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第六章试题及答案一、简答题1．在钻井中,确定钻井液密度的主要依据是什么?其重要意义是什么?答：确定钻井液密度的主要依据是地层孔隙压力和地层破裂压力。
在实际钻井中，钻井液密度应不小于地层孔隙压力当量密度，以避免地层流体侵入井眼，造成溢流，发生井喷；钻井液密度应不大于地层破裂压力当量密度，以避免压漏地层，造成井漏。
2．在实际钻井中,如何处理平衡压力钻井与安全钻井的关系?答：所谓平衡压力钻井就是在钻井过程中使井内有效压力等于地层压力，这样可以保持井眼压力系统平衡，有利于解放钻速，保护油气层，并能安全钻进。
但是在一些井眼不稳定的井中钻进时，为了抑制井眼不稳定，需要选择较高的钻井液密度，但井底压力不能高于地层破裂压力。
3．欠平衡压力钻井的方式有哪些？简述欠平衡压力钻井的特点、适用性及局限性。
答：欠平衡压力钻井的方式有：（1）空气钻井（2）雾化钻井（3）泡沫钻井（4）充气钻井（5）边喷边钻欠平衡钻井具有一系列的优点，如减少地层伤害，避免漏失；提高钻井速度；避免压差卡钻；减少完井及油层改造费用；可以对油气藏数据进行实时评价等。
对像稠油油田、低压裂缝性油气田、低压低渗透油气田等具有储层孔隙压力低的特点，采用常规的平衡压力钻井方式，容易污染油气层；对于探井，又不利于发现油气层和评价油气层；此外对于裂缝发育的高压地层，如果采用过平衡压力钻井，则会出现严重的漏失，有时因此无法钻达目的层。
为此，常采用欠平衡压力钻井。
欠平衡钻井理论技术尚不完善，也存在着许多缺点，如在所感兴趣井段的钻井与完井过程中，并不能始终保证全为欠平衡压力状态，像接单根、起下钻过程易出现过平衡，机械设备出现故障也可以出现过平衡。
由于井眼缺少泥饼，过平衡下则会对油层造成伤害。
4．地层流体侵入的原因及其预防。
答：造成井底有效压力降低，进而导致地层流体进入井眼的原因有多种，主要为：（1）钻井液密度低；（2）环空钻井液液柱降低；（3）起钻抽汲；（4）停止循环。
提升系统选型及验算方法一、提升井架井筒利用矿建用凿井井架施工，凿井井架必须能承载井筒装备安装施工荷载，且其天轮平台满足提升悬吊天轮布置的要求。
必要时可采用永久井架施工。
二、提升机井筒装备安装用的提升机，应根据井筒安装的提升方式及提升量进行选择。
必要时可采用矿永久提升机施工。
列出提升机技术参数表（表3.4.3）。
三、提升系统选型验算根据矿建所用提升机或矿永久提升机进行提升能力验算。
（1）、提升绞车凿井提升计算①滚筒直径（D）D≥60ds D≥900δ式中：ds—钢丝绳直径，mm；δ—钢丝绳最粗钢丝直径，mm；②选定提升机型号DT≥D DT—所选提升机的滚筒直径，Mm;③校验滚筒宽度B=｛［（H0+30）/3.14DT］+3｝(ds+ε)≤BT式中：30—钢丝绳试验长度，m；DT—提升机名义直径，mm ；3—摩擦圈数；BT—提升机滚筒宽度，mm;ε—钢丝绳绳圈间隙，取2～3mm ；④计算提升高度H0=H1+H2+H3+H4，m。
其中：H1—井筒深度，mH2—井架高度，mH3—提升天轮半径，mH4—提升天轮梁高度，取0.75m⑤设计选用多层股不旋转钢丝绳作为提升绳，绳重Ps= kg/m，钢丝绳最小破断拉力Q断为kg，配提升钩头，提升钩头应与提升荷载配套。
⑥提升容器自重：吊桶：Q Z=G1+ G2+ G3+ G4；其中：G1—吊桶重量，kgG2—钩头重量，kgG3—滑架重量，kgG4—滑架缓冲器重量，kg⑦提升载荷：Q=最大提升重量，kg；Q绳：提升钢丝绳重：提升高度绳重，kg⑧提升钢丝绳静张力：Q总= Q + Q绳，kg；其中：Q—最大提升重量，kgQ绳—提升高度的钢丝绳重量，kg提升人员时：Q人总= Q Z +n Q人+ Q绳，kg其中：Q1—提升容器总重量，kgQ人—吊桶乘人总重量，取75kg/人Q绳—提升高度的钢丝绳重量，kgn—吊桶乘人数，根据吊桶容积确定以上计算的钢丝绳静张力Q总应小于绞车最大静张力差，可以满足使用。
