金刚石岩心钻探操作规程.doc

金刚石岩心钻探操作规程金刚石岩心钻探操作规程 地质出版社 目目 录录 第一章第一章 总总 则则.1 第二章第二章 钻探设备的选择与安装钻探设备的选择与安装1 第一节 钻探设备的选择1 第二节 修建地基.3 第三节 安装、拆卸与迁移3 第三章第三章 钻具钻具7 第一节 对金刚石钻探管材的技术要求7 第二节 钻具级配.7 第三节 取心双管.8 第四节 绳索取心双管9 第五节 水龙头.10 第六节 拧卸钻具的一般规定10 第四章第四章 钻进工艺钻进工艺.11 第一节 磨料、钻头和扩孔器的选择.11 第二节 钻进技术参数的选择16 第五章第五章 合理使用金刚石钻头合理使用金刚石钻头20 第一节 金刚石钻头、扩孔器要排队轮换使用20 第二节 钻头与扩孔器、卡簧尺寸要合理配合21 第三节 为金刚石钻头创造良好的工作条件21 第四节 改善钻具稳定性22 第五节 防止岩心堵塞23 第六节 防止烧占.24 第七节 及时分析钻头的磨损形态，改进操作技术.25 第六章第六章 钻探工程质量钻探工程质量.28 第一节 岩矿心的采取与整理28 第二节 钻孔弯曲度.29 第三节 简易水文观测30 第四节 校正孔深.30 第五节 原始报表.30 第六节 封孔30 第七章第七章 冲洗液与护孔作业冲洗液与护孔作业.31 第一节 冲洗液的选择31 第二节 冲洗液的配制32 第三节 护孔作业.35 第八章第八章 升降钻具，采取岩心升降钻具，采取岩心38 第一节 升降钻具.38 第二节 采取岩心.39 第九章第九章 孔内事故的预防和处理孔内事故的预防和处理39 第一节 处理孔内事故的基本要求.39 第二节 胎体脱落.40 第三节 钻具折断与脱落41 第四节 套管事故.42 第五节 处理事故的安全规定42 第十章第十章 金刚石钻头、扩孔器的管理金刚石钻头、扩孔器的管理42 1 第一章第一章 总总 则则 第一条 金刚石岩心钻探是钻探技术的重大改革，是加快地质工 作步伐，实现钻探工程现代化的重大措施之一，是多快好省的钻探 方法，是岩心钻探的发展方向，各级领导必须坚持政治挂帅，领先 群众，认真抓好这项工作，力争一九八五年在固体矿产岩心钻探方 面基本实现小口径化。 第二条 金刚石岩心钻探操作规程是广大钻探职工在生产 实践中积累的经验总结。钻探管理部门应负责组织职工进行学习， 切实贯彻，不得违章作业。各级领导、钻探技术人员、安全技术人 员等，均应以身作则模范地遵守本规程。 第三条 从事金刚石岩心钻探的职工必须以高度的政治责任心 坚持科学打钻，学习寺半有“三老四严”的革命作风，精心操作， 精心管理，以充分发挥金刚石岩心钻探的优越性。 第四条 本规程自颁发之日起执行。在执行中发现问题，及时 提出意见，使之日臻完善。 第二章第二章 钻探设备的选择与安装钻探设备的选择与安装 第一节 钻探设备的选择 第五条 金刚石岩心钻探必须选用转速高和转速调节范围较广 的液压钻机。必须有孔底压力指示表，最好配备转速表、扭矩表。 2 当彩电动机驱动时应安装电压表和电流表。 目前常用的金刚石岩心钻机性能和设备配套情况分别见表（2- 1） 、 （2-2） 。 第六条 金刚石岩心钻探宜配用泵压不低于 40 个大气压，最大 泵量在 100 升/分以内的泥浆泵。必须配有抗震性能良好的泵压表、 流量计。要求泵量易调节，泵量、泵压要稳定。 目前金刚石岩心钻探用钻机性能表目前金刚石岩心钻探用钻机性能表 表表 2-1 原设计改装后 钻机型号转速 （转/分） 档数 转速 （转/分）档数 改装方 法简述 生产和研 制单位 备注 XU-100 142;285;57 0 3- 北京探矿 厂 XU-300-2 118;226;58 8 4 162;308; 420;800 4 变更伞 齿轮速 比 重庆探矿 厂 重庆探矿 厂改装 XU-600-3 165;280;47 0 3 166;281; 386;470; 655;1095 6 张家口探 矿厂 张家口探 矿厂改装 XU-600200-1500 无级 动力头式全液压金刚石岩 心钻机 北京探矿 厂勘探所 已初步鉴 定正扩大 试验 JU-1000 88;160;230 ;270;340;5 00;710;103 5 8 立轴式液压金刚石岩心钻 机 无锡探矿 厂勘探所 已鉴定投 产 注：JU-1000 型的转速，系指动力机的转速为 1500 转/分时廻转器的转速。 3 目前金刚石岩心钻探设备配套表目前金刚石岩心钻探设备配套表 表表 2-2 钻孔深度 （米） 钻机型号泥浆泵型号 动力机功率 （马力） 照明发电机 功率（千瓦）钻塔类型 0-100XU-100 80/15 螺杆泵 100.85 A 型 7 米 100-300XU-300-2BW100/30 钻机：20 泥浆泵：12 联动：30-40 0.85-1.6 12.5 米角钢 塔 300-600XU-600-3 WX-200 BW250/50 SNB-90 钻机：40 泥浆泵：20 联动：60 0.85-1.3 SG18 管塔 600-1000JU-1000 WX-200 或 BW250/50 SNB-90 80 1.3 以上SG23 管塔 目前可选用改装后的 BW200/40、BW250/50 和 WX200 等 型泥浆泵，以及 SNB-90 型变量泵或螺杆泵等。 