大口径钻井在国内外发展情况

大口径钻井，亦可称为用钻井法凿井，它的试验研究开始西欧。

西欧

1850年德国人肯特使用冲击钻井设备凿了一口直径4.15米，深263米的井筒。初次使用木制筒形结构来支护含水松散层未成功，后来改用比利时人索德罗发明的铸铁井筒支护机构，成功地封住了含水层，当时称这种方法为肯特——索德罗钻井法。1852~1900年西欧国家用此法钻成近200多口井筒。由于这种方法钻井时钻杆受力复杂，如弯曲力、冲击力等，钻具经常掉入井筒，故没有得到发展。

二十世纪初，波兰人沃尔斯克发明了水力旋转冲击钻井机，其钻头由许多小冲击钻头组成，除在水力作用下不断产生冲击作用外，钻头还随着钻杆徐徐转动，以破碎岩石。由于当时液压制造技术的限制，未能得到发展。

1871年德国人郝尼格曼开始试验研究回转式钻机，钻成了两口直径1.5米，深85米的井。这种钻井法的特点是钻具以旋转的方式破碎岩石，一次成井或多次扩钻成井、减压钻进，用泥浆冲洗及护壁，悬浮法下沉井管。它的成功给现代钻井法打下了基础，它的主要技术如压气反循环冲洗排渣的方法，至今还在使用。

1892年到本世纪五十年代为止，欧洲国家用郝尼格曼办法钻成了30余口井，直径在2~7.65米，井深为80~512米，总累计为5300米。钻松散表土层使用刮刀钻头，钻基岩用滚刀钻头。

滚刀钻头

美国1910年从西欧引进钻井技术，但较大量的使用还是在五十年以后，1950年起，美国许多竖井（多为地下核试验井）都采用了钻井法钻井，同时成立了技术实验站，进行大口径钻井法技术的试验研究。据不完全的统计，1953年——1967年间，用钻井法钻成直径0.91~5米的竖井360余口。其中半数为地下核试验井，井径多小于1.53米，其中约60口为煤矿通风竖井，井径在1.8~3.6米；另外约60口，井径在1.37米左右，用于天然气工业；其余90口，用于钾矿、盐矿、硬沥青矿、铀矿铅镁矿等工业。此外美国还将钻井法用于桥基、石油储藏等方面。美国所钻最深的井为1708米，直径3.05米。

地下核试验井

1960年后，美国钻井的比重增加很快，1967年钻井量35600米，为1959年钻井量的23倍。

美国当时使用的钻井机，大部分是用石油钻井或水井钻机改装的，很多钻机可以自移。多采用一次成井，少数为扩钻成井。

扩钻成井

美国的矿山井，多采用井下动力钻井机。初期使用“齐尼”型井下取心钻井机，井架为起重扒杆型。所钻岩屑集中在钻机的沉淀筒中，一个回次完成用专用提取器断取岩心。到1967年止，美国用这种井下取心钻井机，钻成20口井，最大深度150米。唯这种钻机只适合于涌水量较少的不破碎地层。后又发展一种称为德拉夫式井下钻井机，采用全断面破碎岩石的钻井方法，最大井径为3.66米，深488米。

在较松散的地层，井径较小，井深不超过40米时，已能用螺旋钻头钻井；井径较大时，也可以用螺旋钻头开井。同时，美国还研制了一种高速水射流钻井方法，钻直径6.1米的井，每小时可进尺3米。钻头喷咀直径1毫米，喷射速1220米/秒，水压力达3.5~7万个大气压，能钻最硬的岩石。

苏联是1936年开始用钻井法的。1940~1950年利用石油钻机改装的设备钻直径为5~6.2米井26口，总深为1840米。1950年Y3TM6.2型竖井钻机制成后，才进入了钻井新时代，1964年又制成了Y3TM8.75型钻井机，很多方面都进行了改进。苏联还先后制成了YKE型取心钻井机，PTE型涡轮钻井机。TM型和KEY型井下钻机。据统计苏联先后制成了约35种以上不同形式，规格的钻井机。在过去30多年里。苏联钻约177口井，总工作量达42700米。