第六章隧道钻爆法开挖施工技术6.1 隧道爆破的基本概念隧道开挖爆破是单自由面条件下的岩石爆破，爆破条件往往是很差的，要求的爆破技术较高。
特点是：爆破自由面少，一般只有一个自由面，而且是大致与炮眼方向垂直。
炮眼数目与炸药消耗量多。
隧道开挖爆破涉及的主要名词如下：掏槽、光面爆破、预裂爆破。
循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。
炮眼间距：同一并排两相邻炮眼的中心距离。
抵抗线：药包中心至自由面的最小距离。
炮眼利用率：实际循环进尺与炮眼深度之比。
掏槽眼：开挖断面中部偏下，最先起爆的炮眼。
辅助眼：掏槽眼之外、周边眼之内的所有炮眼。
周边眼：周边轮廓线上的炮眼。
底板眼：隧道底边上的炮眼。
炸药的敏感度。
爆力和猛度。
炸药爆炸的稳定性。
6.2.1.1 全断面开挖法适用条件：岩石坚固性中等以上、裂隙节理不发育、围岩整体性较好、断面小于100M2。
优点：可采用深孔爆破、空间大、通风容易、宜采用大型机械。
6.2.1.2 台阶开挖法适用条件：岩石坚固性中等以下、裂隙节理发育、围岩整体性较差。
台阶开挖法又分为：正台阶开挖法反（倒）台阶开挖法6.2.1.3 导洞开挖法导洞开挖法：根据主导洞位置分为上导洞、下导洞、侧导洞。
6.2.2 影响开挖方法的因素一、地质条件二、洞室的断面面积三、洞室的支护形式四、装运条件五、施工队伍与设备条件6.3 隧道爆破技术工作面的炮眼根据不同的功能分为：（1）掏槽眼（又名掏心眼）（2）辅助眼（又名崩落眼）（3）周边眼。
6.3.1 爆破参数隧道掘进爆破技术主要包括以下几个问题：正确确定爆破参数；选择合理的炮眼排列方式；采用有效的控制轮廓措施；解决施工操作中的安全问题。
一、爆破参数的确定原则其主要标志应当是：炮眼利用率高，应在90%以上；巷道断面轮廓合乎规格，超欠挖量不大，对围岩破坏小；岩堆比较集中，岩块大小合适，有利于装岩运输；炮眼数目少，爆破材料消耗少。
二、爆破参数爆破参数是指爆破工作中的主要技术指标。
它包括：炸药消耗量、炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、炮眼利用率、最小抵抗线等。
第六章特殊钻井工艺技术为了特殊目的而打破常规的钻井施工工艺称为特殊钻井工艺技术。
由于特殊钻井要求的施工过程标准高、技术难度大、涉及范围广，因此越来越受到重视。
本章仅介绍取心钻井、侧钻技术、深井和超深井钻井技术及欠平衡钻井技术。
第一节取心钻井取心钻井是利用特殊钻头，对井底岩石进行环状切削，形成圆柱体的岩心，然后从井内取出。
钻井取心可有效地取得研究地下岩层和储层的层位资料，直接了解地下岩层的沉积特性、岩性特征、地下构造情况，准确了解生油层和储油层特征，为油气田勘探开发提供基础数据。
在油气田勘探、开发各阶段，为查明储油、储气层的性质或从大区域的地层对比到检查油气田开发效果，评价和改进开发方案，每项研究步骤都离不开对岩心的观察和研究。
衡量取心钻井技术水平高低用岩心收获率来评价。
其计算公式为：岩心收获率=案襞器塞羹簧x 100％此外，根据所采用取心方式的不同，评价指标还有岩心密闭率、岩心保压率和岩心定向成功率。
岩心密闭率是指岩心密闭、微浸块数之和与岩心取样总数之比的百分数；岩心保压率是指地面实测岩心压力与井底液柱计算压力之比的百分数；岩心定向成功率是指岩心有刻痕标记的定向成功点数与总定向点数之比的百分数。
取心钻进时，首先要保证较高的岩心收获率，在此前提下尽量提高钻速。
一、取心工具及其使用1．取心工具的组成取心工具种类很多，基本组成包括三个部分：取心钻头、岩心筒及其悬挂装置、岩心爪，如图6—1所示。
1)取心钻头取心钻头用于钻取岩心。
取心钻头环状破碎井底岩石，在中心部位形成岩心柱。