第二节 修建地基 第七条 应根据地质设计和采用的设备修建地基。地质科（组） 选定孔位时，应考虑施工方便，尽量不占或少占农田。未经地质科 （组）同意，不得随意变更孔位和角度。 第八条 机场地基必须平坦、坚实稳固。钻塔底 底填方部分不 得超过塔基面积的四分之一，且填方部分必须采取措施防止塌陷或 溜方。 平地基需要爆破时，必须遵守“坑探规程”中有关爆破作业的 安全规定。严禁不通晓安全规定的人员从事爆破作业。 4 第三节 安装、拆卸与迁移 第九条安装与拆卸钻塔必须遵守下列规定： 1、必须在安装队长或机长的统一指挥下进行装拆塔工作。上塔 必须系安全带，不得穿硬塑料底鞋、钉子鞋或赤脚。工具要放在工 具袋内，或用绳子系牢，不得放在台板上。 装拆塔时，不得同时在塔下进行工作。台板必须安设牢固。塔 建起后要从下至上检查并拧紧各部螺栓。 2、使用挑杆装拆塔时，应严格检查挑杆、绳索、塔材和工具等 的质量。装塔时，各部螺栓与构件要装全、装牢，规格要符合要求。 钻塔应安装得周正稳固。 拆塔时，必须从上到下逐层拆卸，不得先拆下层构件。严禁由 塔上往下抛扔钻塔构件、螺栓、螺帽和工具等。 3、夜间没有充分照明或刮六级以上强风，以及大雷雨、雪、雾 天气禁止装拆钻塔。冬季施工必须清除梯子、台板及鞋底上的冰雪 后，方可上塔工作。 第十条 立、放两腿钻架时，工作人员必须离开钻架起落范围， 四根绷绳要有专人掌握，随时注意绷绳松紧和钻架起落过程中的动 向，严防翻倒伤人。 第十一条 安装机电设备必须遵守下列规定： 1、为使钻具在高速转动状态下有足够的稳定性、钻机与动力机 基础必须坚实。在复盖层及填方处安装钻机和动力机时，最好打水 泥机座。机体安装必须稳固、周正。立轴、天车中心（或前缘切点） 5 与钻孔必须在同一条中心线上。机座、机架必须水平，各相应传动 轮的轮缘必须对准。传动轴必须保持水平和同心度，杜绝发生抖震， 禁用棍棒抵挡皮带。钻机安装时，应铺设卧枕。连接机座与地梁的 螺杆必须用双螺帽固牢。木地梁断面规格见表（2-4） 。 木地梁断面规格表木地梁断面规格表 表表 2-4 钻机类型本地梁断面规格（毫米） 100 型 300 型 600 型 1000 型 150*150 200*200 220*220 250*250 2、电机及其辅助设施必须安装在干燥、清洁的地方，严防油、 水及杂物侵入。电机及其启动、高速装置的外壳应安有良好的接地 保护装置。电机的动力线与照明线必须与金属钻塔绝缘。 第十二条 活动工作台应安装牢靠，用直径 9 毫米的钢丝绳作 平衡绳和导绳。平衡倕应装在塔腿外部。平衡倕接近地面部位要用 栏杆围好。工作台栏杆高度不得低于 1.2 米，底盘周围的护板高度 须在 150 毫米以上。 第十三条 冲洗液循环系统一般应安在靠地基下方斜坡的一面， 距塔脚 0.5 米以上，并保证防寒、防雨。 第十四条 机场必须安设下列安全防护设备： 1、座式天车须设有安全挡板；吊式天车要有保险绳。塔上要安 设牢固的台板，其厚度不得薄于 50 毫米；台板周围必须架设 1.2 米 高的坚固栏杆（安装扶、摆管器者除外） 。 2、钻塔必须拴绷绳，各绷绳位置要对称，绷绳与水平面的夹角 6 不大于 45 度。用直径 12.5 毫米左右的钢丝绳做绷绳，在其下端装 反正螺丝加以绷紧，末端要固定牢靠。 塔上必须安设避雷针。避雷针直径钢质的截面应不小于 100 平 方毫米；引线截面钢质的不小于 28 平方毫米，要求与钻塔缘良好。 避雷针应高出塔顶 1.5 米以上。避雷针、引线和接地体的连接必须 严密牢靠。 （不便于在现场采用焊接方法时，应预先将各部件连接处 焊以接触面积不小于 10 平方厘米的金属板，以便在安装时用螺栓紧 固。 ）接地电阻不应大于 15 欧姆。 3、机场内必须铺设厚度不薄于 40 毫米的木板或竹排板。传动 皮带和机械的传动部分，应设有牢固的防护栏杆或防护罩。 第十五条 折卸与搬运工作必须遵守下列规定： 1、拆卸各种机器时，禁止用大倕猛敲猛打。拆下来的小零件、 仪表和油管等，应妥善保存，不得进入脏物，不得丢失。气孔、油 眼必须暂时堵严。各部连接螺栓、螺帽、轴座、销子等，拆卸后仍 应装回原处，防止丢失。 2、严禁从山上向山下抛掷、滚放器材、工具等。 3、用汽车或拖拉机装运机械时，要放稳绑牢。装卸车时，要用 强度足够的管材或木板搭跳板，要由有经验的人员统一指挥，互相 配合，以防伤人和摔坏机器。 第十六条 各种设备安装完毕后，应由验收小组对安装质量和安 全防护装置进行检验，符合要求，方准开钻。 7 第三章第三章 钻具钻具 第一节 对金刚石钻探管材的技术要求 第十七条 供金刚石钻探用的高强度低合金钢管的品种、规格、 钢级和机械性能等应符合“YB848-75”标准的规定。 第十八条 钻杆、岩心管、套管、机上钻杆不得弯曲。各部接 着与管材必须保持良好的同心度。钻杆表面应进行高频热处理，钻 杆接头表面应用高频、中频或硼、碳、氮三元素共渗法处理，以提 高其刚性和耐磨性。 第十九条 各部接头和管材螺纹必须按统一标准图纸加工，要 用螺纹规检验丝扣，不合格者不准出厂、不准使用。 第二十条 钻杆接头与钻杆不经常拧卸的一端应用合成树脂密 封。常用合成树脂有：E 型环氧树脂（618 号、634 号、601 号） ，F 型环氧树脂，酚醛树脂和 914 粘结剂等。 