我国钻井法凿井施工技术的发展现状与前景展望

摘　要：钻井法凿井作为立井井筒施工的特殊凿井重要工法之一，在我国的矿井建设中起着非常重要的作用。本文简要介绍了我国近年来钻井法在设备和施工工艺、井壁设计等方面的改进和提高，并对钻井法施工工艺进行了分析，对目前钻井工艺存在的不足之处提出了个人的看法和思路。

关键词：钻井法凿井；泥浆处理
　　钻井法凿井作为立井井筒施工的特殊凿井重要工法之一，在我国的矿井建设中起着非常重要的作用。它具有地层适应性强，安全、质量好、机械化程度高、劳动强度低、造价低、节能环保等特点。因此在中国的立井井筒建设中得到了广泛推广应用，并取得了良好的经济和社会效益。
二、钻井法凿井施工技术的发展过程及现状
　　1、钻井设备：
　　1.1钻井设备的发展过程
　　在我国钻井法凿井40多年的发展过程中，钻井设备的发展大体可分为三个阶段：
　　第一、1963～1973年石油设备配套的钻井机钻井阶段；
　　我国钻井法凿井从上世纪50年代开始研究，中间试验立井钻井机ZZS-1在原ZJ-130型石油钻机的基础上，对其进行了配套和改造。绞车Y2-4-5型，原为柴油机机拖动改为用交流电动机（功率180kW），转盘Y7-520-2型，原为柴油机机拖动改后用100kW直流发电机组拖动。
　　第二、1973～1982年为使用专用钻井机阶段；
　　由于钻井法凿井适应性好，从而得到了迅速的推广，钻井设备也不断增加，在ZZS-1型钻井机的基础上，国内又陆续研制了MZ-Ⅰ，MZ-Ⅱ和YZ-1型钻井机，但仍不能满足工程的需要，故又设计制造了专用钻井机，这些钻机在性能上大大提高，最大提升力可达3200KN，扭矩可达294 KN·m。钻井深度大大提高到300～508m不等；钻井直径φ4.1m～φ9.0m。第三、1982～至今  为钻井设备和工艺逐步完善和提高阶段。
　　随着钻井设备的不断更新和新技术新工法的应用，钻井法凿井技术得到了极大地发展。在此阶段，我国引进了德国WIRTH公司生产的L40/800钻井机，此钻机由于安装简便，操作方便，钻进速度快，很快被推广应用。在进入21世纪后，为适应煤矿井筒建设的需要，中煤特殊凿井（集团）有限责任公司对AS-9/500型、L40/800型钻机进行了改造，使其在钻井直径、提升能力、扭矩、控制系统方面得到了很大地提高。同时从2004年开始，着手研制能力更大的新型钻机。先后研制出AS-12/800型钻机、AD120/900型钻机和AD130/1000动力头型钻机。钻机在性能上大大提高，最大提升力可达7000KN，扭矩可达600KN·m，钻井深度可达1000m，钻井直径φ13m。在些阶段共钻煤矿井筒51个，最大钻井直径10.8m，最大钻井深度660 m，井壁最大厚度为1000mm，混凝土最大标号为C75，成井最大直径8.3m，全断面钻进最大直径7.7m，创造了一钻成井施工工艺。其中井深超过400m的井筒有18个。
　　1.2立井钻井法施工设备的研究方向
　　在中国的新井建设中，尤其在山东、安徽、河南、河北等省，新建矿井的煤层都处于600m以上、甚至达到800m深厚表土地层的覆盖之下，井筒建设深度更达1000米以上，井筒建设面临着穿越深厚不稳定表土地层的现实问题。2、钻井工艺：
　　2中国钻井工艺的发展过程
　　在钻井工艺的发展上，中国也先后经历了这几个阶段：
　　初期研究阶段：采用以“转盘拖动, 减压钻进; 一次超前, 分级扩孔, 泥浆护壁, 反循环洗井,井场预制井壁悬浮下沉, 壁后充填水泥浆固井（外管）”为基本内容的施工工艺。
　　稳定发展阶段：在初期阶段的基础上，采用了以抱钩升降、转盘旋转无级调速, 恒钻压自动给进,钻进参数控制台面自动显示, 集中操作和超声波测斜等一系列先进技术为内容的施工工艺。
　　逐步提高阶段：在稳定发展阶段的基础上，采用油缸升降、动力头旋转无级调速，PLC控制，并级钻进，漂浮充填，钻井泥浆固化处理等先进工艺，加大了钻机的能力，提高了钻井速度，减少了辅助作业时间，提高了钻井效率。
　　根据我国钻井法施工多年的发展历程，我们知道影响钻井法发展的主要问题有：⑴、综合成井速度；⑵、岩石钻进问题；⑶、环保问题。
　　综合以上问题，我们已经开展了一定的研究工作，特别是在泥浆固化处理的研究上取得了可喜的成绩，目前泥浆固化处理技术已经得到了推广应用，解决了钻井法施工的环保问题。所以在中国制约钻井法发展最根本的问题是综合成井速度问题。要解决好以上问题，作者认为必须要从以下几个方面进行研究：①、钻机及辅助设备的能力；②、岩石钻进钻具的研制；③、泥浆循环能力和效率的问题。
　　三、钻井法凿井施工技术的前景展望
　　钻井法施工技术的发展方向是以国内外立井井筒建设的需求为前题。目前国内立井井筒建设主要的需求是以深度在700m以上、软岩钻进、大直径、快速成井为主要特征。针对这些需求，钻井法施工目前主要要解决好深井支护的基础理论、岩石快速钻进技术、大断面钻井高效洗井技术、特大型钻井机等的研究。四、结语
　　四、结语
　　钻井法凿井作为一种立井井筒施工的特殊凿井重要工法，在我国经过长期研究发展，其技术已达到相当先进的程度，但为了适应新形势下井筒建设的需求，其技术仍有许多需要进行提高和发展的地方，我相信，通过我国广大钻井施工技术人员的共同努力，钻井法凿井技术一定会很快得到进一步的提高。
参考文献：
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