岩心收获率的大小、钻进的快慢都与钻头质量和选择有关。
取心钻头的结构设计要有利于提高岩心收获率。
钻头钻进时应平稳以免振动损坏岩心，钻头外缘与中心孔应同心，钻头水眼位置应使射流不直射岩心处并减少漫流对岩心的冲蚀。
钻头的内腔应能使岩心爪尽量靠近岩心入口处，这样可使岩心形成后很快经岩心爪进入岩心筒而被保护起来，同时可使割心时尽量靠近岩心根部减少井底残留岩心。
竖井凿井井架型号
竖井凿井井架为⼀种临时井架，主要⽤来⽀承天轮平台并承受⽴井施⼯时提升矸⽯、运送⼈员和物料的荷载，以及悬吊凿井设备的荷载。
当井筒施⼯完成后，⼀般要经过改绞，将凿井井架换成⽣产井架，以满⾜矿井⽣产提升的需要，因此是煤矿建井⼯程中重要的施⼯结构物之⼀。
⼀、型号
Ⅰ型5.5*5.5 10*1016.2425
Ⅱ型6.0*6.0 12*1217.250 5.8
Ⅲ型6.5*6.5 12*12 17.346 5.9
Ⅲ（G)型6.5*6.512.83*12.83 19.846 8.4
⼆、设计要求
1、⾜够的承载能⼒
井架设计要结构合理，有⼀定的强度、刚度和稳定性，以满⾜施⼯中的需要。
2、⾜够的过卷⾼度
井架设计时，要合理的确定⾼度，以保证提升系统有⾜够的过卷⾼度，防⽌
提升时滑架与天轮平台梁相撞或发⽣跑车事故。
⼜因该井架需设翻矸设施,故设计时考虑吊桶翻转⾼度。
为此，井架设计⾼度包括井盖门开启所需⾼度、过卷⾼度、吊桶、钩头、连接装置和滑架⾼度、提升天轮公称半径等，以满⾜设计要求。
3、⾓跨距和天轮平台尺⼨满⾜施⼯要求
井架⾓跨距和天轮平台尺⼨应与施⼯时凿井悬吊设施、井筒的断⾯相适应，为此设计尺⼨能满⾜井筒施⼯材料、设备的运输、吊盘的吊挂、锁⼝盘的安装以及凿井设备悬吊天轮均能布置在天轮平台上。
以上就是有关竖井凿井井架的型号以及设计要求的⼀些相关介绍，希望对⼤家进⼀步的了解有关帮助。
第六章井筒施工凿井设施选型计算
Final approval draft on November 22, 2020 第六章 井筒施工凿井设施选型计算 一、提升设备的选型 （一）井筒基本数据 副井井筒设计净直径为Φ，井筒深。井筒施工采用永久井塔改造后凿井，凿井天轮平台高度：+，+24m、+，其中提升天轮、稳绳天轮布置在+平台上。 （二）提升设备的选择 井筒主、副提升均采用15绞车，配一套单钩吊桶提升，DX-3m3底卸式吊桶下放混凝土，主、副提升均下放型伞钻，均采用11t钩头装置。详见表6-1提升绞车选型参数表。 （三）主、副提升钢丝绳的选择计算 （1）钢丝绳悬垂长度H0＝Hsh+Hj＝++＝，取645m； 式中：Hsh——井筒深度m Hj——井口水平至井架天轮平台悬垂高度m （2）钩头、滑架、缓冲器重量 Qz=Q1+Q2=2109+1923+245=4277（N） 式中：Q1——11t钩头及连接装置重量为2109N Q2——滑架及缓冲器装置重量1923+245=2168N （3）终端荷重 1）5m3吊桶提升矸石时： Q矸=g×［G + Km·V·γg+×(1－1/Ks ) V·γs］+Qz
=×（1690＋×5×1600＋×(1－1/2)×5×1000）＋4277
=×（1690＋7200＋2250）＋4277 =113560（N） 式中：Km——装满系数 取Km= V ——吊桶容积 V=5m3 γg ——松散矸石容重 取rg=1600kg/m3 γs —— 水容重 取rs=1000kg/m3 Ks ——岩石松散系数 取 Ks= G ——5m3座钩式吊桶重量 G=1690kg 2）下放型伞钻时 Q伞钻=QSZ＋Q2=103005＋4277=107282（N） 式中：QSZ——型伞钻重量为103005N Q2——钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N 3）3m3底卸式吊桶下放混凝土时 Qdxs=g（G＋Km·V·γg）＋Q2 =×（1400＋×3×2675）＋4277 =（N） 式中：G——3立方底卸式吊桶自重 G=1400kg Km——装满系数 取Km= V ——吊桶容积 V=3m3 γg ——混凝土容重 取rg=2675kg/m3 根据以上计算结果，选择荷重Q0= Q矸= 113560（N）为计算依
