大直徑豎井鉆井工程技術發展分析

付鴻雨　蘇偉

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，能源需求量日益增加，行業技術也在此過程中得到了長足的發展，與當前的行業技術相比，大直徑豎井鉆井工程技術水平相對比較落后。對此，對大直徑豎井鉆井工程技術的現狀進行了分析，并展望了其未來的發展。

關鍵詞：大直徑豎井；鉆井工程；鉆井技術；能源

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0015-01

大直徑鉆井采用刀具破巖鉆井，一般以泥漿作為洗井液進行循環洗井，洗井液在重力的作用下進行護壁工作，最后結構物支護巖幫并固井。隨著科學技術的發展，大直徑鉆井工程技術振動噪聲大、設備結構復雜和容易發生故障等不足越來越明顯。為了適應新時代的發展需求，保證鉆井工程技術水平得以不斷提升，這就需要提供全新的理念，對大直徑鉆井技術的發展進行展望。

1 大直徑豎井鉆井的工作原理

大直徑豎井鉆井在鉆進時，鉆頭部分重量加到刀具上，把刀具壓入地層，使轉盤在方鉆桿的帶動下，轉頭旋轉破碎工作面，通常在井筒的直徑超過4 m時，采用多次擴孔的鉆進方式，以減少設備的功率和質量；鉆頭破碎下來的巖碴由洗井液沖到吸收口被吸入鉆桿，經鉆桿、水龍頭和排漿管排入沉淀池進行沉淀；壓縮氣體是洗井液的循環動力，洗井液對鉆井井幫有支護作用，在表土層中，護壁作用十分重要，常常作為選擇洗井液材料的主要依據。在井筒鉆至設計的直徑和深度后，通常在井口聯結后將地面預制好的井壁下沉到井內；然后通過壁后注漿，填充井壁與井幫之間的縫隙；最后排除井筒內的水，這樣整個鉆井工程就完成了。詳情見圖1.

2 大直徑豎井鉆機在我國的發展現狀

2.1 鉆井工程的發展

我國在20世紀50年代初期才開始研究鉆井法鑿井技術，大致可以分為3個發展階段：第一個階段，是采用石油鉆機對200 m以內深度的表土進行鉆鑿；第二個階段，是對煤礦專用的大直徑鉆井機進行開發研制，并推廣使用到表土比較厚、深度在200～300 m之間的礦井中；第三個階段，是研究兼有鉆鑿表土和巖石、深度在300～1 000 m的大直徑井筒，鉆井技術朝著大直徑、大深度的方向發展，鉆機能力也有了歷史性的飛越。

2.2 大直徑豎井鉆機的發展

我國對大直徑豎井鉆機的研究比較晚。1966年，我國通過改造ZZS-1型石油鉆機的配套設備，從而研制出我國的第一臺大直徑鉆機。21世紀以來，采掘工程得到了快速的發展，鉆井技術的發展方向主要有兩個：①催生了中型鉆機發展的小型淺表土井筒鉆井技術；②拓展了鉆井技術發展空間的深厚沖積地層井筒鉆井技術。我國的鉆井技術經過了將近幾十年的發展，積累了豐富的實踐經驗，提高了設備的研制能力和鉆井技術的水平，為采掘工程領域的飛速發展打下了良好的基礎。

2.3 大直徑豎井鉆井工程技術的發展

21世紀初期，在全世界范圍內，因建設新井和改建老井而增加的鑿井任務有上千余個?，F階段，由于受鉆機能力、地質條件等因素的限制，只有大約20%的井筒在施工中采用了鉆井法，這表明了鉆井法的實際應用還不夠廣泛。鉆井工程具有確保施工安全和質量、提高施工效率、降低工程費用和重視工程總體經濟效益的基本要求。

在經濟和科技的發展進程中，大直徑豎井鉆井技術的應用范圍愈加廣泛，促進鉆井技術的進步已成為現階段研究鉆井的主要內容。數字化、網絡信息化、自動化和集成化是建立數字化鉆井技術的基礎，機電一體化技術由計算機網絡進行自動化管理。數字化鉆井技術的研究對象是鉆井系統，理論基礎是鉆井技術、信息技術和計算機技術，研究平臺是鉆井設備控制技術和網絡通信技術。在上述的條件下，建立并集成系統、地質、信息和計算機的模型，以實現多維的技術表達，開發融合處理多種數據的功能。此技術在研究鉆井技術問題時，采用數字化方法，鉆井活動經過數字化處理后，技術系統就會由計算機網絡來管理。通過在鉆井中的應用，數字化鉆井技術可以實現合理化鉆井的成套綜合技術。

