一、问答题1. 钻铤有哪些作用?
钻铤的作用:在钻进时,将其连接在岩芯管上部,靠它的重量给孔底加压,这样不仅可使上部钻杆处于减压给进(拉伸)状态,提高钻具的稳定性,减少钻杆、接头的磨损,而且更主要的是可用它防止孔斜。
2. 风马达使用注意事项有哪些?
(1)风马达操作前,必须保证润滑;
(2)风马达与胶管连接必须牢固;
(3)风马达与胶管连接前应仔细清理胶管,可打开管路气阀若干秒,用压缩空气吹净胶管再连接;
(4)发现风马达运转不正常时,则应停止工作,进行检修,并严禁在工作面大拆大卸。
3. 钻机起动前的检查与维护有哪些内容?
(1)检查操纵系统、制动装置、摩擦离合器、锁紧机构、分动机构等的作用是否灵活可靠,必要时进行调整;
(2)检查润滑系统是否按规定加注了润滑油;
(3)必须等动力机运转正常后,才能开动钻机及附属机械。
4. 钻探中对钻杆有哪些要求?
(1)钻杆内外表面有裂纹、折叠、扭转等,表面凹凸超过外径允许公差;
(2)钻杆磨损,外径小于47mm,深孔钻进时钻杆外径小于48mm;
(3)钻杆弯曲严重,如内加厚钻杆的弯曲度超过1mm/m,外加厚钻杆弯曲度超过1.5mm/m,金刚石钻进的钻杆弯曲度超过0.75mm/m,金钢石钻进的钻杆弯曲度超过0.75mm/m时。同时,还要求钻杆连接部位密封性好,不漏水;对中性好;螺纹连接松紧要恰当等。
5. 矿井排水井钻探中钻机的安装有什么步骤?
矿井排水井钻探中钻机的安装步骤有:
(1)打基座螺孔。
(2)安装钻机,钻机安装应周正水平、立轴中心与天车、井孔中心三点成一垂线,钻机前后高差不大于±1mm,并固紧机座螺母。
(3)安装水泵,矿井排水井一般多设计在主井附近与井下泵房相对应的位置,受地面建筑物限制,水泵与钻机可采取就近分开安装。采用双泵供浆时,两台泵可并排安装,吸水龙头应浸入泥浆池的3/4处,以便继续安全泵浆。
(4)安装绞车,1.5t拉力绞车是代替拧管机用于拧卸钻具丝扣的专用设备,用它拧卸钻具省时省力,是大口径钻探不可缺少的设备。
6. 在钻进过程中,遇到什么情况时,应及时测量井孔弯曲(测斜)?
(1)孔深100m以内每隔25m,孔深超过100m以后每隔50m和终孔后;
(2)岩层变化或发现孔斜征兆时;
(3)井孔换径后钻进3~5m或扩孔结束时。
7. 简述硬质合金钻进的特点。
(1)操作简单,在软至中硬岩层中钻进效率高、质量好,而且孔内事故较少;
(2)应用范围不受孔深、孔径和钻孔方向的限制;
(3)硬质合金钻头铆焊工艺简单、修磨方便,成本费用较低。
8. 简述矿井排水井的钻探方法。
矿井排水井钻探根据现有设备能力和保证钻孔质量,可采用先打导向孔,再利用导向孔导向进行大口径多次扩孔的成井方法。施工中当采用小径穿过第四系至完整基岩时,应用陀螺仪测斜,达到要求后,经多级扩孔下大口径护壁管,然后换小径钻具顺导向孔继续钻到终孔井深,再次用陀螺仪检测井斜达到要求后,用大口径钻头扩孔至终孔,下通天排水管,最后固井成井。
9. 矿井排水井钻探中,采用牙轮钻头钻进卵石层的主要优点有哪些?
(1)牙轮无岩芯钻进,孔底无残留岩芯;
(2)孔壁稳定,不坍塌掉块,杜绝了重复钻进;
(3)牙轮钻头比合金钻头耐磨,纯钻率高。
10. 矿井排水井钻探钻头的选择应根据什么而定,它的原则是什么?
