[科普中国]-竖井钻井法掘进

竖井钻井法掘进是指用大直径钻机钻凿出井筒的作业。它是地质钻探和石油钻井技术与矿山竖井建设工艺相结合的特殊凿井方法。其特点是用钻井设备钻一个按设计要求的直径和深度的井筒，钻进和支护过程都是机械化施工，操作人员在地面工作。荷兰工程师霍尼格曼于1894年最先将钻井法应用于矿井建设。最初钻井法应用于水文地质复杂的软岩条件下，20世纪60年代开始在中硬和坚硬岩石中钻凿直径小于5m，深度为1000-1200m的竖井。90年代美国在抗压强度为200MPa的硬岩中钻井。一般平均成井速度为100m/月。中国钻井法的工业性试验于1969年获得成功，在竖井掘进中采用转盘式钻机掘进井筒，钻井直径一般为4.3-7.4m，最大为9.3m。钻井深度一般为82-308m最大深度为508.2m。成井偏斜率为0.25%-1.98%，个别的达2. 74%。

简介竖井钻井法掘进是指用大直径钻机钻凿出井筒的作业。它是地质钻探和石油钻井技术与矿山竖井建设工艺相结合的特殊凿井方法。其特点是用钻井设备钻一个按设计要求的直径和深度的井筒，钻进和支护过程都是机械化施工，操作人员在地面工作。荷兰工程师霍尼格曼于1894年最先将钻井法应用于矿井建设。最初钻井法应用于水文地质复杂的软岩条件下，20世纪60年代开始在中硬和坚硬岩石中钻凿直径小于5m，深度为1000-1200m的竖井。90年代美国在抗压强度为200MPa的硬岩中钻井。一般平均成井速度为100m/月。中国钻井法的工业性试验于1969年获得成功，在竖井掘进中采用转盘式钻机掘进井筒，钻井直径一般为4.3-7.4m，最大为9.3m。钻井深度一般为82-308m最大深度为508.2m。成井偏斜率为0.25%-1.98%，个别的达2. 74%1。

凿井工艺主要包括破碎岩石，将岩屑排至地面、砌筑井壁及壁后充填。井筒钻进时井内充满洗井液。洗井液将岩屑排至地面外，还将岩土层的孔隙充塞、固结。岩层表面形成保护膜以提高井帮的稳定性。在地面经水力旋流器、振动筛、沉淀池将洗井液净化，净化后的洗井液再重新使用。钻凿大直径深井时，为避免钻机功率过大。减少提升荷载和扭矩，可采用分阶段扩孔钻进法。通常，井筒钻完再进行井壁施工。井壁多采用钢筋混凝上和钢板预制成井壁筒再组装而成。井壁施工分漂浮下沉法和分节安装法两种。中国多用漂浮下沉法2。

井壁井壁由壁筒、筒底两部分组成，井壁不断接长时，由于浮力大于井壁自重，必须向井壁内灌注配重水。井壁一沉到底后，经管路向并壁后环形空间注入比重大于洗井液的充填材料，自下而上将泥浆置换出来。充填材料凝固后起固结井壁及封水作用。常用的充填材料是水泥砂浆。钻井法的进一步发展。要求改进与提高刀具质量，改进轴承密封技术，应用高压水射流钻头和高功率电子束钻头，研究防止井筒偏斜、测井与纠偏设备与方法，解决钻井工艺参数优化及钻机定型化和标准化等问题3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学