第二节 钻具级配 第二十一条 为了尽量减小钻具与孔壁之间的环状间隙（简称 环隙） ，增加钻具的稳定性，提高钻速，减少金刚石消耗，避免钻头 异常磨损，必须合理选择钻具级配，见表（3-2） 、表（3-3） 。 8 钻具级配表钻具级配表 表表 3-2 钻孔直径（毫米） （以 扩孔器公称外径为准） 钻杆外径（毫米）钻杆与钻孔环状间隙（毫米） 331.7536.5 422.2546.5 431.75 503.2556.5 531.75 536.7566.5 603.25 76.5608.25 绳索取心钻具级配表绳索取心钻具级配表 表表 3-3 钻孔直径（毫米） （以 扩孔器公称外径为准） 钻杆外径 （毫米） 钻杆与钻孔环状间隙 （毫米） 46.5 56.5 66.5 76.5 43 53 63 73 1.75 1.75 1.75 1.75 第三节 取心双管 第二十二条 金刚石钻探应采用单动双管钻进.单动双管结构必 须具备以下条件： 单动性能良好，异径接头、扩孔器、钻头、短节、卡簧座等同 心度要好。 内外管不弯曲、未压扁、无伤裂、不呈喇叭形。 内管下端与短节、短节与卡簧座装好后，放在垂直位置时不致 自由脱落。 第二十三条 双管使用守则： 1、拧卸各部件时要用环形或多触点钳子。丝扣必须擦净，并涂 9 以丝扣油（见表 5-1） 。 2、取出岩心时，要用橡胶倕、木倕轻轻敲打内管。禁止用铁器 直接敲打取心工具；非敲打不可时，必须在内管外垫钢质护套。 3、经常检查双管异径接头的水路是否畅通。轴承要涂油润滑， 内外管长度、短节、卡簧座、卡簧装配要合适。 4、双管系薄壁无缝钢管，存放时要摆放平直，内外涂油；运送 时严禁重压，要采用套装法；装卸时严禁摔放。 第四节 绳索取心双管 第二十四条 绳索取心双管必须具备的条件： 1、弹卡钳必须灵活，其两翼外径：S56 型的应大于 46 毫米； S46 型的应大于 36 毫米。内管单动性能要良好。 2、卡簧座内的挡圈必须放正，位置适当，挡圈内径与卡簧部内 径相同，卡簧自由内径应比钻头内径小 0.4-0.5 毫米；使用新钻头时， 卡簧内径以稍小为宜，以保证卡心牢靠。 3、备用的内管总成和打捞矛在存放时应悬挂起来。内管装进外 管时，应畅通无阻。 4、弹卡钳应牢靠顶在弹卡室内的台阶上，卡簧座端与钻头之间 的间隙为 3-4 毫米。 5、打捞矛在试捞中应使内管顺利地从外管内通过。 第二十五条 使用守则： 1、钢丝绳应绑结牢固，并在捞矛上端接一直径 3 毫米、长 1 米 10 的钢丝绳作安全绳。 2、检查脱卡销是否完好。当拉力超过 250 公斤时应能安全脱卡。 3、打捞前，先提断岩心，再将钻具提离孔底，然后卸开机上钻 杆。将孔口钻杆上端拧上护丝，下入捞矛。捞矛快到孔底时应缓慢 下降，待判断捞矛进入弹卡钳口后，开动绞车提升内管。若打捞成 功，则在提升内管过程中，有冲洗液自孔口钻杆内涌出。 4、将内管投入钻杆内，开泵冲送内管。按内管的下降速度（清 水中约 60 米/分；泥浆中约 40 米/分） ，判断内管进入外管，然后缓 慢下放钻具套住少量残留岩心。 第五节 水龙头 第二十六条 为适应金刚石钻进高转速的需要，应配备高速轻 便水龙头。最好采用水龙头心子与主动钻杆一齐旋转的、转动惯量 小的结构。 1、高速轻便水龙头的负荷量是按提钻时钻具总重量设计的，不 宜强力起拔。 2、要定期检查水龙头，发现漏水要及时修理。每日要加润滑油。 机台应备密封圈、心子、心套、轴承等易损件。 第六节 拧卸钻具的一般规定 第二十七条 不得用管钳拧卸金刚石钻头和扩孔器，应用多触 11 点自由钳、链条钳或磨擦式自由钳。金刚石及其胎体部位严禁咬、 夹，也不得敲打。 第二十八条 在移动或拧卸钻具时，不能猛力拖拉或撞击。丝 扣配合不符合要求时，应修整、更换，不得勉强使用。 第四章第四章 钻进工艺钻进工艺 根据岩石物理机械性质，做到四个合理选择： 1、合理选择钻孔结构。 2、合理选择磨料，进行分层钻进。 3、合理选择钻头和扩孔器的类型品种。 4、合理选择钻进技术参数。 第一节 磨料、钻头和扩孔器的选择 第二十九条 岩石主要以它的研磨性、完整程度和可钻性进行 分类。 1、按研磨性分为三等：弱研磨性、中研磨性、强研磨性。 2、按完整程度分为三类：完整、较完整、破碎。 3、按可钻性分为四类十二级： （1）软相当可钻性 1-3 级； （2）中硬相当可钻性 4-6 级； （3）硬相当可钻性 7-9 级； （4）坚硬相当可钻性 10-12 级。 12 第三十条 根据岩石物理机械性质，分别使用硬质合金、天然、 人造金刚石钻头，实行分层钻进。 1、在软的和部分中硬岩层中采用方柱状或八角柱状硬质合金钻 头钻进。 2、在部分中硬至硬的岩层中可用针状硬质合金或其他自磨式钻 头钻进。 3、在中硬至坚硬的弱、中研磨性、较完整岩层中采用不同粒度 表锒金刚石钻头或孕锒金刚石钻头钻进。 4、在中硬至坚硬岩层以及中、强研磨性岩层、破碎岩层中，采 用孕锒金刚石钻头钻进。 选择金刚石钻头、扩孔器时，可参照表（4-1） 。 