钻头的选择应根据所钻进的地层而定,一般原则为:
(1)冲积层中的卵石层采用紫色或红色球齿牙轮钻头;
(2)黏土、砂层选用三刮刀式无岩芯钻头;
(3)3~5级岩石选用灰色铣齿牙轮钻头,6~7级硬岩选用紫色、红色球齿或镶齿牙轮钻头。
11. 矿井排水井钻探中,如何下浮力管,并应注意哪些事项?
下浮力管,可按钻机的提升能力来确定,一般在套管下到拉力表达到250kN后可接上带有浮力板的套管下入孔内,而后继续下管,当提升力减少到140~150kN时,即应采取边下管边向孔内(套管内)注水,以保持下管顺利,吊起容易。用此方法,将一根根护壁管和排水管下入孔内。
二、分析说明题1. 为什么钻杆在使用前要经过热处理,请分析说明原因。
所有的钻杆都要经过热处理后才能使用,因为钻杆多为冷拔无缝钢管,在冷拔过程中形成的残留应力需要经过适当的热处理才能消除;同一种钢材的机械性能只有经过适当的热处理才能充分地得到提高。钻杆的热处理,要根据钢种的不同和所要求达到的性能而定,可采用正火、正火加回火、调质和表面淬火等,用得比较多的是调质处理,即淬火后再经高温回火。目前已经有相当数量的地质勘探队使用经高频淬火的钻杆,其表面硬度、耐磨性和刚度都有较大幅度地提高,使用寿命成倍延长。
2. 为什么说提高钻杆质量、改善钻杆的工作条件是一个必须引起重视的问题?
钻杆在钻孔中的受力情况是十分复杂的。它既要承受拉伸、压缩、扭转、弯曲等外力的联合作用,同时又因受到与孔壁摩擦、钻孔弯曲造成钻杆变形、设备技术状况差、钻机安装不稳、岩层破碎等外界因素的影响,产生振动,使钻杆所处的工作状况极为恶劣。据有关部门统计,因钻杆折断而引起的事故,占钻探事故总数的80%左右。因此,如何提高钻杆质量,改善钻杆的工作条件,合理地选用钻杆并延长其寿命,已经成为一个必须引起重视的问题。
3. 立轴式岩芯钻机使用万向轴传动的优点是什么?
使用万向轴传动的优点是可以降低变速箱与分动箱传动轴装配时的同轴度要求;由于万向节间是花轴联接,拆装变速箱方便、快捷。
4. 影响钻孔自然弯曲的地质因素有哪些?
影响钻孔自然弯曲的地质因素有:
(1)岩石的各向异性。从不同方向钻入岩石,钻孔的走向是不同的。从同一方向钻入产状不同的某种岩石,钻孔也会发生弯曲。
(2)软硬不均匀的层状岩石,即使其产状平稳也会因孔底平面上岩石软硬不均而发生孔身弯曲。
(3)地层倾角。直孔钻进中,当地层倾角小于45°时,钻孔将会向上弯曲;当地层倾角大于60°时,钻孔将顺着地层倾斜面下滑。当地层倾角在45°~60°,钻孔会弯曲,但其弯曲方向是不稳定或不确定的。
5. 钻进效率低的原因及处理方法是什么?
造成钻进效率低的原因有:岩石致密坚硬;钻头选择不当;钻头内径过度磨损造成岩芯堵塞;卡簧损坏,阻碍岩芯进入;内管损伤变形,阻碍岩芯顺利进入等。处理方法:提出内管总成,检查卡簧、卡簧座和内管。如无问题再提钻检查钻头和分析钻进规程。如钻头打滑,有条件时可换用带液动锤的绳索取心钻具;没有此条件时,暂时换用普通双管(钻头薄壁)钻进,有助于提高钻进效率。
6. 升降钻具的操作要点是什么?
