钻探工程复习资料2

1、钻探工程复习资料钻探工程:|为获取地质资料而进行的所有钻探 工作的总称。钻探工程的特征：1隐蔽性；2不可预测性；3 具有一定的约束条件；4具有生命周期。钻探工程的定义：为探明地下资源、地质条 件、以及其它目的（地下水开采、工程施工 等）而使用一定的工具，在地壳内按照一定的 工艺技术破碎岩石形成钻孔的整个施工工程。 钻孔：由以找矿普查、详查、勘探以及工 程地 质勘查、施工、石油钻井等不同用途的钻孔工 程共同构成，钻孔的特征：门直径小；2深度大；3有开孔 及终孔直径要求；4孔深由目的层的埋藏深度确定；5有明确的目的性。钻孔的的定义：是指根据地质条件或工作要 求，在岩石中开凿的圆形断面空间。钻探工程

2、 技术的应用：1勘察领域：以探为主，如矿产勘探钻探、水文地质钻探、工程 地质钻探。2生产领域：油井、水井、盐井 等。3施工领域：用于各项岩土工程施工和处 理，如桩孔、注浆孔等。钻探工程施工的阶段包括：钻进前准备、钻进 过程和终孔三个阶段。钻进的主要工序包括：钻进破碎岩石 取芯 排粉升降钻具加固井壁测试工作。钻探工程分类：一;地质钻探1普查找矿钻探：为了探查表土层下基岩的性质、产状探 明地质构造而进行的钻探；2勘探钻探：为了进一步了解地质构造，矿层埋藏深 度、产状及矿层的品位而进行的钻探；3水文地质钻探：为探明地下水的埋藏、流 动规 律、水质、水量及水温等水文地质规律为目的 的钻探；4工程地质钻

3、探：为探明某些建筑工 程的地下基础及地基的承载力而进行的钻探。5 石油天然气钻探：为勘探石油、天然气等矿层 而进行的钻探。二;开采矿产资源钻探三；工 程施工钻探。油、气勘探和开采的钻孔深度较 大，一般 在4000-5000米。研究地壳科学的超 深井，深度已超过10000米。勘探钻孔的直径勘探钻孔的直径一般为 76-146mm,但特殊用途的钻孔直径可达 5000mm根据钻孔中心线的倾角和方位角，地表钻探可以分为垂直钻孔钻进、倾斜钻孔钻进和水平钻孔钻进I冲洗液循环方式分类11冲洗液正循环钻 进，2冲洗液反循环钻进。岩石的物理性质：在岩石生成过程中形成的岩 石的基本性质。1岩石的密度；2岩石的孔隙

4、性；3岩石的软化性；4含水性和透水性；5松 散性和流散性6岩石的稳定性。 岩石的力学 性质：（岩石在机械外力作用下所表现出来的 力学特征。岩石的力学性质：（1强度：岩石单位面积上 所能承受的极限载荷值。影响因素；自然因 素；工艺因素。2硬度：岩石局部范围的软硬程度。影响因素；石英颗粒； 各向异性；载荷性质。3研磨性；岩石磨损工具的能力。影响因素；矿物成分 和结构；岩石的力学性质。岩石研磨性的测定方法：钻磨法;磨削 法；微钻头钻进法；标准圆盘磨损法。豈 石的可钻性：定义;在一定钻进方法下岩石抵 抗破碎的能力。分级；六类，12级。岩石的 可钻性分级方法：1力学性质指标法；2实际钻进速度法；3破碎比

5、功法。钻探 设备：1 I定义：钻孔施工所使用的全部地面设 备的总称。钻机：驱动、控制钻具钻进，并 能升降钻具的机械。钻机I的技术特性参数： 基木参数;主要参数；一般参数。一 泥浆 泵：指在钻探过程中.向钻孔输送泥浆或水等冲 洗介质的机械。泥浆泵的主要作用由泥浆 泵向孔内输送不同冲洗介质，以冷却钻头、净化孔底、 维护孔壁、携带或悬浮岩粉。由泥浆泵向孔内输送水泥等灌浆材料，以堵塞钻孔 漏失或封孔。在使用孔底发动机钻进时，用 泥浆泵将冲洗液介质输入孔内井底液动机，以 液力驱动孔底发动机工作，以实现冲击回转钻 进或定向钻进等。往复式泥浆泵；螺杆 泵:31动力机:;柴油机；电动机；型号 和功力选择；4钻

6、机的类别：岩心钻机;砂矿钻机；水 文钻机；工程钻机；坑内钻机；浅孔钻 机；地热钻机。5 |钻机的类别代号：X:岩心；S乙砂钻；S:水文；G:工程；K: 坑道；Q：浅钻；R：地热；6 钻|机的第一特征 代号：Y:液压操纵机械传动；D:全液压动 力头；P：转盘；I钻机的第二特征代号： C:车装；S:散装。钻机的钻进方法：冲击 式；回转式；振动式；复合式。I钻机的基木组成：液压传动系统;回转机 构；给进机构；升降机构；传动变速机 构；机架。钻进工具：1钻头：按切削具材料：金刚 石；硬质合金；钢粒。建设项目有无必 要；2 |按钻头用途：取心钻头；全面钻进 钻头；事故钻头。3岩心提断器;4岩心管：壁厚3

