文件批准立项。号文件批准立项。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第5页，本讲稿共35页四、完成起止时间：四、完成起止时间：20032003年年年年6 6月月月月20042004年年年年1212月月月月五、立项背景五、立项背景煤炭是我国的主体能源，在国民经济和社会发展中具煤炭是我国的主体能源，在国民经济和社会发展中具有很重要的战略地位，我国东部经济发达

4、地区，煤炭需求量有很重要的战略地位，我国东部经济发达地区，煤炭需求量大，但浅部煤炭资源日益枯竭，研究解决大，但浅部煤炭资源日益枯竭，研究解决500700m深厚冲深厚冲积层的井筒施工技术，成为我国深井开发的突出课题，该项积层的井筒施工技术，成为我国深井开发的突出课题，该项目被列为国家目被列为国家“十五十五”科技攻关内容。科技攻关内容。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第6页，本讲稿共35页山东省巨野矿区是我国新开发建设的大型矿区，是山东省巨野矿区是我国新开发建设的大型矿区，是国家重点工程项目。该煤田储量丰富，总地质储量国家重点工程项目。该煤田储量

5、丰富，总地质储量55.7亿吨，是目前山东省面积最大、储量最多、煤质亿吨，是目前山东省面积最大、储量最多、煤质最优良的煤田，该矿区的开发建设对提高华东地区煤最优良的煤田，该矿区的开发建设对提高华东地区煤炭自给率及满足国民经济快速发展对能源的需求有着炭自给率及满足国民经济快速发展对能源的需求有着十分重要的意义。十分重要的意义。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第7页，本讲稿共35页第二部分 项目简介复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第8页，本讲稿共35页一、项目所属科学技术领域一、项目所属科学技术领

6、域:矿产资源开发煤矿建井技术矿产资源开发煤矿建井技术复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究二、主要科技内容二、主要科技内容:山东龙固矿两主井钻井深度山东龙固矿两主井钻井深度山东龙固矿两主井钻井深度山东龙固矿两主井钻井深度582.75m582.75m，穿过冲积层，穿过冲积层，穿过冲积层，穿过冲积层厚度厚度厚度厚度546.48m546.48m，钻孔直径，钻孔直径，钻孔直径，钻孔直径8.7m8.7m，成井直径，成井直径，成井直径，成井直径5.7m5.7m，是，是，是，是我国钻井法凿井的一次巨大跨越。我国钻井法凿井的一次巨大跨越。我国钻井法凿井的一次巨大跨

7、越。我国钻井法凿井的一次巨大跨越。第9页，本讲稿共35页我们开展了如下科技攻关和技术研究我们开展了如下科技攻关和技术研究:1、设备选型、设备选型采用我国自动化程度最高的采用我国自动化程度最高的采用我国自动化程度最高的采用我国自动化程度最高的AS9/500AS9/500型竖井钻井机进行型竖井钻井机进行型竖井钻井机进行型竖井钻井机进行施工，同时对相应的配套设备增加一台施工，同时对相应的配套设备增加一台施工，同时对相应的配套设备增加一台施工，同时对相应的配套设备增加一台17m17m跨距，提吊能力跨距，提吊能力跨距，提吊能力跨距，提吊能力200200吨的大型龙门吊，以满足新型钢板复合井壁的制作，排放吨

8、的大型龙门吊，以满足新型钢板复合井壁的制作，排放吨的大型龙门吊，以满足新型钢板复合井壁的制作，排放吨的大型龙门吊，以满足新型钢板复合井壁的制作，排放和吊运的要求和吊运的要求和吊运的要求和吊运的要求。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第10页，本讲稿共35页AS9/500型型竖井钻机竖井钻机第11页，本讲稿共35页200T的的大大型型龙龙门门吊吊复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第12页，本讲稿共35页2、设备技术改造研究、设备技术改造研究采用进的制造技术和工艺对设备进行改造，提高设备性采用进的制

9、造技术和工艺对设备进行改造，提高设备性能和工作效率。能和工作效率。设备改造设备改造设备改造设备改造转盘系统改造转盘系统改造转盘系统改造转盘系统改造 电控系统改造电控系统改造电控系统改造电控系统改造 钻具结构的改造钻具结构的改造钻具结构的改造钻具结构的改造 复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第13页，本讲稿共35页复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究u转盘系统改造转盘系统改造转盘表面转盘表面转盘电动机转盘电动机转盘电动机转盘电动机第14页，本讲稿共35页u电控系统改造电控系统改造复杂地质条件下大直径