升降钻具操作要点有:
(1)升降机操作是升降工序的主要岗位,操作者要注意作业时的整体情况,适时与孔口及塔上联络配合,保证升降作业安全顺利地进行。
(2)操作时应精力集中,上看提引器,下看孔口台,不得分散精力或擅离岗位。
(3)操作时两手不得离开操纵手把,升降过程中不得用手扶摸钢丝绳。
(4)一般情况下两个手把不能同时下压,以免损伤机件。只有在孔深钻具很重时,才允许利用提升手把辅助制动。
(5)卷扬速度要适当,转速过高时控制难度大,易产生跳动。
(6)制带与制圈的结合要均匀有度,制动力渐增,避免猛提、猛刹。
(7)掌握好手把扳动时机,力求提动距离和停止位置恰到好处。
(8)掌握孔内情况,在套管底部、换径处、掉块、探头石部位,或上回次岩芯中途脱落时,要注意控制升降速度。
三、论述题1. 如何对钻机进行维护保养?
(1)班维护保养:①将钻机外表面擦拭干净,并注意钻机底座滑道、立轴等表面的清洁和良好润滑;②检查所有外露螺栓、螺母、保险销钉等是否牢固可靠;③按润滑要求加注润滑油或润滑脂;④检查变速箱、分动箱及液压系统油箱的油面位置;⑤检查各处的漏油情况并视情况加以处理;⑥消除在本班内发生的其他故障。
(2)周维护保养:①彻底进行班维护保养所要求的项目;②清除卡盘及卡瓦齿面上的污垢、泥土;③清理干净抱闸内表面的油、泥等;④排除在本周内发生的故障。
(3)月维护保养:①彻底进行班、周维护保养所要求的项目;②卸开卡盘,清洗卡瓦及卡瓦座,如有损坏应及时更换;③清洗油箱内过滤器,更换变质或被脏污了的液压油;④检查各主要零部件的完好情况,如有损坏应及时更换,不可带伤工作;⑤彻底消除在本月内发生的故障;⑥若钻机长期不使用,各表露部分(特别是加工表露面)应涂以润滑脂。
2. 论述钻机的发展趋势。
(1)超深钻机的设计和制造。近年,随着国内外石油钻井市场的火爆,深井、超深井逐渐增多。
(2)高转速、绳索取芯连续钻进的金刚石钻机的继续研究和制造。
(3)工程钻机的大口径、多功能方向的发展。近年来研发的旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械,广泛用于市政建设、公路桥梁、高层建筑等基础施工工程,配合不同钻具,适应于干式、湿式及岩层的成孔作业。旋挖钻机具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高及多功能等特点。
3. 钻杆是钻具中最主要而又最容易损坏的部分。根据有关资料介绍,造成钻杆损坏的主要原因是钻杆弯曲,减少钻杆弯曲,应采取哪些措施?
减少钻杆弯曲是合理使用钻杆的一个重要环节,主要措施是:
(1)必须严格按钻进规程要求,根据孔深、孔径选用钻杆;
(2)必须控制钻杆与钻孔的环状间隙,这是减少钻杆弯曲、改善工作条件的好措施;
(3)经常检测钻杆弯曲情况,发现有弯管必须换下,弯曲不严重的钻杆,矫直以后可继续使用;
(4)钻塔上的立根靠架和中间支撑,要根据立根长度正确设置,尤其是不能缺少中间支撑,这样可有效地防止摆放时发生弯曲;
(5)装卸钻杆要注意,不准随意投掷,堆放时应平整,较长的单根,中间要垫平,防止钻杆弯曲。
4. 钻头非正常磨损有哪些情况,分析造成这种磨损的原因?