7、.5-4mm的无缝钢管制 成；长度一般为1.5m,3m,4.5m,其外径比所连接的钻头小1 一 4mm 5套管；6异径 接头；7钻杆：常用的规格42mm 50mm 63.5mm等；8主动钻杆；9水接头；10钻 铤。 I钻探用动力驱动装置：电动机；柴油机。 驱动形式单独驱动;.联合驱动。 钻孑L的质量要求：（一：岩丨（矿）心采取率 与整八（1）地质要求取心的地层、钻孔平均岩 心采取率不得低于65% （2）矿矿化带重要标志层及矿层与矿层顶板各3-5米不得低于75% （岩金矿80%） o （ 3）可 采的薄矿层（厚度不小于4 5m,每层平均 采取率不低于75,厚度较大的矿层从矿层 顶板开始每5 m或

8、10m的平均采取率 不低于 75% （岩金矿80%） o （4）取岀的岩（矿）心，应洗净后自上而下按次序装箱，不 得颠倒或任意拉长，岩心应按规定编号，每回 次应填放岩心票（包括没有岩心的回次），岩 心箱应进行编号，箱子规格要符合要求且结 实。二:钻孔弯曲与测量间距（1）垂直孔允许 每100m弯曲2。斜孔每100m弯 曲3。,按孔深 累计计算。（2）方位角偏差，在设计时与地矿 部门商定，一般不超过勘探网1/3 - 1/4o（3）测量间距，实测顶角小于5。时，每钻进 50m测一次顶角和方 位。（4）磁性矿区要用防 藏涮刽有洼（P终孔俞斜，k质编录员应在现场监测。三：I简易水文观测（1）在以清水为冲

9、洗液的钻孔 中每班至少要测次孔内水位，未 下好孔口 管的孔段好泥浆钻进的钻孔可以不测。（2）每 次观测应在提钻后、下钻前各观察一次，其间 隔时间应大于3min. （ 3）钻进时遇有涌水、 漏水、溶洞等现象应及时记录其孔深。四：孑L 深误差的测量与校 正（1）每钻进100m、进岀 矿含层（矿层 小于5m只测一次）、终孔后均 要进行一次孔深测量，误差小于1 %o者可不修 正孔深。（2）测量要使用经过校正的钢尺。（3 ）见矿与终孔校正，地质编录员应在现场监测。 五：原始班报表（|1）要在现场用钢笔及时填写，要真实准确。（2）交接班班长和机长要亲笔签字，不得代签。（3）要整洁，终孔后装订成册。六：封孔

10、厂1）要有封孔通 知书和封孔设计书。62）要用32 - 5以上未过期的水泥水灰比要符合要求。（3）每封完一层要在封孔段顶部取水泥样验证。（4）要立孔口标志。钻探施工过程1:钻进前准备；2:钻进过一3:终孔。I影响硬质合金钻进效率的主要因素：岩石的性 质、硬质合金钻头的质量、钻进时操作技术和 钻进规程等。硬质合金钻进的优点：在软岩及中硬岩石中钻 进效率高，钻进质量好，钻探材料消耗少，成 本底，钻进操作简便，钻进方法灵活，应用范 围广泛。钻探用硬质合金：1成分（1）骨架材料碳化 锋（2）粘接剂钻。2含量（1）碳化餌含量 越高，硬度、耐磨性越大；反之，越低；（2） 粘接剂钻含量越高，抗弯强度和抗冲击

11、韧性越 大，反之越小。3 |粒度在成分相同的硬质合金中，碳化钩的颗粒越细，则 硬度越大，耐磨性能增高；反之，抗弯强度提 高，韧性增加。硬质合金钻头：1磨锐式钻头；2自磨式钻头。 肋骨式钻头主要用来钻进遇水膨胀、塑性大的 软岩层O合金嗚头的结构要素：（1）钻头体；（2） 合金数目；（3）合金岀刃；（4）合金排列方 式：一般单环排列钻头适用于研磨性小的岩 石；双环排列钻头适用于研磨性不大、中等硬 度的岩石；多环排列钻头适用于坚硬、耐磨性 大或节理裂隙发育的岩石。（5）切削具的镶焊角：正前角斜镶。一般正前角 为5。-13 ° ,切削性能较好，排除岩粉容 易，但后角较小，后刃与岩石接触面积大

12、，压 入岩石阻力大，一般适用于钻进较软塑性地 层。负前角斜镶。一般负前角10 ° -15 ° 能保持切削具有最大刃尖角，后角大，压入阻 力较小，磨损断面增长较慢，支撑性能好，不 容易折断及崩刃，能承受很大轴向压力，但前 角为负值，不利于排粉，一般适用于钻进硬的 1岩石，有裂隙地层，软硬不均或研磨性的地 层。直角正镶。前角等于零，切削、耐磨、 支撑和排粉介于上述两种形式之间，一般适用 于钻进软到中硬岩层。水口及水槽：硬质合 金钻头上的水槽一般深为宽7 10mm。硬质合金钻进技术丁:最优钻进规程是在一定 条件下，能达到最好钻一的钻进参数值。二：强力钻进规程是指钻进时 所采用的比