13 根据岩石物理机械性质选用钻头和扩孔器参考表根据岩石物理机械性质选用钻头和扩孔器参考表 表表 4-1 分类软中硬硬坚硬 常见岩石 举例 泥灰岩、 绿泥石片 岩，页岩， 千枚岩， 泥质砂岩、 碳质片岩 大理岩，石灰岩、 泥灰岩、蛇纹岩、 辉绿岩、安山岩、 辉长岩、片岩、 白云岩、硬砂岩、 橄榄岩 片麻岩、玄武岩、 闪长岩、角闪长 岩、石英二长岩、 混合岩、砂卡岩、 伟晶岩、花岗闪 长岩、流纹岩、 花岗岩、钠长岩、 斑岩 石英斑岩，高 硅化灰岩，坚 硬花岗岩，碧 玉岩、罪细岩、 石英岩、石英 脉、含铁石英 岩 可钻性1-34-67-810-12 研磨性弱弱中强弱中强弱中强 硬质合金钻头 针状硬质合金钻头 人造聚晶表锒钻头 III（HRC40 ） 胎体 硬度 IV(HRC45） 15-25 25-40 40-60 天锒 然 金 刚钻 石 表头 金刚 石粒 度 （粒/ 克拉）60-80 I（HRC25） II（HRC35） III（HRC40 ） IV（HRC45 ） 胎体 硬度 V（HRC55） 30-46 60-80 天然 或人 造金 刚石 孕锒 钻头 金刚 石粒 度100-120 表锒扩 孔 器 孕锒 14 硬质合金 第三十一条 金刚石钻头和扩孔器用的金刚石必须符合表（4- 2）的技术要求。 钻头和扩孔器用金刚石品级、粒度表钻头和扩孔器用金刚石品级、粒度表 表表 4-2 粒度 金刚石磨料 种类 网目度 （目） 粒/克拉尺寸（毫米） 质量要求 人造金刚石 孕锒料 46 60 80 100-120 符合一机部人造金刚 石磨料试行标准所列 “JR-3”规定。 地质岩心钻探用人造 金刚石强度要求 60 目大于 12000、80 目 大于 15000、100 目 大于 17000 公斤/厘 米 2。 天然金刚石 孕锒料 30 40 60 80 碎钻级要经过浑园、 抛光处理，呈团块状 或细小晶粒。 天然金刚石 表锒料 15-25 25-40 40-60 60-80 符合“钻头级”要求， 分为最优级、优级、 中级和低级四等。 料粒度 金刚石磨料 网目度 （目） 粒/克拉尺寸（毫米） 质量要求 人造金刚石 表锒料（聚 晶体） 1.8*4 2.0*4 2.5*5 符合一机部人造金刚 石“烧结聚晶”标准。 磨削比大于 1：15000，热稳定性 不低于 1000，表 面光滑，形状规则。 第三十二条 应根据岩石物理机械性质选用不同硬度的胎体。 胎 体有深裂纹、掉块和脱焊现象的不得再用。胎体性能必须符合表 15 （4-3）的技术要求。 金刚石钻头、扩孔器的胎体性能表金刚石钻头、扩孔器的胎体性能表 表表 4-3 胎体要求 种类 等级代号 洛氏硬度 （HRC） 适用岩层 孕锒金刚石 钻头 I（最软） II（软） III（中硬） IV（硬） V（特硬） 25 35 40 45 55 弱研磨性、完整的坚硬岩层 弱研磨性、完整的硬岩层 中研磨性、完整的、中硬至硬岩层 中至强研磨性、较完整硬岩层 强研磨性、破碎的、硬至坚硬岩层 表锒金刚石 钻头 III（中硬） IV（硬） 40 45 弱研磨性、完整的、中硬至硬岩层 中研磨性、完整的、中硬至硬岩层 扩孔器 III（中硬） IV（硬） 40 45 弱至中研磨性、完整的岩层 中至强研磨性、完整的至破碎岩层 第三十三条 金刚石钻头和扩扎器规格必须符合表（4-4）的技 术要求。 金刚石钻头和扩孔器规格表金刚石钻头和扩孔器规格表 表表 4-4 钻头尺寸（毫米）扩孔器尺寸（毫米） 公称 尺寸 外 径 上下 偏差 内 径 上下 偏差 钢体 外径 上下 偏差 外径 上下偏 差 钢体 外径 上下偏差 清水循环用 3535213536.535 4646294546.545 5656395556.555 6666496566.565 7676 +0.5 +0.3 59 0.1 75 +0.0 -0.1 76.5 +0.3 +0.1 75 +0.0 -0.1 泥浆循环用 16 4646294446.544 5656395456.554 6666496466.564 7676 +0.5 +0.3 59 0.1 74 +0.0 -0.1 76.5 +0.3 +0.1 74 +0.0 -0.1 注：钻头水口数量：46 毫米的 4-6 个；56 毫米的 6-8 个；66-76 毫米的 8-12 个。 第三十四条 必须根据岩层物理机械性质、复盖层厚度的孔深 等，合理选择钻孔结构。 1、钻孔结构指开孔直径、换径次数与深度、终孔直径、套管程 序和设计孔深等。 2、在稳定岩层尽可能简化钻孔结构，减少换径次数。开孔穿过 复盖层或风化带，钻入基岩 3 至 5 米，下入表层套管止水封固后， 尽可能实现一径或二径到底。 第二节 钻进技术参数的选择 合理选择钻进技术参数，注意在不同钻进条件下各参数之间的 有机配合，不断提高操作熟练程度，是取得最好技术经济效果的关 键之一。 第三十五条 钻头转速（简称转速） 1、在一定线速度范围内金刚石钻头的钻速与转速成正比例增加， 因此，转速是提高钻速的主导因素。根据岩石物理机械性质的不同， 表锒金刚石钻头的线速度一般用 1.0-2.0 米/秒（见表 4-5 虚线区间） ， 孕锒金刚石钻头的线速度用 1.5-3.0 米/秒（见表 4-5 实线区间） 。要 防止不顾岩层是否完整、钻孔是否弯曲、超径等不得条件，盲目开 高转速，因而造成金刚石崩碎，降低金刚石回收率和回收价值，表 锒钻头更应注意。 17 孕锒钻头不宜在过低转速下钻进，以防止钻进效率低和钻头过 早磨损。 