矿山钻井法钻进

根据钻机能力和井筒直径的不同，分为一次全断面钻进和先钻超前小孔然后分级扩孔钻进。在松软冲积层中多用刮刀或长齿滚刀，软岩中用楔齿滚刀，硬岩中用盘形滚刀和球齿滚刀。刀具在钻头自重作用下压入岩石，旋转、挤压、剪切、破坏岩石。影响钻进速度的主要因素是钻压、转速和洗井净度。钻头重量作用在刀具上的垂直压力称钻压，其大小由刀具压入岩石的条件决定。通常楔齿滚刀常用长度比压，即刀具与岩石接触的单位长度上的压力；球齿滚刀常用面积比压，即刀具与岩石接触的单位面积上的压力。为保证钻井垂直度，常使钻头处于半悬吊状态，仅用钻头在洗井液中重量的40～60%作为钻压钻进，称减压钻进。刀具破岩的速度随钻头转数的增加而加快。转数受钻头外缘线速度、刀具允许自转速度与转盘扭矩约束。钻头外缘线速度因护壁要求，在流砂层一般小于或等于0.7m/s，土层中小于或等于1.5m/s，基岩一般小于3m/s。

包括钻具、提吊系统、旋转系统、洗井系统及其他辅助设施。钻具由钻头和钻杆组成，用于破岩和传递转矩，钻头刀盘上镶嵌不同形式的刀具。钻具由钻塔和提升设备组成的提吊系统下放或提吊。旋转系统通过转盘转动钻杆。洗井系统驱动洗井液(见钻井流体)循环流动，冲洗岩渣并保护井壁。此外还有起重、打捞和测井仪表等辅助设备。钻井的主要工序是钻进、洗井和支护。中国矿山钻井机起初由石油钻机(见钻井设备)改装而成，以后制造出ND-1型、BZ-1型、SZ-9/700型等专用钻井机。苏联生产 Y3TM型扩孔钻井机，yKB型取心钻井机，美国生产CSD型钻井机，联邦德国生产L系列钻井机。

为减少岩渣重复破碎,提高钻井效果,要求较好的洗井净度。洗井液的性能、流量、流体的压力和钻头结构形式等,都对洗井净度有直接影响.土层钻进用泥浆作洗井液，其比重为1.15～1.25, 粘度17～25Pas，失水量每30分钟6～12cm,泥饼厚0.5～1.5mm,pH值7～9，胶体率≥97%，含砂量≤2～3%。在岩石中钻进时可用清水作洗井液。洗井方式一般采用洗井液自钻杆内流出的反循环方式，有的国家采用混合循环，正循环洗井仅用于小直径井筒钻进。反循环时由压气排液器（也称空气吸泥机）驱动洗井液循环流动，把岩屑带出井筒外。

使用预制钢筋混凝土、钢或复合井壁。常用悬浮下沉法下放井壁。通过一个特制的井壁锅底与井壁联接。各节井壁用钢制法兰盘和螺栓联结，法兰盘外侧焊接密实并涂以防水涂料，以防漏水。井壁下沉时，井筒内要适量灌水，以控制下沉速度。井筒外侧也要注水，以减小下沉时的摩擦阻力。沉至井底后，再进行壁后注浆充填。深井可分段下放井壁，分段注浆充填或在最后一次充填。2100433B

根据破岩方式的不同，常用的钻井方法有冲击钻井法、旋转钻井法和旋冲钻井法3种。

石油钻井工程冲击钻井法

又称顿钻钻井法，利用顿钻钻机（见石油钻机）使钻杆和钻绳产生上下往复动作，从而带动顿钻钻具在井内作上下往复动作，使顿钻钻头对井底进行冲击，破碎岩石，破碎后的岩石用捞筒捞到地面，然后再继续冲击钻进，如此往复，逐渐形成井眼。顿钻钻井法钻井具有钻井成本低、设备简单等优点，但由于工艺相对落后、钻速慢、不能用于钻较深的井和高压油气井等，现场已很少采用。

石油钻井工程旋转钻井法

通过地面动力设备（转盘、顶部驱动钻井装置或动力水龙头）或井下动力钻具使连接在钻柱底部的钻头连续旋转，同时利用接在钻头上部的一段钻柱（钻铤）的重力向钻头连续不断施加钻压，将岩石切削或碾压成碎屑，岩石碎屑由钻井流体不断地将其带到地面，并从钻井流体中分离出来。这种钻井方法较之冲击钻井法可大幅度提高钻井效率及适应各种复杂的井下地层情况，已替代冲击钻井法成为世界各地普遍使用的钻井方法。

在旋转钻井工艺技术研究过程中，形成了以下7项应用基础理论组成的学科：钻井岩石破碎力学、钻井岩石工程力学、钻井管柱力学、钻井流体化学、钻井流体力学、井下控制工程学和钻井技术经济学。这些工艺技术的发展大大提高了钻井效率。

石油钻井工程旋冲钻井法

在旋转钻井的基础上，再加上一个冲击器，使钻头在冲击动载和旋转的联合作用下破碎岩石的一种钻井方法。从实际使用结果看，这种钻井方法适用于钻硬岩石及深部地层，在浅部及泥页岩中较旋转钻井方法效果不明显，是对旋转钻井方法的一种补充。

钻井法是在地质和石油钻机的基础上发展成的。1850年德国开始用冲击钻钻井。1871年霍尼曼开始研制扩孔式钻井机，1884年获得专利权。到20世纪30年代，已在欧洲用霍尼曼钻井机钻成30条井筒，深度在80-512m，直径2-725m。1938年苏联开始采用钻井法，先后研制成YZTM型扩孔式钻井机、JKB型取芯钻井机、PT型涡轮钻井机、TM型潜入式钻井机和LM型掘井机组。美国于1910年开始引进钻井法，直至50年代有较大发展口中国于1969年开始使用钻井法，先后制造52型和AS型煤矿专用钻井机，到1985年止已建成35条井筒，总长累汁达7000m以上，在淮南潘集钻成一条直径9.3m、深508m的风井。