据。 （4） 提升钢丝绳单位长度重量Ps（按最大荷载提5m3矸石计算）
78.581.9/6455.781.91770110113560/81.9110＝—＝—σ＝gHomaQoPsBkg/m
式中：бB——钢丝绳公称抗拉强度 取бB=1770Mpa ma—— 安全系数 取ma= 根据计算选18×7+FC-40-1770特型多层股不旋转钢丝绳，其标准每米重量PSB=m，钢丝破断力总和Qd=1190624N。 （5）钢丝绳安全系数校核 ① 提物时 78.781.964524.61135601190624＝＋＝＋＝gHoPsQoQdMaB＞符合规定。
② 提人时 按每次提升12人考虑，每人重100kg（带工具） QR=×(12×100+1530)+4277=（N）
88.1681.964524.63.310581190624＝＋＝ｇ＝＋HoPsQQdMaBR＞9符合规
定。 （四）主、副提天轮的选择 D≥60d＝60×40=2400mm（d为钢丝绳直径） 注：《煤矿安全规程》规定，围抱角小于90°的天轮直径D≥60d。 选择天轮为TXG3000/型，公称直径3000mm，钢丝绳破断拉力总和1735KN，满足使用要求。 （五）主、副提升机的选择 （1）提升机滚筒直径 D≥60d＝60×40=2400mm（d为钢丝绳直径） （2）选定提升机型号 考虑到井筒深度，为了提高提升能力以及后期施工的需要，决定选用15新型凿井专用提升机，其主要指标如下： 卷筒直径：D=4000mm；卷筒宽度：BT=2650mm；卷筒个数2个；钢丝绳最大静张力差：FJ=210KN。 （3）校验卷筒宽度 缠绕层数：n=B/BT=2650=（层），需要爬一层钢丝绳。 式中：H——提升高度取H=645m； 30——试验绳长度30米； ε——绳圈间隙，取3； d—— 绳径 d = 40mm； n—— 缠绳层数 （4）验算提升机的强度 最大静张力验算（按绳端荷重提5m3吊桶时） Fj=Q0+PSB×H0×g =113560+×645×=153043N<210000N，符合规定 （5）电动机功率估算 式中：VmB——提升机最大速度 VmB=s η——传动效率 取η= 提升机配备电机为YR630-12/2×1000kw，满足施工需要。 二、悬吊设备的选型 （一）吊盘悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 吊盘采用二层盘，八根绳悬吊，考虑实际使用情况，按照六根绳悬吊计算选择钢丝绳。选用二台HZ-6抓岩机，吊盘自重：Q1=438609N，吊盘承受满载砼吊桶重：Q2=93000N，人员重：Q3=13734N，抓岩机重：Q4=201752N，水箱及水重：Q5=29430N。 钢丝绳悬垂长度按照650m计算。 （1）终端荷重 Q0 Q0=1/6（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5） =×（438609+93000+13734+201752+29430） =×776516 ＝(N) （2）钢丝绳单位长度重量： 式中：бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6 H0：悬吊高度 H0=650m （3）根据计算选: 18×7+FC-38-1770钢丝绳，其每米重PSB=m，钢丝破断力总和1075154N。 （4）钢丝绳安全系数校验
5.665063.581.922.1294451075154..＝＋＝＋＝HoPgQoQdMaSB＞6符合规