正常磨损底唇呈圆弧形,有麻痕均匀分布。下列情况为不正常磨损:
(1)底唇光滑,造成这种磨损的原因是水大、缺砂,底唇直接接触岩石。
(2)底唇喇叭状,略向外张,表面光滑,造成这种磨损的原因是水大或缺砂,底唇与孔底及岩芯直接摩擦。
(3)底部呈外锥形,锥面光滑,造成这种磨损的原因是钻压大,水小或水口失去导砂能力所致。
(4)底唇呈内外锥形,锥面光滑。造成这种磨损的原因是岩石硬,孔底缺砂或水量大,转速高。
(5)钻头内壁磨薄,造成这种磨损的原因是岩芯堵塞。
(6)钻头壁有蝌蚪形或其他异样伤痕,造成这种磨损的原因是钻头曾经为钢粒或碎合金卡夹。
(7)钻头底部出现台阶,造成这种磨损的原因是孔底钢粒已近耗光,仅近水口处尚能导入一点,故有麻痕且磨损较大,因而形成台阶。
5. 矿井排水井钻探中,在打定点孔工艺方面,为控制井孔垂巷方向孔斜不超过5‰,顺巷方向不大于8‰,主要采用了哪些技术措施?
(1)利用孔斜自然规律确定地面开孔井位。实践证明,在相同地质条件下,即使孔径、孔深不同,但所钻进孔偏斜方向基本一致,均向地层倾斜相反方向偏斜。
(2)建筑好混凝土面地基,安正安平钻塔、钻机,混凝土面地基应认真用仪器测平,四边与四角高低差不超过±3mm。
(3)配足加重钻具,控制好钻进压力。组配钻具,采用悬吊减压钻进方法,轴心压力一般应为粗径钻具的1/5~1/4。
(4)扩孔钻进时配用与扩孔钻头同径的扩孔扶正器,扩孔扶正器系采用10mm厚钢板,长0.8—1.2 m,卷成圆筒,在其上下端用
88mm割制的短钻铤做为轮辐焊于
68mm的短钻铤上,而后连接在粗径钻具的中上部。
6. 下大口径护壁管和排水管是施工矿井排水井的又一项重要程序,请问下管前需要做哪些准备工作?
(1)认真检查管材规格质量,对每次下入的管材,应提前15~20天运抵现场,单根排开,由技术人员与现场老工人组成的技术质量检查组一根一根地进行检查。
(2)编录下管序号,在下管前将所下管材按下入的先后排上序号。
(3)焊好加强拉筋,为了加强两管对接焊缝拉力,待两管接缝焊好后,在焊缝的垂向以均布形式焊4~6条长180~200mm、厚8~10mm、宽40~50mm的拉筋,增加焊缝拉强。
(4)割好穿杠孔,大口径管材,由于口径大、管壁薄、管口多成椭圆,因此,多采用割孔穿杠钢绳牵引下管方法下管。
(5)焊好固井注浆逆止阀、减压浮力板。下管时以增加浮力、减轻管子质量和固井注浆时使用。
(6)检查调整提升系统,准备好穿杠、钢丝套和井口垫木。
7. 简述反井钻机的工作原理。
反井钻机工作原理是通过钻机的动力头带动钻杆及钻头旋转,导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀沿井底岩石工作面作纯滚动和微量滑移。同时,主机油缸产生的轴向拉、压力,也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上,使导孔钻头或滚刀在钻压的作用下滚动,产生冲击载荷,使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切,破碎岩石。被破碎的岩石在导孔钻进时被正循环的洗井液冲洗到钻孔外,在扩孔时直接落到下水平巷道,导孔钻进时钻杆不断加长,从上水平到钻透的下水平。扩孔钻进时不断拆下钻杆,直到钻杆拆完,扩孔钻头从下水平拉到上水平为止。
8. LM系列反井钻机的主要特点是什么?
LM系列反井钻机的主要特点是:
(1)钻机是防爆型,可以用于含有可燃气体的地下矿山;
(2)钻机采用全液压驱动,结构紧凑、体积小、质量轻,便于井巷内的运输、安装和工作;
(3)主机液压系统简单可靠,操作容易,大部分液压元件及密封件与井下综采设备通用,便于维修;
(4)钻杆丝扣采用API标准,通用性强,寿命长;
(5)钻机配有多种防斜装置,保证了良好的钻孔精度;
(6)钻进工序全部为机械化作业,操作简单、安全,改善了工人的劳动环境,提高了工作效率;
(7)导孔钻机可采用泥浆、清水、压风洗井,适用于不同的地质条件。