13、一般最优钻进规程值高的钻进规程 值。三：特殊钻进规程是为了某 些特殊目的和 要求而采取的特殊规程或受限制的规程值。 合金钻进钻压的表示方式：1 :单位钻压；每颗硬质合金上的压力；一2 :总钻压；整个 钻 头所加的压力。合金钻进转速的表示方式。1：转速：是指钻头回转时的圆周线速度；2转数：是 指钻头每分钟的转动次数。3转数与钻速 的关系是：n二60v/ 314D。硬质合金钻进规 鑿1硬质合金适用于钻进级及部分的78 级岩层；2必须排队轮换使用；先用外径大内 径小的；后用外径小内径大的。3孔内残留岩 心在0 5M以上或有脱落岩心时，不得下入A ¥斤 卜入孔内初过3-5min的初磨。5正常

14、钻进时，保 持压力均匀，不得无故提动钻具。6在非均质的裂隙地层中，要适当降低压力，以防 止合金崩刃。7合理掌握回次进尺长度，以保 证岩矿心采取率。8不能用钢粒作卡料，防止钻头被人为损坏。9注意钻头磨损及岩心变化情况，以便制定下回次的钻 进参数。金刚石钻进的优越性：钻进效率高,在岩石 愈硬的地层，钻进效率提高的幅度愈大。钻 孔质量好，岩心采取率比较高，而且岩心完 整、光滑。孔内事故少、应用范围广。装 备轻、劳动强度低、钻探成本小。金刚石钻进扩孔器的功用：修整孔壁，保证 孔壁光滑整齐、孔径均匀，不因钻头磨损而缩 小。导正钻头，保持其稳定工作。分担钻 头外侧刃的工作量，既保证了足够的孔壁间 隙，又使

15、钻头外岀刃不太大。表镶金刚石：I单颗粒金刚石破碎岩石的作用原 理：在硬岩中，压裂、压碎加体积 破碎为 主；剪切破碎为辅；在破碎塑性大的硬及中 硬岩石中，以切屑破碎为主，压裂为辅；孕镶金刚石：I破碎岩石的作用原理：多刀多 刃，刻划蚀痕，微切削，微压裂压碎。金刚石 的物理性质：I硬而耐磨，脆而怕烧。金刚石的 粒度直径大于1 mm：的金刚石通常以粒/克拉表示；用于表镶钻头；进一步划分 为：粗粒520粒/克拉，中粒2040粒/克拉， 细粒40100粒/克拉；细粒钻 头适用于钻进致 密、坚硬地层。直径小于1 mm的金刚石通常以 目表示；目即每英寸长度内的网眼数。用于孕 镶钻头。进一步划分为：24目、36

16、目、46 目、60目、70目、80目、100目等档次。 I刚石粒度：表镶钻头:80-100粒/克拉； 孕镶钻头:150-400粒/克拉；或20-100目。 表镶金刚石钻头适用地层：致密、坚硬地 层。 孕镶金刚石钻头适用地层：非均质、中硬至极 硬地层。扩孔器功用：修正孔壁；导正钻头；分 担钻头外侧刃的工作量。扩孔器组成金刚石;胎体；刚体三部分 组成。工作带的宽度为20-35 mm,实际尺寸比钻头大0 30 5 mmo水槽形 式有密条状、宽条状、螺状。螺旋状水槽排水 阻力小，是合理的形状。卡簧：作用：卡住并提断岩心。类型：内槽 式、外槽式、切槽式。制作材料：40号铭钢或65号镭钢加工。金刚石钻进技

17、术参数：钻一岩石完整、硬度 高、中等研磨性，宜采用大钻压；岩石较软、 研磨性强、裂隙发育、破碎不均质，应采用小 钻压。转速R分钟钻具的回转次数；.冲洗液量:1金刚石钻进时，一般要求冲 洗液的 上反流速为0 40 7m/ s; |金刚石 钻进规程参数的配合：丨1各参数之间合理 配合；2正常规程参数下钻进；3尽量减少临界 规程参数下钻进。金丨及注意事项：钻头的选择原则；软和较软 岩层，可选用聚晶金刚石钻头；中硬和完整均 质硬岩层，可选用天然表镶金刚石钻头；软硬 不均、节理发育和裂隙地层，育选用孕镶钻 头。岩石的研磨性越强，硬度越高，则钻头 的金刚石粒度越小，最好用孕镶钻头。岩石硬 度越低，研磨性越

