钻探的控制和管理

1、钻探的控制和管理,技术讲座,一钻探的定义,钻探的控制和管理,钻探的定义： 钻探是利用机械（人力）的方式向地层钻进的一种勘探方法，是一门边缘应用科学技术。 相对于物探、化探等其它方法来说，它可以直接取得地层中的岩、土、水、气、油等实物样品，这是其最大的特点。,钻探方式分类,钻探方法按钻进方式分为 静压钻进是在钻具重力及液压油缸的压力作用下，压入地层套取岩芯的一种钻进方法。主要适用于均质软土地层的取芯钻探。 冲击钻进是利用加重钻具的重力冲击孔底，将岩石捣碎，获取岩石碎块或岩粉的钻进方式。主要适用硬、脆地层。 回转钻进是利用硬度高、强度大的研磨材料和切削工具，在一定的压力下，以回转的方式研磨和切削地

2、层的钻进方式。它可以应用在所有的地层条件下，只是钻进效率有所差别。,取芯钻进的分类,钻探设备（一）钻机,钻机是钻探工程的关键设备。在钻孔生产过程中，钻机主要完成回转钻具、给进钻具、升降钻具、起下套管、拧卸钻具及其它特种工作。,钻机的评价和选择,钻机的各项技术性能要满足钻进工艺的要求。 2 钻机必须配备必要的检测和指示仪表，供操作者了解和掌握钻进参数及孔内情况，以便于控制和选择钻进参数。 钻机应能传递足够的功率，保证各机构正常工作及短时间超载。 钻机应具有处理孔内事故及完成特种工作的技术性能。,钻机的评价和选择,5 钻机的机械化、自动化程度要高，以利提高生产效率及减轻操作者劳动强度。 6 钻机应

3、满足机械设备的下列常规要求，具有足够的强度、刚度及耐久性；重心低，稳定性能好；工艺性能好，加工维修方便；结构紧凑，尺寸小，重量轻，可拆性能好，便于搬迁和安装；钻机应实现通用化，标准化，系列化。,钻机的技术性能包括能力参数、工作参数、总体尺寸、重量及钻机配属动力机参数等,钻机的能力参数是指：钻进公称深度、钻孔直径、钻杆直径、钻孔倾角等 钻机的工作参数是指钻机各执行机构的工作速度和负载能力。 重量系数等于钻机的额定钻进深度与钻机重量之比。重量系数在某种程度上反映了设计，制造和选材水平的高低，是影响搬迁的主要因素。 钻机的解体性能,常用钻机的型号及性能参数,（二） 水泵,凡是能使流体获得能量，增加压

4、力，以克服阻力输送到某一距离或某一高度的机械，通常称为泵。 如输送的液体是水，称为水泵， 是油称为油泵。 如用来输送的液体是泥浆，则称为泥浆泵。 钻探用泵结构型式多为往复泵、离心泵及螺杆泵等。,钻探用水泵的特殊性能要求,增高泵压的同时，泵量也能保持稳定 具有较高的耐磨性 重量要轻，安装性能要好 泵量、泵压调整方便 坚固耐用，工作可靠，易于维护保养,(三）动力（柴油机和电动机）,钻探用的动力机，除要求动力足，过载能力强外，还要适应搬运频繁的野外工作条件，因此要求其还应具有结构紧凑、体积小、重量轻、工作可靠、便于安装及配件通用性好等特点。,（四）附属设备和工具,1 仪表：钻机主要仪表为钻压表，它是

5、反映钻孔内阻力的直接显示仪表。 水泵的仪表主要是泵压表和流量计，用来测定冲洗液输送的压力和流量。 2 管材：主要是钻杆、岩心管、套管等。材质为专用地质管材，钢号以“DZ”开头，后跟钢材的屈服强度。如“DZ40”、“DZ65”等。,常见的管材规格,3 工具,（1）取土器、捞砂器等 （2）标准贯入器、动探 （3）泥浆钻探用活套接头、无泵反循环钻具 （4）处理孔内事故的工具有公锥、母锥、割管器、捞矛、抓筒等 （5）钻头有合金钻头、钻粒钻头、金刚石钻头、复合片钻头等,三 常见的钻探工艺方法及使用场合,（一） 铁路工程地质钻探要求： 1 选择适宜的钻机类型，采用合理的钻进方法。 2 采取原状土样时，应根

6、据地层情况，选定钻孔孔径、取土器类型、规格及施钻方法。 3 钻探精度和岩心采取率，应符合规定。对工程有影响的软弱夹层、软弱面（带）不得遗漏，含水层分层及水位的测量应准确。,（一） 铁路工程地质钻探要求：,4 为下列目的进行的钻探，应采用干钻、无泵反循环、双层岩心管或其他有效钻进方法 查明粉土、黏性土、软土、膨胀土的物理力学性质 查明黄土的湿陷性 查明砂类土的颗粒成分 判明岩层的风化和破碎程度 查明地下水情况 查明地基土液化的可能性 查明滑坡的滑床与滑面（带） 多年冻土地区进行地温观测 采用冲洗液钻进不能保证钻探质量时,（一） 铁路工程地质钻探要求：,5 当需要量测水量、流向、流速、水质等水文地