德国是采用钻井法最早、最多的国家之一。1850年钻成直径2.8~7.3米，深80.2~422米的井13口，总工作量达2400米以上。

西德1958年前所钻为直径7.62米的井，但近年来直径多为2.4米左右。在钻井机制造上，西德有所领先，拥有SG——500型WB——160/40型GSB450型，L系列的2、3、4、10型，数年前还专为我国设计制造了L——40型，一次成井直径4米，扩钻一次达8米。在表土钻井时，西德设计了一种三翼钻头，可以解决钻头包泥的难题。

三翼钻头

荷兰也是使用钻井法最早的国家。早在19世纪90年代荷兰就采用了郝尼格曼钻法钻成直径4.5米，深108米煤矿竖井。1955——1960年钻成直径7.65米，深分别为512米和505米，完全不渗漏水，中心误差为30毫米的两口井。

除上述国家外，英国、法国、加拿大、匈牙利、波兰、罗马尼亚等20多个国家也先后采用了钻井法，钻成近千口大口径钻井。

大口径钻井使用于工程方面，最早在1959年为南美委内瑞拉的马拉开波海湾上建造的一座8720米长的高速公路桥，是第一次在基础处理工程中成功的使用回转钻井法钻井，从此引起了世界上土木工程界的重视和推广。

马拉开波海湾大桥

在日本钻井法使用较晚，但发展很快。1962年日本从西德扎鲁兹基地公司引进PS——150型反循环钻井机，1964年日立建筑机械公司与西德扎鲁兹基地公司合作研制和发展S系列钻井机，以后石川岛播磨重工业公司，利根钻机公司，加藤公司都相继研制和发展基础工程用反循环回转钻井机，型号多至20余种。

1972年为了适应日本本州——四国联络线桥梁的海上基础岩石钻井的需要。以本四联络桥多柱式基础为目标的直径3.6米的岩石钻井机相继研制出来，它们是石川岛播磨的L——10S型三菱重工业公司的MD360型、川崎重工业公司的KSD——4型与日本新日铁的BM——1型，这时都已在本四联络桥工程海底花岗岩钻井使用了。1977年三菱重工业公司研制成MD——400型工程竖井钻机，并已完成大鸣门大桥多柱式基础直径为4米及7米的海底工程钻井。

大鸣门大桥

我国于1958年开始进行钻井法的试验，当时水利，煤炭，桥梁等部门分别进行了直径1米和直径3.2米的试验，并取得了一些经验。

1966年下半年，洛阳矿山机械研究所等单位联合设计了我国第一台试验性回转钻机，并于1969年5月钻成了我国第一口矿山竖井。

洛阳矿山机械厂

随后，出现了在表土层种一次成井，直径5.2米的红阳钻井机，某单位设计成功井下动力式回转钻井机，以及可钻直径9米的SZ9/700型竖井钻机。

竖井钻机

在工程钻井方面，1958年三门峡工程曾进行直径1米的基础灌浆检查井，1955年武汉长江大桥及随后的南京长江大桥都进行过直径3.6米的冲击法钻井。在长江流域上不少工程都采用了直径为1米的基础勘察取心钻井。淮河佛子岭水库于1965年进行了直径1米已建工程基础加强井，葛洲坝工程进行了直径2米防掏桩试验，以及1米直径的抗力体加固桩的钻井。随后重庆长江大桥和九江大桥都进行过直径2.5米和直径3米的河床灌注桩井。

武汉长江大桥

近年来，随着建设的发展，大口径工程钻井已发展到国防、高层建筑基础，污水处理等方面，钻井机也从原来的使用石油钻机及水井钻机改装代用，进而发展了表土层专用大口径工程钻井机。

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