18、弱，则钻头的金刚石粒度应 越大，如选用天然金刚石钻头、聚晶金刚石钻 头。岩石硬度越高或研磨性越弱，则钻头金 刚石浓度越低；岩石硬度越低或研磨性越强， 则钻头金刚石浓度越高。岩石的研磨性越强 或硬度越低，则钻头的胎体硬度应越 高，反 之，岩石的研磨性越弱或硬度越高，则钻头的 胎体硬度应越低。钻头的唇而形状要与岩层 相适应。合理使用:分组、排队、轮换使用： 先用外径大、内径小的，再用内径大、外径小 的。换径钻头应采用针状合金钻头或旧金刚石钻 头，并用较小压力和转速钻进，严防孔斜。I合理选择钻具的级配：为了尽量减小钻具与孔 壁的环状间隙，增加钻具的稳定性，提高钻 速，减少讲故事的消耗，避免金刚石的异

19、常磨 损，合理的钻具级配是至关重 要的。I钻具的减振及稳定措施：采用合理的组合钻 柱；满眼钻进；增加钻具的稳定性；润 滑钻具；卡簧与卡簧座的配合尺寸:卡簧座与钻 头内台阶的间隙是03-0- 4 m,以确保水流畅 通或岩心进入内管不被堵塞。卡簧自由内径： 应比岩心外径大0 3-0 4 mmo丘必提五不扫：三必提:下钻遇阻，轻转无 效必提；岩心堵塞必提；钻速骤降必提； 五不扫；不用金刚石钻头扫孔；不用金刚 石钻头扫探头石；不用金刚石钻头扫脱落岩 心；不用金刚石钻头扫残留岩心；不用金 刚石钻头扫掉块；女口 LI何处理地层打滑： 适当加大钻压，强迫 钻头进尺，迫使钻头进 尺，使金刚石出露，待正常后恢复

20、钻压；减 小泵量，借孔底增加残留岩粉来加速对钻头胎 体磨损，使金刚石岀露；在孔内投入或在冲洗液在加入 摩擦剂，如硬岩粉等，增加钻头与孔底的摩 擦，促使金刚石出露。残留一孔底残留岩心超过02m时应专门捞起。翅 粒钻进的优点：钢粒钻进的翻滚碎岩产生纵向脉动冲击，可以破碎硬度比钢粒 本身 还大的岩石。可钻7级以上的、坚硬致密的或研磨性很大的岩层。在钻进过程中，钢粒消耗后可继续补给钢粒，从而可 以延长回次钻进时间，这对钻进坚硬、研磨性 强的岩层十分有利。钢粒钻进技术参数：钢粒钻进技术参数包括投 砂方法及投砂量、钻压、转速和冲洗液量等。 钻头水口形状:a、双斜边水口 b、单弧形 水口 c、双弧形水口 d

21、、斜弧形水口。投砂方法：一次投砂法：I就是在钻进开始前把一个回次所 需的钢粒一次投入孔底。孔壁完整时，可从孔 口直接投入；孔壁破裂时，应当把 钻杆下至接 近孔底时，从钻杆中投入。从投砂方法来说， 一次投砂比较简便，所以使用较广。I结合投砂法：I又称分批投砂法，这种方法是 在回次开始前先投入一定数量的钢粒，待钻进 一定时间后再分别补投12次。这种方法在一定程度上改善了一次投砂法刚投入 孔底时，孔底钢粒多、扩孔严重和磨细岩心的 缺点。冲击钻进钻头I：冲击钻进钻头的刃角取决于岩 性，一般对软岩层取65° 80。；中硬岩层取90。-110 °；硬岩层取110 °-120&

22、#176; .刃面角一般为180° ,当地层较软时，可制成小于180°的刃面角，以加速孔底岩石破碎。为了使钻头在运动中减 少与孔壁的摩擦，在切削刃外端保留一间隙角 （4 °8。）。钻头形状有一字形，工字形，十字形，马蹄形或圆形。目前较普遍的是十字 形带副刃的钻头。钢丝绳冲击钻进技术参数：钻具质量I 土样肩中类及质量要求:广亡升扰动土样" 或“原状土样”的基本质量要求是：没有结构扰动；没有含水率和孔隙比的变化；没有物理成分和化学成分的改变。对土样 采取的要求：1、钻进要求：使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳 的回转式钻进。若采用冲击、振动、水冲等方

23、 式钻进时，应在预计取样位置1m以上改用回 转钻进。在地下水位以上一般 应采用干钻方 式。在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意旋入套管 时管靴对土层的扰动，且套管底部应限制在预 计取样深度以上大于3倍孔径的距离。应注意白痴钻孔内的水头等于过稍高于 地下水位，以避免产生孔底管涌，在饱和粉 土、细砂土中尤应注意。2、取样要求：到达预计取样位置后，要仔细清除孔底浮土。孔底允许残留浮土厚度不 能大于取土器废土段长度。清除浮土时，需注 意不致扰动待取土样的土层。下放取土器必须 平稳，避免侧刮孔壁，取土器入孔底时应轻 放，一避免撞击孔底而扰动土层。贯入取土 器力求快速连续，最好采用静压方法。

