钻探设备的现状与应用探讨.pdf

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1、!望!兰堡篁!塑!叁篁!!!塑!鋈堕壅垫墅窒量型叁钻探设备的现状与应用探讨■王崇杰■厦门轨道物资有限公司，福建厦门361000摘要：为加强工作，实现钻探机械设备的现代化工作的要求，必须研发及应用当代最先迸的钻探技术与装备，尽早使设备更新换代。采用最新的钻探技术及工艺方法，提升勘查的技术水平和经济效益。关键词：钻探设备技术现状应用1钻探设备现状1．1国外钻探装备发展现状全液压动力头岩心钻机已成为主流机型，形成了完整系列，具有如下结构特点：液压动力头式回转机构、长行程的给进系统、液压绞车组成的提升系统、无级调速、机械化程度

2、高、配套器具齐全、能做大范围钻孔角度调整的桅杆机构。新型中深孔钻机多为多功能钻机。随着复合钻探技术——即金刚石岩心钻探、空气反循环连续取样钻探、空气潜孔锤取样钻探的广泛应用，适用于该复合钻进工艺的多功能钻机得到迅猛发展。1．2国内钻探装备发展现状立轴式岩心钻机仍是主力机型，占据了90％以上的市场份额，具有造价低、操作简单、维修方便、可靠性较高等特点，在性能和技术上已基本接近国外水平。“十一五”期间我国钻探装备得到了空前的高速发展，特别是经过新一轮的研发，全液压动力头岩心钻机发展迅速，加上传统立轴钻机的系列化工作，全面推

3、进了岩心钻机及其配套设备的现代化、系列化、专业化。钻机技术性能指标达到同类钻机国际先进水平，且具有价格比较优势，成功实现了我国钻探设备的技术升级，减少了对进171设备的依赖。2钻探技术在不同地层的应用钻探技术是向地质体钻孔并破碎孔底岩石的方法及钻进工艺的综合。根据目的的不同，可采用不同的钻进方式和钻探设备，从而形成各种不同的钻探方法。依据外力作用方式的不同，可分为回转式钻探、冲击回转式钻探、重锤冲击式钻探、振动式钻探和喷射式钻探等。依据设计和不同地层的岩石硬度可分为合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进等不同的工艺。在施工中还

4、应考虑实地因素，再综合选择钻进方法、钻头类型等，以求钻探的高质量以及效率最大化。下面将针对不同地层，具体阐述钻探技术的选择和运用。2．1粘土层粘土指含沙粒很少、有黏性的土壤，具有矿物颗粒细小等特点，尺寸一般在胶体范围内，水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形且能长久保持原状。(1)软弱黏性土层及可塑偏软黏性土层：该土层特点为土壤强度低，钻进效率高，岩心相对完整，可较真实反应地层天然状态。若该土层高于地下水位，可用带阀管钻头配以套管进行冲击，或选择低角度的长螺旋钻回转，速度控制在90转／分～100转／分，下钻前宜采用高

5、品质泥浆先进行冲洗以去除孔底泥沙，防止埋钻；也应注意跟进套管，防止塌孑L。若该土层低于地下水位，则可根据孔深决定钻探方法，如套管螺旋钻适宜浅孔，冲击回转式适合深孔。要注意调试泥浆配比，适当降低泵的流量，以利于防止土壤与泥浆发生混合。若有必要可使用于孔卡取法获得岩心。(2)可塑偏硬、硬塑及坚硬黏性土层：该土层较上种土层想对偏硬，宜采用冲击回转钻进，使用略大于岩芯管的小肋骨钻头慢速钻进且保持低速水流，遇到坚硬鹅卵石或碎石时，应该适当提升压力，直至钻头切人土层后再中速钻进(可配合中速水流)。相对慢速钻进来说，中速档钻进不仅在

6、速度上具有优势，且钻杆提升时所遏阻力相对较小。同上种土层，在此土层使用干孔卡取法也可获得较好效果，活动分水投球钻的使用可以使取芯效果得到加强。·212·2．2沙层沙层由大量的沙和少量的黏土混合而成，土质较疏松。此地层钻探工艺的选取与砂土的颗粒大小和地下水水位有密切联系。针对粉细砂可采用螺旋钻进，钻压不宜过大，钻速不宜高，如果孔深较深，可以在后期更换小直径螺旋钻；而针对中粗砂，砂石等地层可使用三角形硬质合金钻头，钻头直径略大干岩心筒。若遇到体积较大碎石，可先破碎再钻进。钻探速率应保持低速，钻杆慢提快放，也应指出的是，要注

7、意泥浆稠度，加强对孔壁的保护，必要时可跟进套管。遇含水层应人工注水，使孔内水位抬升，使其高于地下水位，以防止涌砂现象。钻进中常用管冲击，一般为0．1至0．2米，回次进尺约0．5米，如果有必要，可使用泥浆加重压力或投放粘土入孔再钻进。2．3滑坡体滑坡体表面较不稳定，为保证钻探质量，宜选用干钻，双层岩芯管，无泵孑L底反循环等钻探方法。同时应随时观察湿度、密度的变化，根据地层破碎情况，仔细分析可能产生滑动位置。钻孔时，预期到达未来滑动面周围时，回次进尺应控制在0．15至0．3米以内，以减少干扰，利于识别滑动特性。2．4岩溶地

8、层岩溶地层特征是基岩以灰岩为主，表面风化侵蚀，内部溶蚀发育，覆盖层厚度十分不均匀，常含有孤石、漂石等，地层情况复杂。在钻进过程中常易发生坍孔、漏浆及斜孔、超径、卡钻、掉钻等事故。钻进中如遇到岩层变软、速度加快、岩芯含溶蚀等现象时应格外注意。钻穿洞穴顶板后应详细记录洞的顶底板深度、填充物性质、地下水情况等。如钻进过程发生斜孔，可接长