7、质参数时，钻孔应按有关规定进行提水或抽水等试验及观测工作，必要时进行压水或注水试验。 当含水层较多，各层水质、水量变化较大时，应结合工程需要分层止水进行测定及试验。 需作长期观测的勘探孔应加固孔口，并设标志桩，按要求定期观测。 6 勘探点位置、高程均应用仪器测定，钻探岩心鉴定表上应记录其经纬距坐标。下一阶段利用价值较大的钻孔，宜设标志桩。,（一） 铁路工程地质钻探要求：,7 对妨碍交通、影响安全和不封孔有可能恶化基底工程或隧道地质条件或污染环境的钻孔或探坑鉴定后，应按铁道部现行钻规的规定及时回填、平整场地。对位于大江、大河及堤防的钻孔应根据当地堤防部门的要求回填、平整场地，回填资料应上报和存档

8、。 8 工程勘探岩心及探坑应及时鉴定。工程地质条件复杂及重点工程的钻孔岩心应拍摄岩心照片备查，并选择代表性岩心整理保存。 9 采取的岩心、土、水样，应具有代表性。同类地质条件岩土试样数量，应满足有关规定的要求。,（二）常见的钻探工艺方法及使用场合,1 常见钻探工具的使用场合,2 常见地层的一般钻进工艺,（1）砂层钻进 砂层钻进宜采用泥浆护壁钻进。对粉、细砂层可用活套接头单管、阶梯式肋骨硬质合金钻头泥浆循环钻进 ; 中、 粗、砾砂层可用方柱状硬质合金钻头或阶梯式肋骨硬质合金钻头 灌浆无泵反循环钻进。 （2）破碎岩石钻进 易冲刷和松软的岩石可采用双管钻具或无泵反循环钻进 ; 硬、脆、碎岩石应采用双

9、管钻具或喷射式孔底反循环钻进。,（3）岩堆 、卵、砾石层钻进 选用大、中八角合金钻头灌注泥浆方法或冲击钻头钻进，特别困难的可以采用孔内爆破方式钻进。 （4）软土层钻进 软土层钻进宜采用活套接头单管钻具和硬质合金钻头泥浆循环钻进或螺旋提土钻钻进。,（5）膨胀性岩层钻进 在膨胀性岩层 , 如膨胀土、铝土、含水的页岩、泥岩等岩层中钻进 , 易引起缩孔、糊钻、鳖泵等现象。宜采用肋骨式或加大内外出刃的硬质合金钻头钻进。 （6）滑坡钻探 滑坡钻探应采用干钻、无泵反循环或双层岩芯管方法进行。 其它未列出的地层工艺手段参见QI702钻探标准作业程序,四 工作程序和关键控制点,1钻探的前期准备技术交底 1 工作

10、量和钻孔分布，便于施钻单位准备设备数量 2 钻孔的最大孔深和一般孔深，最好能确定分占百分比。便于施钻单位准备设备型号 3 取样要求和孔内试验项目，便于施钻单位准备取样器型式和型号，以及试验工具 4 地层条件，便于采取合适的工艺手段和物质储备（如粘土粉、适宜相应地层硬度的合金钻头、金刚石钻头等） 5 地形地貌和风土人情也可以尽量提供。总之，与人方便，自己方便。,机组钻前准备工作项目,工艺手段的选择原则,(一)、工艺手段的选择要使岩芯采取率达到技术规范规定标准。 (二)、工艺手段的选择要使不混层、不漏层、不塌孔 （三）、工艺手段的选择要使孔内各项试验顺利进行。,钻探管理的关键控制点,1首先是机组的

11、资质的要求和设备要求。 2 钻场条件：作业场地大小， 安全距离：空中和地下设施 3 工艺手段：工艺手段的选择使用的钻进工艺不得造成地层混层、漏层。或使岩（土）芯无法辨认。 钻进回次进尺及岩芯采取率必须满足规范的要求。按每行1米的规格对岩芯进行码放。对每箱岩芯进行标识明确的照相。 对有特殊技术要求（如抽水、应力测试等）的钻孔，应采用落实该技术要求的相应技术保障措施及钻进工艺方法。,样品数量必须满足规范及钻探技术要求的规定。样品的标识、封装、保管和运输应符合规范和规则的要求。 取样位置应符合规范及钻探技术要求的规定。 按照岩土工程勘察规范的规定 ：每个工点每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6件（组），对厚度大于0.5米的夹层或透镜体，应采取土试样或进行原位测试。当土层性质不均匀时，应增