大直径工程钻机主要参数设计计算与应用

乔晓华 ,浦静怡 ,张西坤

（1.陕西省水务集团水生态综合开发有限公司，陕西 西安 710075；2.陕西省煤田地质局，陕西 西安 710021；3 河北建勘钻探设备有限公司，河北 石家庄 050031）

0 引言

为了满足工程施工需要，达到预定钻进效率和钻进质量的要求，合理选用钻机的钻进技术参数，以保证钻机结构上设计合理、使用上安全可靠、操作上方便先进是钻机设计首要考虑的问题。钻进参数是使用条件的集中反映，是钻进设计的直接依据和钻机的施工能力。

钻机的钻进参数主要有：

（1）钻压力为钻进过程中，通过钻头作用在钻进全断面上的垂直压力。钻压力不是对井底的正压力，正压力等于钻压力与孔底倾角余弦的乘积。

（2）回转系统扭矩为由动力通过钻杆传递给钻头从而进行钻进作业的旋转力矩。

（3）回转系统转速为钻具的旋转速度。

（4）排渣能力为泥浆通过正循环或反循环对钻进产生的钻渣的排渣能力（循环量、循环速度、循环压力）。

（5）纯钻进速度为不包括提下钻、维修设备等辅助时间的钻进速度，纯钻进速度集中反映了钻进参数的合理性。

1 钻压力计算及设计规律

1.1 钻压力的确定

在钻进过程中，通过一定钻压力将钻头嵌入岩层（尤其是硬岩层）一定深度，达到岩层的体积破碎程度。这个钻压力所形成的刀具与岩层的接触应力（由静压力和冲击力产生的复合应力）一定要大于岩层的临界应力（使岩层破碎的应力极限值）。

1.2 钻压力的计算方法

钻压力的计算可以从多……