2、钻进强研磨性、粗颗粒、破碎的岩层，均应适当降低转速。 不同直径钻头线速度与转速对照表不同直径钻头线速度与转速对照表 表表 4-5 不同直径钻头线速度（米/秒）转速 转/分3646566676 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1200 1300 1400 1500 1600 0.001883 0.049 0.188 0.28 0.38 0.47 0.56 0.65 0.75 0.84 0.91 1.00 1.13 1.23 1.32 1.41 1.50 1.59 1.69 1.78 1.88 1.97 2.07 2.26 2.44 2.64 2.83 3.01 0.002407 0.121 0.241 0.36 0.48 0.60 0.72 0.84 0.96 1.08 1.21 1.33 1.45 1.57 1.69 1.81 1.93 2.05 2.17 2.29 2.41 2.53 2.65 2.89 3.13 3.37 3.61 3.73 0.00293 0.146 0.293 0.44 0.58 0.73 0.88 1.03 1.17 1.32 1.47 1.62 1.76 1.81 2.05 2.20 2.34 2.49 2.64 2.79 2.93 3.08 3.22 3.52 3.81 4.10 0.003435 0.172 0.345 0.52 0.69 0.86 1.04 1.21 1.38 1.55 1.73 1.90 2.7 2.24 2.42 2.59 2.76 2.93 3.11 3.28 3.45 注：- 线区间为 表锒钻头 的推荐线 速度； 0.003977 0.199 0.398 0.60 0.79 0.99 1.19 1.39 1.59 1.79 1.99 2.19 2.39 2.59 2.79 2.99 3.18 3.38 3.58 3.78 3.98 线区 间为孕锒钻 头的推荐线 速度。 第三十六条 钻头压力（简称钻压） 18 1、必须根据岩石物理机械性质、钻头底唇面积、金刚石粒 度、品级和数量，采用适当钻压。钻压过高会显著增加金刚石 的每米耗量（克拉/米） ，使钻头过早磨损，此点必须引起密切 注意。 2、表锒钻头钻压应根据底唇面上每粒金刚石压力来确定。 每粒金刚石压力一般采用 1.5-2.5 公斤。在金刚石质量较好，颗 粒较粗，岩石坚硬完整的情况下，可采用较高的单粒压力；反 之，应采用较低的单粒压力。 钻进过程中随着金刚石磨钝，钻速逐渐下降，钻压在一定 小范围内可由小渐增，但钻速有显著降低时，应立即提钻。严 禁用过大钻压单纯追求时效；严禁用已经磨钝需要回收的钻头 盲目加大钻压、单纯追求钻头进尺。表锒钻头金刚石回收率， 根据其质量好坏不低于 70-80%。 3、孕锒钻头的钻压应根据它的底唇面积大小来确定（除去 水口面积） 。一般单位面积压力采用 40-80 公斤/厘米 2。钻进过 程中，在胎体性能适合的情况下，要保持钻压平稳，以保持钻 速均匀。禁止使胎体性能与岩层不相适应的孕锒钻头。 4、钻进强研磨性、粗颗粒或破碎岩层，应适当降低钻压。 5、要准确计算钻压。首先必须准确计算或称量钻具重量， 并要考虑到孔深、孔壁磨擦、孔斜等因素造成的钻压损失。 6、为保持钻压平稳，不得用钢丝绳和升降机进行减压钻进， 要用油缸减压。 19 不同直径金刚石钻头采用的钻压见表（4-6） 。 不同直径金刚石钻头的钻压表不同直径金刚石钻头的钻压表 表表 4-6 钻头 钻头直 钻头 压力 （毫米） （公斤） 种类 3646566676 初压力50-10050-100100-200100-200100-200 表锒钻头 正常压力200-400250-500350-600450-700550-800 孕锒钻头180-350300-600400-750450-900500-1050 第三十七条 泵量与泵压 1、金刚石钻孔的环隙小，钻头水口窄，需要较高泵压和中 等泵量才能产生强制冷却和冲洗作用。 2、金刚石钻进可按下列公式估算泵量： Q=KD 式中：Q泵量（公升/分） ； D钻头直径（厘米） ； K经验系数，一般 K=5-8。 3、金刚石钻进时泵压损失较大。一般情况下泥浆泵管路系 统、双管和钻头的泵压损失为 8 个大气压左右，每百米钻杆递 增损失两个大气压左右。操作中必须随时观察泵压变化，严防 送水中断和钻具中途泄漏。 不同直径金刚石钻头采用的泵量，见表（4-7） 。 不同直径金刚石钻头采用的泵量表不同直径金刚石钻头采用的泵量表 表表 4-7 钻头直径（毫米） 3646566676 泵量（升/分）20-3025-4030-4535-5540-65 20 4、在转速较、钻进速度较快、岩石研磨性较强时，应选用 较大泵量。 第三十八条 每次起钻后要及时分析金刚石钻头的磨损形态， 以检验钻进技术参数是否合理，操作是否恰当，发现缺点及时改正。 第三十九条 探矿科（组）人员须根据“实践、认识、再实践、 再认识”的精神，深入实际，积累资料，总结经验，协同机台选定 本地区的最优钻进技术参数。 第五章第五章 合理使用金刚石钻头合理使用金刚石钻头 金刚石岩心钻探除了必须选用相应的设备、管材，做到“四个 合理选择”外，还必须采取以下七项技术措施，才能取得最优技术 经济效果： 1、金刚石钻头、扩孔器要排队轮换使用。 