24、如采用锤击法，应做到重 锤少击，且应有导向装置，以避免锤 击时摇 晃。饱和粉土、细砂土和软黏土，必须采用静2压法取样。当土样贯满取土器后，在提升取 土器前应旋转23圈，也可静置约10min,以使土样根部与母体顺利分 离，减少逃土的可能性。提升时要平稳，切忌 陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土样。岩（矿）心采取的要求：1、岩（矿）心采取率：丨岩（矿）心采取率即实际自孔内取上 的岩（矿）心长度与实际钻进进尺的比值。对 于岩（矿）心的一般要求：岩心 不低于65%矿 心不低于75%如果不足，应进行补取。2、完整性：要求取上的岩（矿）心保持原生结构和原有品味，以便划分矿石类型，观察矿物原生结构和共生关系；尽

25、量避 免人为破碎，颠倒和扰动。3、|纯洁性要求取上的岩（矿）心不受外物的 侵蚀、污染和渗进，以免影响矿石的品味、品 级和物理性质。如煤心混入黏土将使样品的灰分增加，滑石混入泥浆将使二氧化硅含量提高等。4、|避免选择性磨损:矿心的选择性磨损，会使其内在物质成分发生变化，造成矿物人为贫 化和冨集，歪曲原品味和品级。5、取心部位准确：要求取上岩（矿）心的位置 准确，为了得到岩（矿）层准确的埋藏深度、 厚度和产状，以准确地计算矿产储量和确定其 地质构造。影响岩（矿）心采取的因素很多，包括地 质因 素、工艺因素、人为因素。取土的方法：压入法：分为连续压入 法和断续 压入法两种。前者是用滑轮组合装置将取土

26、器一次快速的压入地层中，适用 于较软土层中的取样；后者是将取土器分两次 货多次压入地层中。击入法：击入法一般适用于较硬与坚硬 的土层 取样，分为孔外击入法和孔内击 入法两种，回转击入法：采取坚硬土层中的土样或岩样时，若上述取土方法无法采取，可采用机械回转钻进用的回转压入 式取土器（双层取样器）。若须在岩层中采取原状样品，则可在岩心钻探的岩心中直接挑选原状样品。I常用岩（矿）取心方法：卡料卡取法；卡簧卡取法；干钻卡取法；沉淀卡取法；楔断器卡取法。常见取土器类型：贯入式取土器：贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取 土器贯入土中。这类取土器又可以分 为敞口取 土器和活塞取土器两类。敞口取土器

27、按取样管 壁分厚壁、薄壁和束节式三 种，活塞取土器又 有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几 种。回转式取土器：回转式取土器的基本结构与岩心钻探的双层岩 心管相同，分为单动三重管取土器和 双动三重 管取土器。回转式取土器可采取较坚硬、密实 的土类以至软岩的样品。单动三重管取土器适 用于软塑一坚硬状态的黏性土和粉土、粉细砂 土额，土样质量1H级。双动三重管取土器适用于硬塑一坚 硬状 态的黏性土、中砂、粗砂、砾砂、碎 石土及软 岩，土样质量亦为IH级。常用取心（岩（矿）心）工具：1、单层岩心管钻具2、双管钻具： 双动双管钻具； 单动双 管钻具。3、绳亲取心钻具芯的钻进装置，即在钻进过程中，当内岩心

28、管装满 岩心或岩心堵塞时，不需要把孔内全部钻杆提 升到地表，而是借用专用的打捞工具和钢丝绳 把岩心管从钻杆柱内捞取上来，只有当钻头被 磨损需要检查或更换时，才提升全部钻杆柱。 ISC-56型绳索取心钻具的主要机构捞矛机 构。弹卡机构。缓冲机构。单动机构。 调节机构。打捞机构。4、反循环取心钻具I岩心整理：一理； 岩心丈量；'岩心的整理。I钻孔的空间位置：孔深 L:孔深L是指 孔口到测点钻孔轴线的长度。在钻进过程中， 对孔深随时都有记录。顶角e :顶角e是钻孔轴线与铅垂线之间的夹角。倾角丫是水平而与钻孔轴线的夹角。顶角与倾角 互余。当e=o。时，钻孔为垂直孔；当e =90°时，

29、钻孔为水平孔；当0° < e<90°时， 钻孔为倾斜孔。方位角a:方位角a是指钻孔 轴线的水平投影与正北方向之间的夹角。从正 北方向起按顺时针方向计算。I钻孔弯曲的类型：顶角弯曲：如果钻孔轨迹只有顶角变化，而无方位角变化，则这样 的钻孔轨迹是垂直平而内的曲线。顶角变化亦 称为顶角弯曲。顶角增大时，称顶角上漂；顶 角减小时，称顶角下垂。在这种情况下钻孔轨 迹的水平投影是一直线，而它的剖而是一曲 面。这种曲线可能拟合为单一的圆弧、抛物线 或其他曲线，也可能拟合为不同直径的圆弧或 其他曲线组成的复杂曲线。方位角弯曲：方 位角变化称为方位弯曲。方位角增大时，方位弯曲 为