10、深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究钻机电控钻机电控系统操作台系统操作台第15页，本讲稿共35页复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究u钻具结构的改造钻具结构的改造第16页，本讲稿共35页3、优化钻井施工工艺和钻进参数的技术研究、优化钻井施工工艺和钻进参数的技术研究龙固矿井井筒穿过粘土层深厚，且绝大部分为第三系龙固矿井井筒穿过粘土层深厚，且绝大部分为第三系固结、半固结性土层，硬度大，遇水膨胀性大，地质条件固结、半固结性土层，硬度大，遇水膨胀性大，地质条件极为复杂极为复杂。根据地层的变化和特点，确定合理的钻压、转速、扭矩、

11、根据地层的变化和特点，确定合理的钻压、转速、扭矩、给进速度，泥浆冲洗量等一系列钻进参数。在施工过程中，给进速度，泥浆冲洗量等一系列钻进参数。在施工过程中，发现新情况、新问题及时调整和完善相应的钻进参数，提高发现新情况、新问题及时调整和完善相应的钻进参数，提高施工技术水平，保证了较快的钻进速度和安全顺利施工。施工技术水平，保证了较快的钻进速度和安全顺利施工。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第17页，本讲稿共35页4、新型单钢板高标号、新型单钢板高标号钢筋混凝土钢筋混凝土复合井壁施工复合井壁施工复合井壁施工复合井壁施工技术研究技术研究为减薄井壁厚

12、度，满足井壁漂浮下沉的需要，采用了为减薄井壁厚度，满足井壁漂浮下沉的需要，采用了新型单内钢板钢筋混凝土复合井壁结构型式，井壁最大厚新型单内钢板钢筋混凝土复合井壁结构型式，井壁最大厚度为度为0.85m，内层钢板的最大厚度，内层钢板的最大厚度40mm，钢筋混凝土为，钢筋混凝土为四层钢筋、最高混凝土标号为四层钢筋、最高混凝土标号为C70。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第18页，本讲稿共35页该种半约束型井壁结构型式和该种半约束型井壁结构型式和该种半约束型井壁结构型式和该种半约束型井壁结构型式和C70C70高标号混凝土均为首次在钻井高标号混凝土均为

13、首次在钻井高标号混凝土均为首次在钻井高标号混凝土均为首次在钻井法凿井井壁中应用。法凿井井壁中应用。法凿井井壁中应用。法凿井井壁中应用。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第19页，本讲稿共35页5、泥浆护壁与控制技术的研究、泥浆护壁与控制技术的研究钻进过程中，使用泥浆临时支护井帮，反循环洗井排钻进过程中，使用泥浆临时支护井帮，反循环洗井排碴，地面泥浆重力沉淀，旋流器除砂的排矸净化系统。碴，地面泥浆重力沉淀，旋流器除砂的排矸净化系统。泥浆性能参数的确定不仅与地质因素有关，也与测井、泥浆性能参数的确定不仅与地质因素有关，也与测井、井壁下沉、充填等施工

14、工艺密切相关，而且各项性能参井壁下沉、充填等施工工艺密切相关，而且各项性能参数之间是互相关联、互相制约、互相依赖数之间是互相关联、互相制约、互相依赖的。的。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第20页，本讲稿共35页6、新型超声波测井仪的研制、新型超声波测井仪的研制测量范围测量范围井筒直径井筒直径井筒直径井筒直径3.012.0m3.012.0m；井筒深度，钻井泥浆中；井筒深度，钻井泥浆中；井筒深度，钻井泥浆中；井筒深度，钻井泥浆中1000m1000m。测量精度测量精度测量精度测量精度井径测量误差井径测量误差井径测量误差井径测量误差2cm2cm方位

15、测量精度误差方位测量精度误差方位测量精度误差方位测量精度误差11复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第21页，本讲稿共35页该测井仪的研制成功，解决了大口径深井井径井斜测量问题。现场试验和应用证明，该仪器技术先进，性能可靠，操作方便，测量速度快。新型超声波测井仪的研制，使我国在大口径深井方面的新型超声波测井仪的研制，使我国在大口径深井方面的测井技术达到国际领先水平。测井技术达到国际领先水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第22页，本讲稿共35页三、科学价值三、科学价值 1、龙固两主井钻井法施工

16、的顺利成功，使我国钻井深度从、龙固两主井钻井法施工的顺利成功，使我国钻井深度从508.2m提高到提高到582.75m，穿过冲积层的厚度由，穿过冲积层的厚度由，穿过冲积层的厚度由，穿过冲积层的厚度由440.82m440.82m提高提高提高提高到到到到546.48m546.48m，标志着我国钻井法凿井施工技术又向前跨进，标志着我国钻井法凿井施工技术又向前跨进了一大步，总体技术达到国内领先、国际先进水平。了一大步，总体技术达到国内领先、国际先进水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第23页，本讲稿共35页2、对现有、对现有AS9/500型钻机的转盘

