钻探工程复习资料

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：1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。钻钻探工程技术的应用：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。钻探工程分类：一；地质钻探1普查找矿钻探；2勘探钻探；3水文地质钻探；4石油天然气钻探。二；开采矿产资源钻探三；工程施工钻探。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：内容定义及影响因素：1强度：岩石单位面积上所能承受的极限载荷值。影响因素；①自然因素；②工艺因素。2硬度：岩石局部范围的软硬程度。影响因素；①石英颗粒；②各向异性；③载荷性质。3研磨性；岩石磨损工具的能力。影响因素；①矿物成分和结构；②岩石的力学性质。岩石研磨性的测定方法：①钻磨法；②磨削法；③微钻头钻进法；④标准圆盘磨损法。岩石的可钻性：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破碎比功法。钻探设备：1定义：钻孔施工所使用的全部地面设备的总称。①钻机：驱动、控制钻具钻进，并能升降钻具的机械。②钻机的技术特性参数：基本参数；主要参数；一般参数。2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。①往复式泥浆泵；②螺杆泵：3动力机：①；柴油机；②电动机；③型号和功力选择；4钻机的类别：①岩心钻机；②砂矿钻机；③水文钻机；④工程钻机；⑤坑坑内钻机；⑥浅孔钻机；地热钻机。5钻机的类别代号：X：岩心；SZ：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：①Y：液压操纵机械传动；②D：全液压动力头；③P：转盘；钻机的第二特征代号：①C：车装；②S：散装。钻机的基本组成：①液压传动系统；②回转机构；③给进机构；④升降机构；⑤传动变速机构；⑥机架。钻进工具：1钻头：按切削具材料：：①金刚石；②硬质合金；③钢粒。建设项目有无必要；2按钻头用途：①取心钻头；②全面钻进钻头；③事故钻头。3岩心提断器；4岩心管；5套管；6异径接头；7钻杆；8主动钻杆；9水接头；10钻铤。钻探用动力驱动装置：①电动机；②柴油机。驱动形式①单独驱动；②联合驱动。钻孔的质量要求：一：岩（矿）心采取率与整理（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%）。（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5m或10m的平均采取率不低于75%（岩金矿80%）。（4）取出的岩（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20斜孔每100m弯曲30，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—1／4。（3）测量间距，实测顶角小于50时，每钻进50m测一次顶角和方位。（4）磁性矿区要用防磁测斜方法。（5）终孔测斜，地质编录员应在现场监测。三：简易水文观测（1）在以清水为冲洗液的钻孔中每班至少要测1-2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：孔深误差的测量与校正（1）每钻进100m、进出矿含层（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‰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（1）要有封孔通知书和封孔设计书。（2）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：钻进过程；3：终孔。钻探用硬质合金：1成分（1）骨架材料碳化钨；（2）粘接剂钴。2含量（1）碳化钨含量越高，硬度、耐磨性越大；反之，越低；（2）粘接剂钴含量越高，抗弯强度和抗冲击韧性越大，反之越小。3粒度在成分相同的硬质合金中，碳化钨的颗粒越细，则硬度越大，耐磨性能增高；反之，抗弯强度提高，韧性增加。硬质合金定型产品：1磨锐式；2自磨式。合金钻头的结构要素：（1）钻头体；（2）合金数目；（3）合金岀刃；（4）合金排列方式；（5）切削具的镶焊角；硬质合金钻进技术：一：最优钻进规程是在一定条件下，能达到最好钻探经济指标的钻进参数值。二：强力钻进规程是指钻进时所采用的比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；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＝60v／3·14D。冲洗液量计算Q=Fv;F：钻具与孔壁间的环状间隙dm2；v：钻具与孔壁间的外环空间中的水流速度，M／S。硬质合金钻进规程：1硬质合金适用于钻进1-6级及部分的7-8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，不得下入新钻头。