2、钻头与扩孔器、卡簧尺寸要合理配合。 3、金刚石钻头创造良好的工作条件。 4、改善钻具稳定性。 5、防止岩心堵塞。 6、防止烧钻。 7、及时分析钻头的磨损形态，改进操作技术。 21 第一节 金刚石钻头、扩孔器要排队轮换使用 第四十条 根据岩层、设计孔深等情况，钻头、扩孔器应排队 轮换使用。先用外径大的，后用外径小的。同时也应考虑先用内径 小的，后用内径大的。在轮换过程中，应保证使排队的钻头、扩孔 器都能正常下到孔底，以避免扫孔、扫残留岩心。 第四十一条 提钻后必须用游标卡尺（或验规） ，精确测量钻头 和扩孔器的外径、内径以及孕锒钻头的高度，并做好记录，以作为 下个回次选择钻头及扩孔器尺寸的依据。 第二节 钻头与扩孔器、卡簧尺寸要合理配合 第四十二条 钻头与扩孔器必须合理配合。扩孔器外径应比钻 头外径大 0.3-0.5 毫米；坚硬岩层不得大于 0.3 毫米。如扩孔器外径 过大，将使扩孔量增加，磨损加剧，钻进效率低。扩孔器外径过小， 则起不到扩孔保径作用。 第四十三条 钻头内径与卡簧的自由内径必须合理配合。卡簧 的自由内径应比钻头内径小 0.3 毫米左右。卡簧自由内径过大，则 取不上或卡不牢岩心，造成中途脱落或残留岩心过多。卡簧自由内 径过小，易造成岩心堵塞。因此每次下钻前要注意检验钻头与卡簧 的配合尺寸。在不更换钻头时，检验卡簧自由内径是否合适的简单 方法：将卡簧套在岩心上，卡簧对岩心既要一定的抱紧力，又能在 岩心上被轻轻推动。推动费力则为过小，停留不住则为过大。卡簧 抱紧岩心后不得露出卡簧座。机场应备二到三种尺寸的卡簧以供选 22 配。每两种的内径以相差 0.3 毫米为宜。 第三节 为金刚石钻头创造良好的工作条件 第四十四条 金刚石性脆，遇冲击载荷易碎裂，因此要求孔内 清洁，孔底平整，孔径规矩。 第四十五条 发现孔底有硬质合金碎屑、胎块碎屑、脱落的金 刚石颗粒、金属碎屑、脱落岩心、掉块等要立即采用冲、捞、抓、 粘、套、磨、吸等方法清除。 第四十六条 凡用金刚石钻进的钻孔，禁止用钢粒钻进。当新 钻头下入孔内正常钻进前，要进行磨孔处理。 第四十七条 换径和下套管前，必须做好孔底的清理和修整工 作。换径和下套管后，用锥形钻头将换径台阶修成锥形，并取净孔 底异物，方可钻进。 第四节 改善钻具稳定性 第四十八章 钻进过程中，因钻进技术参数选择不当、斜孔严 重、钻具级配不合理、钻孔超径等因素的影响，钻具会产生不同程 度的震动。钻具震动虽不能全部消除，但采取预防措施，可以改善 钻具的稳定性，将震动减少到最低程度，以避免金刚石碎裂、脱落、 胎体震裂、异常磨损或岩心堵塞。 第四十九条 预防钻具强烈震动的措施： 1、为了保持机上钻杆运转平稳，防止晃动，应采用园断面、直 23 的、与钻杆同级的机上钻杆和高速轻便水龙头、轻型高压胶管，以 消除偏重现象。 不使用弯曲度超过规定的钻杆和粗径钻具。 2、钻具级配要合理，以减少钻具与孔壁或套管内壁的环状间隙， 从面减少钻具“轻向”震动。 3、不得采用超过规范要求的过大钻压钻进，以减小钻具产生 “轴向”震动。 4、为了减小震动，可采用减震器、扶正器或稳定接头。 5、不得使用过大的泵量钻进，避免钻具产生“浮动” （脉动） 。 6、在强研磨性岩层、破碎岩层、软硬互层，禁止盲目开高转速 7、使用乳化冲洗液、润滑膏，减少钻具廻转时的磨擦阻力。 8、钻机与柴油机的传动轴中心线要对准，机身要周正水平，基 础要稳固。 第五节 防止岩心堵塞 第五十条 应采用单动双管钻进，在节理发育、破碎、倾角大 的岩矿层，应设计专用取心工具。 第五十一条 吸水膨胀、节能发育等易堵岩层应采用内径较小、 补强较好的钻头，使岩心较顺利地进入内管。 第五十二条 为保证较破碎岩心能平滑顺利地进入内管，内管 壁可以涂适宜的润滑脂或喷涂塑料、镀铬。 第五十三条 采取相应的减震措施，减少由于震动造成岩心破 24 碎引起的堵塞。 第五十四条 卡簧内径与钻头内径的尺寸要按前述规定配合使 用。 第五十五条 钻进时不允许任意提动钻具，开、关车要平稳， 钻压、泵量要均匀，转速要稳定。 第六节 防止烧占 金刚石钻进由于转速高、进尺快、岩粉多，若无充分的、不间 断的冲洗液排除岩屑、冷却钻头，在极短时间内就能产生高温造成 烧钻。轻的造成钻头微烧，重的使钻头烧毁，严重的造成孔内事故。 第五十六条 钻杆接头的拧卸端应涂丝扣油或缠棉线、垫尼龙 圈，以防渗漏。丝扣油配方及性能见表（5-1） 。 常用钻杆丝扣油配方法常用钻杆丝扣油配方法 表表 5-1 比例配成后状态用途 铅粉：黄油 =1：2 呈稠浆糊状用于钻杆及钻头的丝扣连接处 铅粉：机油 =2：3 粘度大，流动慢用于钻杆接头、油气管、水管丝扣连接处 第五十七条 要保证钻杆和双管等水路畅通。泥浆泵要装稳、 固牢，严防皮带打滑，要经常检查使之正常工作。不宜用三通阀门 调节水量，最好采用变量泵。 第五十八条 要保持泵压表、流量计工作正常。应推广使用各 种警报器。无警报器时应有专人看水。 25 第五十九条 经常检查钻头水口的高度和水槽的宽度和深度， 以保证有良好的过水断面，不合尺寸的要及时修磨。内、外水槽深 度不得小于 1.5 毫米，水口高度不小于 3 毫米。 