定 3、稳车选择 根据单根钢丝绳最大荷重165345N，选用JZ-25/1300型稳车6台 4、悬吊天轮选择 D≥20d =20×38=760mm （d钢丝绳直径） 选用Φ米单槽悬吊天轮六套。 （二）抓岩机悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 选用2台HZ-6型中心回转抓岩机，机重Q1=79235N，抓头及它重量Q2=，钢丝绳悬垂长度按照650m计算。 （1）终端荷重 Q0 Q0=Q1+Q2==79235+＝ (N) （2）钢丝绳单位长度重量： 式中：бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6 H0：悬吊高度 H0=650m （3）根据计算选:18×7+FC-34-1770钢丝绳，其每米重PSB=m，钢丝破断力总和860893N。 （4）钢丝绳安全系数校验
58.665051.481.973.102121860893..＝＋＝＋＝HoPgQoQdMaSB＞6符合规定 3、稳车选择 根据钢丝绳最大荷重115828N，选用JZ-16/800A型稳车2台 4、悬吊天轮选择 D≥20d =20×34=680mm （d钢丝绳直径） 选用Φ米单槽重型悬吊天轮。 （三）模板悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、悬吊钢丝绳选择 取最大模板直径，模板自重Q1＝441450N，模板增加混凝土重量Q2＝88290N；钢丝绳悬垂长度按照650m计算，共计四个稳车悬吊。 （1）终端荷重 Q0 Q0=1/4（Q1+Q2）= 1/4（441450+88290）＝132435(N) （2）钢丝绳单位长度重量： 式中：бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6 （3）根据计算选: 18×7+FC-38-1770钢丝绳，其每米重PSB=m，钢丝破断力总和1075154N。 （4）钢丝绳安全系数校验
39.665063.581.91324351075154..＝＋＝＋＝HoPgQoQdMaSB＞6符合规定
3、稳车选择 根据钢丝绳最大荷重168335N，选用JZ-25/1300A型稳车4台 4、悬吊天轮选择 D≥20d =20×38=760mm （d钢丝绳直径） 选用Φ米单槽悬吊天轮三套。 （四）排水管悬吊钢丝绳、稳车天轮选择 1、凿井期间如果涌水量小于10m3/h，则用吊桶附带排水；如果涌水量大于10m3/h，采用博山泵厂DC50-80×11型高扬程卧泵排水，流量Q=h，扬程H=803米，卧泵和水箱放置在吊盘上层盘，井筒内排水管和电缆用钢丝绳悬吊。迎头用BQF-50/25风动潜水泵将水排至吊盘水箱，由卧泵排至地面。 ○1根据排水量计算管路直径
管路直径：mVdQDg088.03600314.32.66436004＝＝π＝ 式中：Q——排水量 取Q=h Vd——排水管内水流速度 取Vd=3m/s 根据计算采用标准管径内径Φ=108mm无缝钢管为排水管路。 ○2计算水泵扬程（近似计算）
式中：h1——吸水高度 取h1=2m h2——排水高度 取h2=650m η——水管效率 取η=— DC50-80×11型卧泵设计扬程为803米能满足施工排水要求。 2．悬吊钢丝绳选择 排水管Φ108×5，每米重量，敷设长度650米，其重量: Q1=×650=80990(N)； 法兰接头每6米一付，每付重, 其重量: Q2=650÷6×=25601(N) 排水管内水重: Q3=[（）/2]2××650×1000×=48073(N) 卧泵动力电缆一趟，其总重量： Q4=×650×=67591(N) 卡子每3米一付，每付重，其重量： Q5=650÷3×=9926(N) ○1钢丝绳最大悬吊高度 H0=650m
○2终端荷重 Q0（采用2根钢丝绳悬吊）