逐漸研究和發展的智能化鉆井技術，集成了導向鉆井、隨鉆測井等技術，組成了一個閉環鉆井的系統。智能化鉆井的參數測量技術，可以通過智能傳感器對井下鉆具的工作情況進行實時了解和掌控，實現安全、快速鉆井。

3 結束語

綜上所述，為了適應我國社會經濟的發展和能源資源的需求，對大直徑豎井鉆井技術進行了改造，使其朝著高科技、數字化的方向發展。這種發展方向是現階段行業發展的關鍵所在，是行業科學轉型的必經之路。但是數字化的鉆井技術是先進而又復雜的，需要長時間的努力和堅持，并進行充分的研究，以促進我國大直徑豎井鉆井技術水平的提升。

參考文獻

[1]陸黃生.綜合錄井在鉆井工程中的應用現狀與發展思考[J].石油鉆探技術，2011（07）.

[2]胡向志.鉆井工程在地面煤層氣開發中的作用[J].地質裝備，2011（08）.

〔編輯：李玨〕

Abstract： With the continuous development of our society and economy， increasing energy demand， industry technology also in this process has been considerable development， compared with the current industry technology； large-diameter shaft drilling engineering technology level is relatively backward. In this regard， the status of large-diameter shafts drilling engineering techniques were analyzed， and the prospects of its future development.

Key words： large diameter shaft； drilling； drilling technology； energy

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，能源需求量日益增加，行業技術也在此過程中得到了長足的發展，與當前的行業技術相比，大直徑豎井鉆井工程技術水平相對比較落后。對此，對大直徑豎井鉆井工程技術的現狀進行了分析，并展望了其未來的發展。

關鍵詞：大直徑豎井；鉆井工程；鉆井技術；能源

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0015-01

大直徑鉆井采用刀具破巖鉆井，一般以泥漿作為洗井液進行循環洗井，洗井液在重力的作用下進行護壁工作，最后結構物支護巖幫并固井。隨著科學技術的發展，大直徑鉆井工程技術振動噪聲大、設備結構復雜和容易發生故障等不足越來越明顯。為了適應新時代的發展需求，保證鉆井工程技術水平得以不斷提升，這就需要提供全新的理念，對大直徑鉆井技術的發展進行展望。

1 大直徑豎井鉆井的工作原理

大直徑豎井鉆井在鉆進時，鉆頭部分重量加到刀具上，把刀具壓入地層，使轉盤在方鉆桿的帶動下，轉頭旋轉破碎工作面，通常在井筒的直徑超過4 m時，采用多次擴孔的鉆進方式，以減少設備的功率和質量；鉆頭破碎下來的巖碴由洗井液沖到吸收口被吸入鉆桿，經鉆桿、水龍頭和排漿管排入沉淀池進行沉淀；壓縮氣體是洗井液的循環動力，洗井液對鉆井井幫有支護作用，在表土層中，護壁作用十分重要，常常作為選擇洗井液材料的主要依據。在井筒鉆至設計的直徑和深度后，通常在井口聯結后將地面預制好的井壁下沉到井內；然后通過壁后注漿，填充井壁與井幫之間的縫隙；最后排除井筒內的水，這樣整個鉆井工程就完成了。詳情見圖1.

2 大直徑豎井鉆機在我國的發展現狀

2.1 鉆井工程的發展

我國在20世紀50年代初期才開始研究鉆井法鑿井技術，大致可以分為3個發展階段：第一個階段，是采用石油鉆機對200 m以內深度的表土進行鉆鑿；第二個階段，是對煤礦專用的大直徑鉆井機進行開發研制，并推廣使用到表土比較厚、深度在200～300 m之間的礦井中；第三個階段，是研究兼有鉆鑿表土和巖石、深度在300～1 000 m的大直徑井筒，鉆井技術朝著大直徑、大深度的方向發展，鉆機能力也有了歷史性的飛越。

2.2 大直徑豎井鉆機的發展

我國對大直徑豎井鉆機的研究比較晚。1966年，我國通過改造ZZS-1型石油鉆機的配套設備，從而研制出我國的第一臺大直徑鉆機。21世紀以來，采掘工程得到了快速的發展，鉆井技術的發展方向主要有兩個：①催生了中型鉆機發展的小型淺表土井筒鉆井技術；②拓展了鉆井技術發展空間的深厚沖積地層井筒鉆井技術。我國的鉆井技術經過了將近幾十年的發展，積累了豐富的實踐經驗，提高了設備的研制能力和鉆井技術的水平，為采掘工程領域的飛速發展打下了良好的基礎。

