1、東北煤田地質(zhì)局一O七勘探隊(duì)綠灰?guī)r大口徑鉆井，我隊(duì)過去沒有這方面的施工經(jīng)驗(yàn)， 缺少專用鉆探工具。工程的工期要求緊，任務(wù)重。在這種情 況下，我們經(jīng)過反復(fù)研究，充分利用現(xiàn)有條件，和地質(zhì)設(shè)計(jì) 要求：該孔設(shè)計(jì)孔深300米。我們確定鉆孔結(jié)構(gòu)如下：0-15 米為松散的第四紀(jì)地層，孔徑650毫米，下入直徑500毫米 井口管，15-100米左右為侏羅紀(jì)砂，礫巖和石巖二迭紀(jì)煤系 地層，孔徑450毫米鉆到40米，380毫米鉆到100見綠灰?guī)r， 下入直徑377毫米與直徑325毫米鏈接到一起的異徑套管并止水，然后換直徑200毫米鉆頭鉆進(jìn)至終孔。同一般資源勘 探鉆孔比較，該孔的特點(diǎn)是孔徑大，所轄套管多，因此在施 工中技術(shù)

2、要求與一般巖心鉆探有所不同。設(shè)計(jì)制造如下鉆探 工具。一、鉆具結(jié)構(gòu)由于鉆孔直徑大，相對(duì)的鉆具直徑小，鉆具在回轉(zhuǎn)過程 中的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性差。孔徑大，鉆頭取巖石阻力大，鉆具 受扭矩也大。同時(shí)對(duì)孔斜要求亦高，否則將給下套管帶來困 難。所以對(duì)鉆具的要求特別是粗徑鉆具，要具備長(zhǎng)，剛，粗， 重，直的良好特性。長(zhǎng)：就是粗徑鉆具要有合適的長(zhǎng)度；既要有良好的導(dǎo)向 性，而又不因長(zhǎng)度增加使其剛度降低。剛上就是保證在大壓力，大扭矩負(fù)荷下，鉆具不發(fā)生變 形彎曲，其材質(zhì)最好使用表面淬火的厚壁巖心管ZG50。粗：巖心管接頭外徑應(yīng)適當(dāng)增大，以增加巖心管的導(dǎo)向 作用，或使用扶正器(見圖一)，扶正器一般用鉆鋌本體， 外面焊4-6條

3、長(zhǎng)肋骨片，肋骨片外刃里鑲 YG8硬質(zhì)合金 (T110)，其直徑一班略小于鉆頭外徑，連接在巖心管接頭上 端。在鉆進(jìn)中對(duì)鉆頭起扶正和導(dǎo)向作用，防止孔斜，并能保 證鉆頭工作穩(wěn)定，受力均衡，利于延長(zhǎng)使用壽命。重：為改善鉆具工作條件，要增加粗徑鉆具重量，最好 采用加重管或鉆鋌加壓，保證鉆具垂直，使鉆具在回轉(zhuǎn)重沿 鉆孔軸線擺動(dòng)的幅度變小，因而可提高鉆具的剛性，增加鉆 具回轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。利于防止鉆孔歪斜，減少鉆桿折斷事故， 提高鉆進(jìn)效率。由于受材料所限，我們采用了鉆鋌加壓，下 部采用粗鉆鋌加扶正器，鉆鋌長(zhǎng)度的選擇，應(yīng)確保中和點(diǎn)落 在鉆最上。直：鉆進(jìn)鉆具必須筆直，鉆具鏈接厚其軸線必須同心。 我們選用的鉆具結(jié)構(gòu)規(guī)

4、格（如圖二示）。三、鉆進(jìn)工具根據(jù)地質(zhì)巖性特點(diǎn)和現(xiàn)有條件下，我們應(yīng)采取了先用小徑 取心鉆進(jìn)，然后逐級(jí)擴(kuò)孔的方法。設(shè)計(jì)如下鉆具1、小徑取心鉆進(jìn)：采用針狀合金自磨鉆頭（圖三）在直 徑168毫米鉆頭體上，焊8-12組肋骨片，夾鑲針狀合金（直 徑2X15毫米）。這種鉆頭的特點(diǎn)是：合金藏于肋骨片中， 底刃處于微露狀態(tài)，增強(qiáng)了抗掰能力和耐磨性，適應(yīng)性廣。 就是在礫巖層中鉆進(jìn)也取得了較好的效果，即使合金破碎， 掉下來的也是極小的碎礦，對(duì)鉆進(jìn)亦無影響，使孔底保持清 潔。2、擴(kuò)孔鉆進(jìn)：先用直徑168毫米鉆具鉆到綠灰?guī)r頂板， 然后采用玉米式鉆頭（圖四）分兩次擴(kuò)孔。第一次擴(kuò)孔孔徑擴(kuò)到380毫米，深度100米，第二次孔

5、徑擴(kuò) 到直徑450毫米，深度40米。為了保證擴(kuò)孔工作順利進(jìn)行 和鉆孔質(zhì)量。必須擴(kuò)孔鉆進(jìn)中，于鉆擴(kuò)孔鉆頭下端鏈接直徑 168毫米鉆具導(dǎo)向，上端連接同徑扶正器。扶正器（圖五） 用直徑168毫米巖心管做主體。管焊6條肋骨片。為保證組 鉆具的牢固性，上下均用絲扣連接后，再用電焊焊牢。擴(kuò)孔 鉆具結(jié)構(gòu)（圖六）。四、套管的選擇因受設(shè)備限制、無法加工絲扣，故采用焊接方法。每根 套管上割2個(gè)直徑80mm對(duì)稱的圓孔，中間穿直徑68mm鉆 鋌拴上鋼絲繩便于下降和提升。套管接頭處進(jìn)行二次焊接， 關(guān)外焊接10X50X200mm肋條四根，以增加防斷能力為使 焊接管垂直，為便于找正焊接將切割處切成三角形（如圖七）。 我們采

6、用的焊接加筋的方法，其套管允許下降的最大深度計(jì) 算如下：qm式中：Q= FQa（kg）套管強(qiáng)度F= K D + d cm2 ）焊縫面積2D套管外徑（cm）, d套管內(nèi)徑（cm）S套管一壁厚（cm）, p系一數(shù) 取0.76鋼一的屈服強(qiáng)度，取D4045號(hào)鋼號(hào)為32003400kg/cm2oq一套管單位長(zhǎng)度重量（kg/m）m一安全系數(shù) 取23,取決于焊接質(zhì)量。取：D=32.5cm, d=30.5cm, m=2.5, q=77.68kg/m9 =0.7, 6 =3200kg/cm2代入上式L _ FqO _ 0.7 X 3200 X 49.45 _571mqm 77.68 x 2.5 依上式計(jì)算得知，選直徑325 X 10mm套管，對(duì)焊后焊縫 允許下入得最大深度為571米滿足300米要求。為保證套管