4新钻头下入孔内经过3-5min的初磨。5正常钻进时，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。表镶金刚石：单颗粒金刚石破碎岩石的作用原理：①在硬岩中，压裂、压碎加体积破碎为主；剪切破碎为辅；②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：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：硬而耐磨，脆而怕烧。金刚石的粒度直径大于1㎜：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5-20粒／克拉，中粒20-40粒／克拉，细粒40-100粒／克拉;直径小于1㎜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目、46目、60目、70目、80目、100目等档次。矿山地勘用金刚石粒度：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：①修正孔壁；②导正钻头；③分担钻头外侧刃的工作量。扩孔器组成：①金刚石；②胎体；③刚体三部分组成。工作带的宽度为20-35㎜,实际尺寸比钻头大0·3—0·4㎜。水槽形式有密条状、宽条状、螺旋条状。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号铬钢或65号锰钢加工。金刚石钻进技术参数：钻压：1不同钻压下岩石的破碎形式：①钻压远小于岩石的极限强度时，岩石产生表面研磨破碎；②钻压小于等于岩石的极限强度时，岩石产生疲劳破碎；③钻压大于等于岩石的极限强度时，岩石产生体积破碎；若进一步增加钻压，会导致金刚石崩刃，反而使钻速下降。2钻压的确定与选择：①表镶钻头的压力计算；P＝（0·66—0·75）pmq;②P表镶钻头的总压力；③p;单粒金刚石的允许荷载，N。m;金刚石的粒度，粒／克拉；q钻头上金刚石的克拉数；②孕镶钻头的压力计算；P＝Fp;P：孕镶钻头是的总压力；N;F：钻头环状破碎面积；㎝2P：经验单位压力；400-800N／㎝23钻压调节岩石完整、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：1圆周速度；定义：切削具单位时间内回转运动的距离。表镶钻头的圆周速度：1—2m／s;表镶钻头的圆周速度：1·5-3·0m／s;2转速；定义：每分钟钻具的回转次数；速度与圆周速度的关系：n＝60v／paiDCp。冲洗液量：1金刚石钻进时，一般要求冲洗液的上反流速为0·4-0·7m／s;2按上反流速计算冲洗液量；Q＝6Vf;V：冲洗液在环隙的反流速m／s;f：钻孔与钻具之间的最大环状间隙；㎝2.。金刚石钻进规程参数的配合：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。金刚石钻进的操作及注意事项：1金刚石钻头的选择及注意事项：⑴钻头的选择原则；①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。②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。③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。④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。⑤钻头的唇面形状要与岩层相适应。⑵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。2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，避免金刚石的异常磨损，合理的钻具级配是至关重要的。3钻具的减振及稳定措施：⑴采用合理的组合钻柱；⑵满眼钻进；⑶增加钻具的稳定性⑷润滑钻具；4卡簧与卡簧座的配合尺寸：卡簧座与钻头内台阶的间隙是0·3-0·4㎜,以确保水流畅通或岩心进入内管不被堵塞。5卡簧自由内径：应比岩心外径大0·3-0·4㎜。6三必提五不扫：三必提：①下钻遇阻，轻转无效必提；②岩心堵塞必提；③钻速骤降必提；五不扫；①不用金刚石钻头扫孔；②不用金刚石钻头扫探头石；③不用金刚石钻头扫脱落岩心；④不用金刚石钻头扫残留岩心；⑤不用金刚石钻头扫掉块；如何处理地层打滑：①适当加大钻压，强迫钻头进尺，迫使钻头进尺，使金刚石出露，待正常后恢复钻压；②减小泵量，借孔底增加残留岩粉来加速对钻头胎体磨损，使金刚石出露；③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。残留岩心：孔底残留岩心超过0·2m时应专门捞起。钢粒钻进的优点：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。对钢粒质量的要求：钢粒材料为60~70号优质碳素钢，含碳量要求在0.5%以上。钢粒直径为3~4mm时，要求其强度大于12000~17000N/粒，硬度HRC50~58，韧性要好。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