2.3 大直徑豎井鉆井工程技術的發展

21世紀初期，在全世界范圍內，因建設新井和改建老井而增加的鑿井任務有上千余個。現階段，由于受鉆機能力、地質條件等因素的限制，只有大約20%的井筒在施工中采用了鉆井法，這表明了鉆井法的實際應用還不夠廣泛。鉆井工程具有確保施工安全和質量、提高施工效率、降低工程費用和重視工程總體經濟效益的基本要求。

在經濟和科技的發展進程中，大直徑豎井鉆井技術的應用范圍愈加廣泛，促進鉆井技術的進步已成為現階段研究鉆井的主要內容。數字化、網絡信息化、自動化和集成化是建立數字化鉆井技術的基礎，機電一體化技術由計算機網絡進行自動化管理。數字化鉆井技術的研究對象是鉆井系統，理論基礎是鉆井技術、信息技術和計算機技術，研究平臺是鉆井設備控制技術和網絡通信技術。在上述的條件下，建立并集成系統、地質、信息和計算機的模型，以實現多維的技術表達，開發融合處理多種數據的功能。此技術在研究鉆井技術問題時，采用數字化方法，鉆井活動經過數字化處理后，技術系統就會由計算機網絡來管理。通過在鉆井中的應用，數字化鉆井技術可以實現合理化鉆井的成套綜合技術。

逐漸研究和發展的智能化鉆井技術，集成了導向鉆井、隨鉆測井等技術，組成了一個閉環鉆井的系統。智能化鉆井的參數測量技術，可以通過智能傳感器對井下鉆具的工作情況進行實時了解和掌控，實現安全、快速鉆井。

3 結束語

綜上所述，為了適應我國社會經濟的發展和能源資源的需求，對大直徑豎井鉆井技術進行了改造，使其朝著高科技、數字化的方向發展。這種發展方向是現階段行業發展的關鍵所在，是行業科學轉型的必經之路。但是數字化的鉆井技術是先進而又復雜的，需要長時間的努力和堅持，并進行充分的研究，以促進我國大直徑豎井鉆井技術水平的提升。

參考文獻

[1]陸黃生.綜合錄井在鉆井工程中的應用現狀與發展思考[J].石油鉆探技術，2011（07）.

[2]胡向志.鉆井工程在地面煤層氣開發中的作用[J].地質裝備，2011（08）.

〔編輯：李玨〕

Abstract： With the continuous development of our society and economy， increasing energy demand， industry technology also in this process has been considerable development， compared with the current industry technology； large-diameter shaft drilling engineering technology level is relatively backward. In this regard， the status of large-diameter shafts drilling engineering techniques were analyzed， and the prospects of its future development.

Key words： large diameter shaft； drilling； drilling technology； energy

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，能源需求量日益增加，行業技術也在此過程中得到了長足的發展，與當前的行業技術相比，大直徑豎井鉆井工程技術水平相對比較落后。對此，對大直徑豎井鉆井工程技術的現狀進行了分析，并展望了其未來的發展。

關鍵詞：大直徑豎井；鉆井工程；鉆井技術；能源

中圖分類號：P634 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0015-01

大直徑鉆井采用刀具破巖鉆井，一般以泥漿作為洗井液進行循環洗井，洗井液在重力的作用下進行護壁工作，最后結構物支護巖幫并固井。隨著科學技術的發展，大直徑鉆井工程技術振動噪聲大、設備結構復雜和容易發生故障等不足越來越明顯。為了適應新時代的發展需求，保證鉆井工程技術水平得以不斷提升，這就需要提供全新的理念，對大直徑鉆井技術的發展進行展望。

1 大直徑豎井鉆井的工作原理

大直徑豎井鉆井在鉆進時，鉆頭部分重量加到刀具上，把刀具壓入地層，使轉盤在方鉆桿的帶動下，轉頭旋轉破碎工作面，通常在井筒的直徑超過4 m時，采用多次擴孔的鉆進方式，以減少設備的功率和質量；鉆頭破碎下來的巖碴由洗井液沖到吸收口被吸入鉆桿，經鉆桿、水龍頭和排漿管排入沉淀池進行沉淀；壓縮氣體是洗井液的循環動力，洗井液對鉆井井幫有支護作用，在表土層中，護壁作用十分重要，常常作為選擇洗井液材料的主要依據。在井筒鉆至設計的直徑和深度后，通常在井口聯結后將地面預制好的井壁下沉到井內；然后通過壁后注漿，填充井壁與井幫之間的縫隙；最后排除井筒內的水，這樣整個鉆井工程就完成了。詳情見圖1.