30、正值；方位角减小时，方位弯曲为负值。（1）如果只有方位角变化，而无顶角变 化，则钻孔轨迹呈螺旋状， 为一空间曲线。（2）如果钻孔轨迹既有顶角变化，又有方 位角变化，则这样的钻孔轨迹即可能是空间曲 线，也可能是倾斜平面内的曲线。顺层跑：当遇层角小于15° ,且互层的软 硬 相差较大时，钻孔则沿硬岩层层而弯曲，俗称 顺层跑。顶层进：当遇层角大于30。时钻孔将向与硬岩 层层面相垂直的方向弯曲，俗称顶层 进。I保证安装质量安装设备前,地基要平整、坚 实、填方部分不得超过1/3,机台木要水平、稳固。并使天车、孔口、立轴三点 成一线。钻孔弯曲测量的原理：1顶角测量原理：液而 水平原理 悬锤原理。

31、2、方位角测 量原理： 地磁场定向原理：当罗盘的磁 针呈水平状态时，将永远指向大地磁场。利用 这一特性，可测钻孔磁北方位角。地面定向原 理：在地而用经纬仪，油己知 坐标点导测一通 过孔口中心的方向作为定位方向，然后，将此 定位方向设法传到孔内各测点。惯性定向原 理：利用陀螺测斜仪对有磁性干扰的钻孔进行测斜，无论在工 作缪率还是测量精度上，都比前述两种定向方 法高。I钻孔空间位置的确定：常用三种方法来处理测斜数据：丨原角全 距 法，即将某点所测得的数据用以控制此测点至 下一测点整个孔段；原角半距上移法，即将某测点所测得的数据，用以控 制该测点上下各一半距离；均角全距法，即将上下两侧点所测得的数据

32、取平 均值，作为计算这个孔段用。受控定向钻进工具：保持原来钻孔方向的工具；增加钻孔自然弯曲强度的工具；使钻 孔按预定方向弯曲的工具。钻探施工中，采用人工导斜工具或利用钻 孔自 然弯曲规律使钻孔的实际轴线按设计轴线延 伸，以达到地质目的或其他工程目的一种钻进 方法，称为定向钻进。I钻孔冲洗与护壁堵漏的目的:一 1、清洁孔 底，携带岩屑；2、冷却和润滑钻头及钻柱； 3、平衡井壁岩石侧压力；4、平衡（控制）地 层压力；5、悬浮岩屑和加重剂；6、在地面能沉除砂子和岩屑，调配后能循环利用； 7、有效传递水利功率；&承受钻杆和套管的部分重力；9、提供所钻地层的大量资 料；10、水利破碎岩石。冲洗液

33、的类型：水基冲洗液：水基冲洗液是一种以水位分散介质，以黏土（膨润 土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶 胶悬浮体混合体系。水基冲洗液还可分为淡水 盐水冲洗液（包括-海水及咸水钻井液）、钙处 理冲洗液、饱和盐水冲洗液、混合乳化（水包 油）冲洗液、不分散低固相聚合物冲洗液、钾 基冲洗液、聚合物冲洗液。油连续相冲洗液： 油连续相冲洗液3（习惯称为油基冲洗液）是一种以油（主 要是 柴油或原油）为分散介质，一加重剂、各种化 学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体 系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学 处理剂和水等。气体型钻井流体：气体冲洗液是以空气或天然气作为钻 井循环流体的冲洗液。冲洗液I性能

34、要力和润滑性能；良好的剪切稀释性能；良 好的护壁、防漏、稳定性；不腐蚀钻具。 泥浆的性能：I黏度：黏度是指液体流动 时具有不同流速的各层间内部摩擦力的表现。 泥浆黏度，是泥浆流动时固体颗粒之间、固体 颗粒与液体之间和流动分子之间等得内摩擦的 反映。泥浆黏度的大小主要取决于泥浆中的固 相含量及其分散程度，固相颗粒的聚结（絮 凝）稳定状况，液相的性质和高分子处理剂 的性质、分子量及浓度等。相对密度：泥浆 的相对密度是 泥浆质量与同体积水质量的比值。泥浆相 对密 度的大小主要取决于泥浆中固相（黏土、岩 粉、加重剂等）得含量和固相物质的密度。含砂量：含砂量是指泥浆中大 于74的不易分散的固体颗粒（即2

35、00目筛网通不过的颗粒）含有量占泥浆总体积的百 分数。所谓含砂，是指上述不易分散的固体颗 粒，一般指泥浆中的非黏土矿物。泥浆中含砂 量高，不仅会增加对泥浆泵和钻具的磨损，而 且会使在孔内形成的泥皮疏松，渗透性大，失 水量高，泥皮厚，易引起泥皮垮塌，造成孔内 事故，因而在钻进过程中必须做好泥浆的除砂 净化工作。滤失量：泥浆在规定的压力差 下，在30min的时间内通过一定过滤断面而失 去的自由水量，称为泥浆的滤失量，单位为 ml_/30mino滤失又称试水，滤失量亦称 为失水 量。所谓滤失量，是指在定压差下，规定时间 内冲洗液的液相渗入地层的数量。胶体率： 胶体率是冲洗液静止规定时间后胶体成分体积