第六十条 发生岩心堵塞，不得用大钻压、高转速空转处理， 要立即提钻。 第六十一条 操作人要集中精力，观察各种仪表显示的数据及 机械、皮带、胶管等运转情况，发现异常要及时处理。钻头由硬岩 层钻入软岩层，钻速突然变快、泵压增高、钻机回转达吃力是烧钻 的预兆，应限制钻速，降低钻压与转速，增大泵量，或停止钻进并 立即冲孔，待水路畅通后再继续钻进，当处理无效时应立即提钻。 泵压下降，胶管由突然跳动趋于平稳，钻机回转吃力等，是泥浆泵 吸水不好，钻杆或孔底严重漏失的征兆，有发生烧钻的危险，应及 时处理。 第七节 及时分析钻头的磨损形态，改进操作技术 第六十二条 分析每一个回次钻头的磨损形态，是验证钻头工 作是否正常，钻进技术参数是否合理的重要依据，要从中发现问题 及时改进操作。 金刚石钻头磨损形态的分析和判断，举例如下（供参考）： 第六十三条 孕锒钻头正常磨损的标志： 钻头底唇面由平面逐步过渡到园弧面，底唇金刚石裸露好，磨 损速度慢，内外径磨损轻微。 26 第六十四条 孕锒钻头非正常磨损的形态和分析： 1、钻头底唇面变光滑，进尺缓慢，表明胎体过硬。 2、胎体底部变成内、外锥形，说明钻头内外径补强不足，或钻 进了破碎岩石。 3、钻头磨损不均匀，有偏磨现象，说明钻头与钻具的同心度较 差，水口水槽规格不一致。 4、钻头外径磨损严重，甚至磨成锥形，表明钻头长时间扫孔或 扫探头石，或钻头外径补强不良。 5、钻头内径磨损严重，甚至磨成喇叭形，表明钻头长时间扫岩 心，岩心堵塞，或钻头内径补强不良。 6、钻头内外径同时磨损严重，甚至出现台阶，表明孔底有金属 碎屑，岩屑硬粒，金刚石分布不均匀，内外径补强不良。 7、钻头胎体磨损过快，金刚石出露过多，说明胎体太软或孔底 岩粉岩屑积存过多。 8、钻头唇部出现沟槽，说明钻头冲洗冷却不良，金刚石分布不 均匀，孔内有坚硬碎屑。 9、钻头水口或底唇面出现冲蚀沟槽，说明冲洗液含砂量过多， 胎体偏软，泵量过大。 10、胎体和钢体变为蓝色，说明冷却不良，已发生一定程度的 轻烧。 11、胎体发现裂纹，说明内外水槽过深、呈尖角形或钻具强烈 震动。 27 12、钻头钢体有克痕或拉槽时，表明孔内有硬碎异物。 第六十五条 表锒钻头正常磨损的标准： 金刚石出刃逐渐被磨钝，金刚石颗粒无脱落，每颗金刚石的后 面有轻微的“尾巴”状胎痕。钻头内外径磨损轻微，胎体磨损轻微。 第六十六条 表锒钻头非正常磨损的形态及分析： 1、少数金刚石崩落，出现裂纹，表明钻压过大，钻具受强震， 或下钻进受墩撞。 2、整粒金刚石脱落，说明金刚石包镀不牢，金刚石出露过多。 3、金刚石后部有明显“尾巴”状胎痕，说明胎体软，孔底岩粉 多，冲洗液含砂量过大。 4、钻头底唇面外侧呈锥形，内侧呈喇叭形，发生偏磨，钢体有 刻痕，胎体有裂纹，胎体变蓝色等形态的分析，与孕锒钻头相同。 第六十七条 钻头出现以下情况，不得再下入孔内： 1、表锒钻头内外径比公称尺寸磨损 0.2 毫米的；孕锒钻头内外 径比公称尺寸磨损 0.4 毫米的。 2、表锒钻头有少数金刚石颗粒脱落、挤裂或剪碎的。 3、表锒钻头金刚石颗粒出露超过 1/3 以上的。 4、孕锒钻头因微烧而出现石墨化现象的。 5、钻头出现偏磨或变形的。 6、胎体有缺陷的。 7、钻头水口和水槽尺寸过小的。 28 8、胎体被严重冲蚀的。 9、钻头异常磨损的。 10、钢体变形、丝扣损坏的。 第六十八条 几项正确的操作方法： 1、掌握“五不扫” ，即不用金刚石钻头扫孔、扫残留岩心、扫 脱落岩心、扫掉块、扫探头石。 2、掌握“三必提” ，即下钻遇阻轻转无效、岩心堵塞、钻速骤 降必须提钻。 3、钻进中发现“打滑”现象，不准盲目加压强迫钻进或用短时 间干钻的办法处理，应立即提钻。 4、在减压钻进中，应用钢丝绳将钻杆拉直后再倒杆。 倒杆后，用油缸将钻具提离孔底少许再开车，以防钻头在重载 荷下，因突然转动而损坏。 5、下钻前要配好机上余尺，在回次钻进过程中不准将钻具提离 孔底加钻杆。 6、在复杂岩层中，提升钻具速度不得过快，并随时向孔内灌注 冲洗液，以防因“抽汲”造成垮孔。 7、新钻头下入孔内，必须进行“初磨” 。其目的是：了解钻头 胎体是否与岩层适应；使底唇与孔底形状相吻合；磨去钻头虚伪尺 寸及棱角；使孕镶钻头磨出刃口等。其方法是：开始轻压（正常钻 压的 1/3 以内）慢转（100 转/分左右） ，进尺至 0.2-0.3 米后逐步增至 正常参数。第一回次进尺不宜过长，要及时提钻检查钻头。 29 第六章第六章 钻探工程质量钻探工程质量 钻探工作的目的是为了最大限度地取全取准第一性地下地质资 料，供地质工作者观察研究，以逐步探明地质情况和矿产储量。因 此，必须努力提高钻探工程质量，满足地质要求。 第一节 岩矿心的采取与整理 第六十九条 岩心采取率不得低于 65%。矿心按可采层计算， 分层采取率不得低于 75%。对破碎、松散、污染、减少人工贫化或 人工富集，保持矿心的纯洁性，要采用专用取心工具。 易被冲洗液溶解的岩盐、芒硝等盐类矿层还应采用同类型饱和 盐水溶液做冲洗液。 第七十条 记录岗应负责将岩矿心自上而下地按顺序放入岩心 箱内，不得颠倒、丢失。岩矿心上应写明回次数、总块数和块号； 用铅笔填写岩心牌，将两个回次的岩矿心隔开。破碎、酥脆的矿心 应用样品袋（筒）包装并注明孔号、起止孔深。 