2 大直徑豎井鉆機在我國的發展現狀

2.1 鉆井工程的發展

我國在20世紀50年代初期才開始研究鉆井法鑿井技術，大致可以分為3個發展階段：第一個階段，是采用石油鉆機對200 m以內深度的表土進行鉆鑿；第二個階段，是對煤礦專用的大直徑鉆井機進行開發研制，并推廣使用到表土比較厚、深度在200～300 m之間的礦井中；第三個階段，是研究兼有鉆鑿表土和巖石、深度在300～1 000 m的大直徑井筒，鉆井技術朝著大直徑、大深度的方向發展，鉆機能力也有了歷史性的飛越。

2.2 大直徑豎井鉆機的發展

我國對大直徑豎井鉆機的研究比較晚。1966年，我國通過改造ZZS-1型石油鉆機的配套設備，從而研制出我國的第一臺大直徑鉆機。21世紀以來，采掘工程得到了快速的發展，鉆井技術的發展方向主要有兩個：①催生了中型鉆機發展的小型淺表土井筒鉆井技術；②拓展了鉆井技術發展空間的深厚沖積地層井筒鉆井技術。我國的鉆井技術經過了將近幾十年的發展，積累了豐富的實踐經驗，提高了設備的研制能力和鉆井技術的水平，為采掘工程領域的飛速發展打下了良好的基礎。

2.3 大直徑豎井鉆井工程技術的發展

21世紀初期，在全世界范圍內，因建設新井和改建老井而增加的鑿井任務有上千余個?，F階段，由于受鉆機能力、地質條件等因素的限制，只有大約20%的井筒在施工中采用了鉆井法，這表明了鉆井法的實際應用還不夠廣泛。鉆井工程具有確保施工安全和質量、提高施工效率、降低工程費用和重視工程總體經濟效益的基本要求。

在經濟和科技的發展進程中，大直徑豎井鉆井技術的應用范圍愈加廣泛，促進鉆井技術的進步已成為現階段研究鉆井的主要內容。數字化、網絡信息化、自動化和集成化是建立數字化鉆井技術的基礎，機電一體化技術由計算機網絡進行自動化管理。數字化鉆井技術的研究對象是鉆井系統，理論基礎是鉆井技術、信息技術和計算機技術，研究平臺是鉆井設備控制技術和網絡通信技術。在上述的條件下，建立并集成系統、地質、信息和計算機的模型，以實現多維的技術表達，開發融合處理多種數據的功能。此技術在研究鉆井技術問題時，采用數字化方法，鉆井活動經過數字化處理后，技術系統就會由計算機網絡來管理。通過在鉆井中的應用，數字化鉆井技術可以實現合理化鉆井的成套綜合技術。

逐漸研究和發展的智能化鉆井技術，集成了導向鉆井、隨鉆測井等技術，組成了一個閉環鉆井的系統。智能化鉆井的參數測量技術，可以通過智能傳感器對井下鉆具的工作情況進行實時了解和掌控，實現安全、快速鉆井。

3 結束語

綜上所述，為了適應我國社會經濟的發展和能源資源的需求，對大直徑豎井鉆井技術進行了改造，使其朝著高科技、數字化的方向發展。這種發展方向是現階段行業發展的關鍵所在，是行業科學轉型的必經之路。但是數字化的鉆井技術是先進而又復雜的，需要長時間的努力和堅持，并進行充分的研究，以促進我國大直徑豎井鉆井技術水平的提升。

參考文獻

[1]陸黃生.綜合錄井在鉆井工程中的應用現狀與發展思考[J].石油鉆探技術，2011（07）.

[2]胡向志.鉆井工程在地面煤層氣開發中的作用[J].地質裝備，2011（08）.

〔編輯：李玨〕

Abstract： With the continuous development of our society and economy， increasing energy demand， industry technology also in this process has been considerable development， compared with the current industry technology； large-diameter shaft drilling engineering technology level is relatively backward. In this regard， the status of large-diameter shafts drilling engineering techniques were analyzed， and the prospects of its future development.

Key words： large diameter shaft； drilling； drilling technology； energy