36、 与总体积之比。泥浆的胶体率是以泥浆中黏土 颗粒分散和水化程度，以及保持悬浮状态的状 况粗略衡量的。测定方法是将100mL的泥浆 倒入有刻度的量筒中，静置24h,观察量筒顶 部泥 浆析岀的水分情况。如上部析岀 5mL 水，则胶体率为95%通常要求泥浆胶体率在 96%以上。稳定性：稳定性主要指沉降稳定 性。沉降稳定性是分散体系中的固体颗粒在种 类场作用下维持其浓度均匀分布的特性。静 切力：泥浆在静止状态时，受外力影响开始流 动所需最小的力，称为静切力。静切力一般是 指破坏1 cm2面积上泥 浆内部网状结构所需的 最小的力，单位为帕（Pa） o 泥浆的护壁作用：I泥浆具有造壁能，形成泥 皮，保护孔

37、壁的作用。复杂地层分类：丨复杂地层常分为漏失地层与不 稳定地层两大类，其中漏失地层又分为孔隙类 地层、裂隙类地层和溶隙类地层；不稳定地层 包括力学不稳定地层（松散多地层，破碎带， 承压水，油，气地层）和 物理化学不稳定地层（水敏性地层、易溶地层）。复杂地层的护壁措施：孔隙类地层：中小型裂隙采用高黏，高切泥浆钻进；大容量型 还可考虑惰性材料充填、化学浆液堵漏和套管 隔离；大厚度型用泡沫泥浆钻进、化学快速注 浆堵漏和孔底局部反循环钻进。裂隙类地层： 以水泥注浆堵漏和套管隔离为主。洞隙类地 层：中小型用惰性材料填充和套管隔离，大容量型可采用惰性 材料填充后注浆或人工造壁后堵漏，大厚度型 采用孔底局部

38、反循环钻进和套管隔离。松散 地层（如流砂层、破碎带等）其表现为岩石结 构松散，孔壁极不稳定，孔壁受钻杆柱振动冲 打，液柱压力小于地层压力时掉块、坍塌，冲 洗液渗漏，起下钻受阻。对这类地层主要采用 优质泥浆钻进，以防漏、防塌为主，必要时泥 浆做增 黏、加重处理，同时要保证孔内液柱压 力，另外也可在钻穿后用套筒隔离的办法。在 承压水、气、油地层，地下承压层压力大于液 柱压力，从钻孔内涌出，弓丨起孔壁坍塌，可采 用加重泥浆并保持孔内液柱，钻穿后用套筒隔 离的方法。水敏地层：地层因吸水而引起膨胀或松散， 进而造成缩径或超径，严重时导致孔内各类事 故发生，这类地层用优质泥浆护壁，以降低失 水为主。常用护

39、壁堵漏方法：泥浆护壁堵漏；水泥护壁堵漏；化学浆液护壁堵漏；惰性材料护壁堵漏；套管护壁堵漏。一般孔 内事故：断落钻具；卡埋钻具；套管事故；钻孔偏斜超差；钻孔漏失。I特殊孔内事故： 在泥质和吸水性岩层易 发生的泥包和吸附卡钻事故；在卵砾石层易发生的孔壁失去稳定性而卡埋钻具事故； 在溶洞裂隙地层易发生的漏失和折断钻具事故；在含盐地层和冻结层施工易发生 的钻孔超径和钻孔坍塌现象等；在急倾斜、软 硬互层中易发生的钻孔偏斜事故；在风化蚀变 带和破碎带易发生的岩(矿)心采取率不足现象。 孔内事故的处理原则：丨对事故发生部位、事故钻具 位置及孔内情况要摸准摸清；处理事故前，认真研究事故发生前后的征兆，初步确定

40、 事故原因、性质，慎重决定处理方法、步骤， 并认真地选择和检查处理工具；处理事故要做 到快、稳、准、勤。要抓紧时间，及时排除， 避免事故恶化。I常见的处理方法：(1)捞(2)提(3)串(4)扫(5)冲 打 (7)顶反透(10)炸(11)扩(12)割(13)劈 圍磨(15)偏。钻具折断事故：钻具折断的事 故分 析：由于钻杆长时间在孔内工作，与孔壁 岩石发生摩擦，补课避免地被磨薄、磨偏，使 得钻杆的强度下降。|钻具脱落与跑钻事故的原因：实行螺纹联结的 钻具，由于联结部分松动、脱落，在钻孔中造 成掉钻事故。钻孔出现钻具脱落，初步怀疑为 丝扣磨损旷量大或钻具自转脱扣造成。I钻具挤夹事故的原因：施工过程