第七十一条 岩矿心采取率的计算，应以实际钻进的固体岩矿 层为计算对象。除设计要求者外，浮土、流砂层及表面复盖物概不 计算。废矿坑及天然空洞的进尺或岩粉、坍塌物等，不参预采取率 计算。 第二节 钻孔弯曲度 第七十二条 钻孔顶角允许弯曲度每一百米间间距内不得超过 30 20，随钻孔加深可以递增计算，以考核钻孔顶角指标是否合格。 钻孔方位角的允许偏移度，由地质、探矿部门根据具体情况商 订。 第七十三条 直孔每钻进 100 米、斜孔每钻进 50 米要测量一次 顶角和方位角。下套管前、换径后、见主矿层均应各测量一次（矿 层超过三十米时，可测二次） 。 第七十四条 发现钻孔弯曲度有超差倾向或已超差时，要及时 采取措施纠斜。 第三节 简易水文观测 第七十五条 简易水文观测项目有：钻孔中的水位，冲洗液耗 量，钻孔漏水位置与漏失量，钻孔涌水位置及水头高度。钻孔水位 每班测 1-2 次。记录岗负责记录测得的数据。绳索取心钻进可在钻 杆内测定孔内水位。 每个钻孔需要观测的项目和次数，由水文地质、地质、探矿等 部门商订。 第四节 校正孔深 第七十六条 每钻进 100 米，下套管前、见主矿层、终孔扣， 都要用钢尺丈量钻杆、校正一次孔深。钻孔孔深误差在千分之一以 内的，不必改动班报表。超差时要及时消除。 31 第五节 原始报表 第七十七条 记录岗位负责用钢笔在现场随施工进度逐项填写 原始报表。必须做到及时、准确、真实、齐全，并保持整洁。要由 机长、班长校核签字。终孔后，班报表由机台汇订成册，交有关部 门归档存查。 第六节 封孔 第七十八条 终孔前地质科（组）提出钻孔封闭要求，交探矿 科（组）设计后，由机台认真执行。不同地质条件下的封孔要求： 1、见含水量、矿层、含水构造的钻孔，终孔后都要严格封孔。 2、见到矿层但未见含水量、含水构造的钻孔及孔位低于侵蚀基 准面以下的钻孔，只封闭孔口部位。 3、要长期进行水文观测或对农田灌溉有利的钻孔不封孔。 第七十九条 封孔方法 1、含水层、矿层的顶底板上下 10 米范围内必须用 400 号以上 的水泥封闭。水灰比 50%左右，并要防止水泥浆被水稀释。 2、根据需要可选择少量已封钻孔进行封孔质量检查。 3、封孔后在孔口设立水泥标桩。 32 第七章第七章 冲洗液与护孔作业冲洗液与护孔作业 第一节 冲洗液的选择 第八十条 冲洗液具有冷却钻头、润滑钻具、减轻震动、清洗 孔底和保护孔壁的作用。因此应根据岩层特点和水源、粘土、处理 剂、润滑剂等条件，正确选用合适的冲洗液。 1、岩层完整，不漏不塌，无缩径现象，应采用乳化冲洗液。 2、岩层较完整，有轻度坍塌，应使用低固相泥浆做冲洗液。 3、岩层破碎，有中等坍漏，或超径、缩径现象，应采用堵漏泥 浆、速凝水泥或高分子聚合物堵漏，然后选用适当冲洗液。 4、严重漏失、坍塌的岩层，可在钻具表面涂润滑膏，并采用堵 漏泥浆。如漏失层位厚度不大，可采用速凝水泥或高分子聚合物堵 漏。如漏失层连续出现，厚度较大，采用其他方法处理困难时，应 用套管隔离，然后选用适当冲洗液。润滑膏配方见表（7-1） 。 润滑膏配表润滑膏配表 表表 7-1 成分黑机油松香沥青石腊 重量比（%）60305-85-2 第二节 冲洗液的配制 第八十一条 水基混油冲洗液或油基混水冲洗液，必须加入润 滑剂，使油均匀分散于冲洗液的水相中或使水均匀分散于油相中， 形成稳定的乳化冲洗液。配制乳化冲洗液采用的润滑剂配方见表 33 （7-2） 。 配制乳化冲洗液采用的润滑剂配方、用量表（供参考）表配制乳化冲洗液采用的润滑剂配方、用量表（供参考）表 7-2 添加量（体积）% 类型名称配方 清水泥浆 备注 DL-5 磺化脚 30%，油脚皂 20%，消水的 50% 0.5-22-4 太古油 蓖麻油 70%、硫酸 15%、食盐 15%。用 烧碱或纯碱中和至 PH=7-7.5 0.1-0.51-5 阴离 子型 皂化溶 解油 油酸 10.5%、松香 9.7%、酒精 2%、烧 碱深液（波美度 37 比重 1.34）5.4%、亚 硝酸纳 0.1%、30 号 或 20 号机油 61.4%、0 号柴油 10% 0.3-0.51-5 非离 子型 O 型乳化 油 OP-10，2.8 公斤、煤 油 20 公斤、20 号机 油 80 公斤、三乙醇 胺（50%含量）0.5 公斤、水 20-30 公斤 0.7 非离 子型 O 型乳化 油 15 号机油 50 升、吐 温-60.3 升、OP- 10，2 升、三乙醇胺 0.2 升、水 15 升 0.3-0.5 具有一定 抗钙离子 性能 DL-7 磺化脚 30%、油脚皂 20%、聚氧乙烯蓖麻 油（乳化剂 EL） 10%、水 40% 0.5-10.5-2 复合 型 复合乳 化剂 15 号机油 50 升、吐 温-60，3 升、OP- 10，2 升，烧基磺酸 纳（AS）3.2 升、三 乙醇胺 0.2 升、水 20 升 0.3-0.5 34 减阻剂 （皂化 润滑剂） 油酸 10.6%、松香 9.22%、火碱 4.74%、20 号或 30 号机油 35.35%、煤 油 35.35%、酒精 4.24%、OP-10，1- 3% 0.2 在钻进过程中，乳化冲洗液由于岩层、温度、微生物等的影响， 出现破乳或析油，必须进行处理，或改用其他润滑剂。 第八十二条 冲洗液中出现大量泡沫时，应加入消泡剂处理。 乳化冲洗液常