17、，电控设备，钻型钻机的转盘，电控设备，钻具结构及相关配套设备的技术改造，提高了设备的能具结构及相关配套设备的技术改造，提高了设备的能力和工作性能，保证了施工的安全顺利进行，提高了力和工作性能，保证了施工的安全顺利进行，提高了工作效率。工作效率。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第24页，本讲稿共35页3、优化钻井施工工艺和钻进参数的技术研究，制定、优化钻井施工工艺和钻进参数的技术研究，制定了符合现场实际和特点的施工组织设计和安全技术措施，了符合现场实际和特点的施工组织设计和安全技术措施，确定了合理的钻压、转速、扭矩、泥浆冲洗量等一系列确定了合理

18、的钻压、转速、扭矩、泥浆冲洗量等一系列钻进参数，保证了施工的安全、顺利和高效。钻进参数，保证了施工的安全、顺利和高效。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第25页，本讲稿共35页4、新型单内钢板高强混凝土复合井壁施工技术的、新型单内钢板高强混凝土复合井壁施工技术的研究，确保了井壁质量，有效地降低了混凝土的水化研究，确保了井壁质量，有效地降低了混凝土的水化热，解决了大体积混凝土在硬化过程中产生温度裂纹热，解决了大体积混凝土在硬化过程中产生温度裂纹的技术难题，为今后在钻井井壁施工中采用高强混凝的技术难题，为今后在钻井井壁施工中采用高强混凝土复合井壁积

19、累了经验。土复合井壁积累了经验。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第26页，本讲稿共35页5 5、泥浆维护与控制技术的研究，成功地保证了、泥浆维护与控制技术的研究，成功地保证了、泥浆维护与控制技术的研究，成功地保证了、泥浆维护与控制技术的研究，成功地保证了在钻井期间井帮的稳定和井壁下沉的顺利及壁后充填在钻井期间井帮的稳定和井壁下沉的顺利及壁后充填在钻井期间井帮的稳定和井壁下沉的顺利及壁后充填在钻井期间井帮的稳定和井壁下沉的顺利及壁后充填的质量。的质量。的质量。的质量。为今后在深厚冲积层下钻井提供了经验。为今后在深厚冲积层下钻井提供了经验。为今后

20、在深厚冲积层下钻井提供了经验。为今后在深厚冲积层下钻井提供了经验。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第27页，本讲稿共35页6 6、新型、新型、新型、新型“SKD1“SKD1型大口径深井超声波测井仪型大口径深井超声波测井仪型大口径深井超声波测井仪型大口径深井超声波测井仪”的研制的研制的研制的研制成功，解决了大口径深井井径井斜的测量问题，使我国在成功，解决了大口径深井井径井斜的测量问题，使我国在成功，解决了大口径深井井径井斜的测量问题，使我国在成功，解决了大口径深井井径井斜的测量问题，使我国在大口径深井方面的测井技术达到国际领先水平。大口径深井方

21、面的测井技术达到国际领先水平。大口径深井方面的测井技术达到国际领先水平。大口径深井方面的测井技术达到国际领先水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第28页，本讲稿共35页四、主要技术经济指标四、主要技术经济指标项目总投资额项目总投资额19725.3119725.31回收期（年）回收期（年）3 3 年年 份份新增利新增利润润新增税收新增税收节支总额节支总额20032003年年37.1337.1311.9411.9449.0749.0720042004年年1283.771283.77346.30346.301630.071630.07200520

22、05年年1408.301408.30250.86250.861659.161659.16合合计计2729.202729.20609.10609.103338.303338.30计计算依据：算依据：工程工程预预算算19725.3119725.31万元，万元，实际实际成本成本16996.1116996.11万元，万元，营业营业利利润润2729.22729.2万元，新增税收万元，新增税收609.10609.10万元。万元。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第29页，本讲稿共35页五、社会效益五、社会效益1、龙固两主井、龙固两主井582.75m采用钻井