41、中,孔内钻具 受到极大阻止，回转或升降遇到困难，通常提 示发生了夹钻事故。表现为：动力机响声异常 或电流表值增高；钻具回转吃力，提动困难； 皮带运转不平稳，跳动厉害；孔口冲洗液突然 中断或泵压升高；孑L内有异常响声。I钻具卡阻事故：所钻岩层节理裂隙发育， 当岩石破碎、有坍塌掉块时，部分破碎地层因 倾角大产生下滑卡钻；钻进时由于钻具稳定性差对孔壁产生“敲帮”，增加了掉 块和探头石卡钻的可能性；冲洗液的质量变坏，尤其是失水量过大，造成吸水膨胀 岩石缩径或松散不稳定岩层坍塌掉块而卡钻； 钻孔弯曲严重的孔段，有时会产生键槽现象 卡阻钻具升降，在松软岩层钻进时，由于钻速 过高也会造成螺旋孔对钻具造成卡阻

42、。 埋钻事故的原因：(地质条件复杂。如遇 节理发育的砂岩、泥灰岩，易发生钻孔坍塌、 掉块，造成埋钻；孔内岩粉聚集。钻进过程中，孔内岩粉聚集通常会造成埋钻事 故；操作不当。当遇到下列情况时，必须校止孔深：I正常钻 进每一50100m；后。当矿层厚小于3m时，见矿时应校正一次；过矿后，可不校正；换径或下套管和终孔等。I封孔的条件：钻孔验收后，凡属下列情况的钻 孔应予回填封孔：揭露两个或两个以上含水层或对水文地质条件有影响的钻孑L； 位于江、河、湖、海防护堤附近的钻孔； 穿 过工业矿体及在开采矿区施工 的钻孔；位于或邻近建筑物地基上的钻孑L； 对土地耕作及道路安全有影响的钻孑L；无 开采意义或非探采

43、结合的承压自黏土封孔；水泥砂浆封孔。水井钻探是为工农业及生活用水而进行的钻探工程。水文水井钻探的特点：1地层复杂。2钻 孔(井)深度小;一占进方法的多样性；4设备 类型繁多；5劳动强度大。水文水井钻进方法的分类：1、回转钻进；2、 空气钻进；3、反循环钻进；4、冲击钻进；5、 潜孔锤钻进；6、振动钻进。反循环钻进方式：泵吸反循环：泵吸反流水钻循环是利用砂石泵的抽吸力量，使冲孔封孔洗液进行反循环的管路布置方法。泵 材的进水口与钻杆上水龙头相连，排水 口与供水池想通。由钻头、钻杆、水龙头、砂石泵组成了抽吸系统；由砂石泵、岀水 胶管、供水池等组成了排渣系统。钻进的深度不 可超过70米。压气反循环：压

44、气反循环又称气举反循环。 其基本原理是利用空气压缩机将压缩空气通过 双壁钻杆送至井下的气水混合室，使钻杆内的 水气混合，形成比重小于管外液体的气水混合 液，这样在钻杆内外 形成压力差。在此压力差 的作用下，钻杆内气水混合液携带岩屑后，被 派出钻孔而4流入沉淀池中，经沉淀后又以自流的方式 流向 孔内环状间隙，完成了压气反循环过程。射流 式反循环：射流式反循环的工作原理，是利用 高速的液流（清水或泥浆）经喷嘴射入循环管 路，造成负压，这种负压能使管路产生抽吸作 用。其工作原理与岩心钻探中的“喷反钻具” 相同。水文水井成井工艺：11冲井I破壁。冲 井换 浆探井。2、下管（一）井管组成： 井壁管。 滤

45、 水一沉砂管：沉砂管是连接在井管最下端，起 沉砂作用的管子。沉砂管长度根据出水量和出 砂的可能来考虑，一般为210m。沉砂管下 端为井底。（二）下管：一I钻机升降机提吊下管法。提吊加浮力塞法。托盘安装法。钻杆托盘二级下管法。综合法下管。 砾料的选择：砾料的形状要求滚圆度较好，不 带棱角，以圆球状为最佳。砾料的成分应选择 坚硬、不易起化学作用的石英砂或其他硅化岩 砾。在含水层矿化度较高地区不可选用钙质砾 料，以防与地下水起化学作用而造成砾料自动 黏结。填砾厚度与高度:填砾厚度一般为75-100mm 细砂地层要适当增加填砾厚度，可采取局部扩 孔增加填砾厚度。在确定填砾高度时，应考虑 到洗井抽水过程中，砾料会密实下沉（一般下 沉1/51/10 ） o填砾高度应超过含水层顶板，由于开采条件不 同，要求含水层顶板填砾35nr当开采含水层靠近咸淡水界面时，填砾要低于咸淡水 界面5 m以上。填砾方法：静水填砾法管外返水投砾法 抽水填砾法。止水：止水的目的有：水文地质工程地质的止水是为了取得分层（组）的水位、水 量、水质、水温及岩石的渗透系数等资料，达 到正确的评价水文地质工程地质条 件。止水 是为了封闭有害含水层，如在咸淡水界而以下 止水，可将不可利用的咸