23、法施工成功，创造了安采用钻井法施工成功，创造了安全、快捷、优质的全新纪录，将我国钻井法凿井技术提高全、快捷、优质的全新纪录，将我国钻井法凿井技术提高到了一个新水平。到了一个新水平。2、546.48m深厚不稳定冲积层钻井法的成功，证明深厚不稳定冲积层钻井法的成功，证明钻井法是深厚冲积层下凿井的最可靠的工法之一。为我钻井法是深厚冲积层下凿井的最可靠的工法之一。为我国开发深厚冲积层煤田提供了可靠的施工方法。国开发深厚冲积层煤田提供了可靠的施工方法。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第30页，本讲稿共35页3、提高了我国在国际上的深厚冲积层下建井技、提

24、高了我国在国际上的深厚冲积层下建井技术水平，为我国打入国际开矿市场创造了有利条件。术水平，为我国打入国际开矿市场创造了有利条件。4、该技术的成功，加大了将钻井法推广到其他行业的力、该技术的成功，加大了将钻井法推广到其他行业的力度，如冶金行业、交通工程、市政工程、国防工程等度，如冶金行业、交通工程、市政工程、国防工程等。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第31页，本讲稿共35页六、推动科技进步的作用六、推动科技进步的作用龙固两主井冲积层厚度龙固两主井冲积层厚度546.48m，钻井深度，钻井深度582.75m，是我国采用钻井法凿井实现的一次巨大跨越

25、，是我国采用钻井法凿井实现的一次巨大跨越，是我国钻井法凿井技术发展的又一里程碑。是我国钻井法凿井技术发展的又一里程碑。龙固主井的施工成功，创造了国内、外深厚冲积层钻龙固主井的施工成功，创造了国内、外深厚冲积层钻井法建井的最高纪录，将我国的钻井施工技术提高到了井法建井的最高纪录，将我国的钻井施工技术提高到了一个新水平，其综合技术达到国际领先水平。一个新水平，其综合技术达到国际领先水平。复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第32页，本讲稿共35页七、推广应用情况七、推广应用情况1、龙固风井：钻井深度、龙固风井：钻井深度580m，冲积层厚度，冲积层厚度

26、533.1m，钻孔直径，钻孔直径9.0m，成井直径，成井直径6.0m，于，于2003年年7月月1日开钻，日开钻，2005年年7月月8日竣工。日竣工。2、板集主井、风井：设计净直径分别为、板集主井、风井：设计净直径分别为6.2m、6.5m，冲积层厚分别为，冲积层厚分别为584.1m、583.8m，钻进，钻进深度分别为深度分别为660m、656m，钻孔直径分别为，钻孔直径分别为9.5m、9.9m复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第33页，本讲稿共35页八、本项目曾获科技奖励情况八、本项目曾获科技奖励情况获奖项获奖项获奖项获奖项目名称目名称目名称目名

27、称获奖时间获奖时间获奖时间获奖时间奖项奖项奖项奖项名称名称名称名称奖奖奖奖励等励等励等励等级级级级 授授授授奖奖奖奖部部部部门门门门（单单单单位）位）位）位）龙固井筒（双井筒龙固井筒（双井筒龙固井筒（双井筒龙固井筒（双井筒)近近近近600m600m钻井法凿井钻井法凿井钻井法凿井钻井法凿井技术研究及应用技术研究及应用技术研究及应用技术研究及应用 2007 2007 2007 2007国家科学国家科学国家科学国家科学技术进步奖技术进步奖技术进步奖技术进步奖 二等奖二等奖二等奖二等奖科技部科技部科技部科技部复杂地质条件下大复杂地质条件下大复杂地质条件下大复杂地质条件下大直径深井钻井法施直径深井钻井法

28、施直径深井钻井法施直径深井钻井法施工技术研究工技术研究工技术研究工技术研究 2007 2007 2007 2007中国煤炭工业中国煤炭工业中国煤炭工业中国煤炭工业科技进步奖科技进步奖科技进步奖科技进步奖 二等奖二等奖二等奖二等奖中国煤炭中国煤炭中国煤炭中国煤炭工业协会工业协会工业协会工业协会复杂地质条件下大复杂地质条件下大复杂地质条件下大复杂地质条件下大直径深井钻井法施直径深井钻井法施直径深井钻井法施直径深井钻井法施工技术研究工技术研究工技术研究工技术研究 2007 2007 2007 2007安徽省安徽省安徽省安徽省科技进步奖科技进步奖科技进步奖科技进步奖 二等奖二等奖二等奖二等奖安徽省科技厅安徽省科技厅安徽省科技厅安徽省科技厅复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究第34页，本讲稿共35页谢谢 谢！谢！复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究复杂地质条件下大直径深井钻井法施工技术研究欢迎登陆中煤特殊凿井网站：欢迎登陆中煤特殊凿井网站：第35页，本讲稿共35页