鉆探工程復習資料2

1、1鉆探工程復習資料鉆探工程：為獲取地質資料而進行的所有鉆探工作的總稱。鉆探工程的特征：1隱蔽性；2不可預測性；3具有一定的約束條件；4具有生命周期。鉆探工程的定義：為探明地下資源、地質條件、以及其它目的（地下水開采、工程施工等）而使用一定的工具，在地殼內按照一定的工藝技術破碎巖石形成鉆孔的整個施工工程。鉆孔：由以找礦普查、詳查、勘探以及工程地質勘查、施工、石油鉆井等不同用途的鉆孔工程共同構成，鉆孔的特征：1直徑小；2深度大；3有開孔及終

2、孔直徑要求；4孔深由目的層的埋藏深度確定；5有明確的目的性。鉆孔的的定義：是指根據(jù)地質條件或工作要求，在巖石中開鑿的圓形斷面空間。鉆探工程技術的應用：1勘察領域：以探為主，如礦產勘探鉆探、水文地質鉆探、工程地質鉆探。2生產領域：油井、水井、鹽井等。3施工領域：用于各項巖土工程施工和處理，如樁孔、注漿孔等。鉆探工程施工的階段包括：鉆進前準備、鉆進過程和終孔三個階段。鉆進的主要工序包括：①鉆進破碎巖石②取芯排粉③升降鉆具④加固井壁⑤測試工作

3、。鉆探工程分類：一；地質鉆探1普查找礦鉆探：為了探查表土層下基巖的性質、產狀探明地質構造而進行的鉆探；2勘探鉆探：為了進一步了解地質構造，礦層埋藏深度、產狀及礦層的品位而進行的鉆探；3水文地質鉆探：為探明地下水的埋藏、流動規(guī)律、水質、水量及水溫等水文地質規(guī)律為目的的鉆探；4工程地質鉆探：為探明某些建筑工程的地下基礎及地基的承載力而進行的鉆探。5石油天然氣鉆探：為勘探石油、天然氣等礦層而進行的鉆探。二；開采礦產資源鉆探三；工程施工鉆探。油

4、、氣勘探和開采的鉆孔深度較大，一般在40005000米。研究地殼科學的超深井，深度已超過10000米?？碧姐@孔的直徑勘探鉆孔的直徑一般為76146mm，但特殊用途的鉆孔直徑可達5000mm。根據(jù)鉆孔中心線的傾角和方位角，地表鉆探可以分為垂直鉆孔鉆進、傾斜鉆孔鉆進和水平鉆孔鉆進。沖洗液循環(huán)方式分類1沖洗液正循環(huán)鉆進，2沖洗液反循環(huán)鉆進。巖石的物理性質：在巖石生成過程中形成的巖石的基本性質。1巖石的密度；2巖石的孔隙性；3巖石的軟化性；4含

5、水性和透水性；5松散性和流散性6巖石的穩(wěn)定性。巖石的力學性質：巖石在機械外力作用下所表現(xiàn)出來的力學特征。巖石的力學性質：1強度：巖石單位面積上所能承受的極限載荷值。影響因素；①自然因素；②工藝因素。2硬度：巖石局部范圍的軟硬程度。影響因素；①石英顆粒；②各向異性；③載荷性質。3研磨性；巖石磨損工具的能力。影響因素；①礦物成分和結構；②巖石的力學性質。巖石研磨性的測定方法：①鉆磨法；②磨削法；③微鉆頭鉆進法；④標準圓盤磨損法。巖石的可鉆性

6、：定義；在一定鉆進方法下巖石抵抗破碎的能力。分級；六類，12級。巖石的可鉆性分級方法：1力學性質指標法；2實際鉆進速度法；3破碎比功法。鉆探設備：1定義：鉆孔施工所使用的全部地面設備的總稱。①鉆機：驅動、控制鉆具鉆進，并能升降鉆具的機械。②鉆機的技術特性參數(shù)：基本參數(shù)；主要參數(shù)；一般參數(shù)。2泥漿泵：指在鉆探過程中，向鉆孔輸送泥漿或水等沖洗介質的機械。泥漿泵的主要作用①由泥漿泵向孔內輸送不同沖洗介質，以冷卻鉆頭、凈化孔底、維護孔壁、攜帶或

7、懸浮巖粉。②由泥漿泵向孔內輸送水泥等灌漿材料，以堵塞鉆孔漏失或封孔。③在使用孔底發(fā)動機鉆進時，用泥漿泵將沖洗液介質輸入孔內井底液動機，以液力驅動孔底發(fā)動機工作，以實現(xiàn)沖擊回轉鉆進或定向鉆進等。①往復式泥漿泵；②螺桿泵：3動力機：①；柴油機；②電動機；③型號和功力選擇；4鉆機的類別：①巖心鉆機；②砂礦鉆機；③水文鉆機；④工程鉆機；⑤坑內鉆機；⑥淺孔鉆機；地熱鉆機。5鉆機的類別代號：X：巖心；SZ：砂鉆；S：水文；G：工程；K：坑道；Q：淺

8、鉆；R：地熱；6鉆機的第一特征代號：①Y：液壓操縱機械傳動；②D：全液壓動力頭；③P：轉盤；鉆機的第二特征代號：①C：車裝；②S：散裝。鉆機的鉆進方法：①沖擊式；②回轉式；③振動式；④復合式。鉆機的基本組成：①液壓傳動系統(tǒng)；②回轉機構；③給進機構；④升降機構；⑤傳動變速機構；⑥機架。鉆進工具：1鉆頭：按切削具材料：：①金剛石；②硬質合金；③鋼粒。建設項目有無必要；2按鉆頭用途：①取心鉆頭；②全面鉆進鉆頭；③事故鉆頭。3巖心提斷器；4巖心

9、管：壁厚3.54mm的無縫鋼管制成；長度一般為1.5m3m4.5m其外徑比所連接的鉆頭小1—4mm；5套管；6異徑接頭；7鉆桿：常用的規(guī)格42mm、50mm、63.5mm等；8主動鉆桿；9水接頭；10鉆鋌。鉆探用動力驅動裝置：①電動機；②柴油機。驅動形式①單獨驅動；②聯(lián)合驅動。鉆孔的質量要求：一：巖（礦）心采取率與整理（1）地質要求取心的地層、鉆孔平均巖心采取率不得低于65%。（2）礦礦化帶重要標志層及礦層與礦層頂板各3—5米不得低于7

10、5%（巖金礦80%）。（3）可采的薄礦層（厚度不小于4——5m）每層平均采取率不低于75，厚%度較大的礦層從礦層頂板開始每5m或10m的平均采取率不低于75%（巖金礦80%）。（4）取出的巖（礦）心，應洗凈后自上而下按次序裝箱，不得顛倒或任意拉長，巖心應按規(guī)定編號，每回次應填放巖心票（包括沒有巖心的回次），巖心箱應進行編號，箱子規(guī)格要符合要求且結實。二：鉆孔彎曲與測量間距（1）垂直孔允許每100m彎曲20斜孔每100m彎曲30，按孔深累

11、計計算。（2）方位角偏差，在設計時與地礦部門商定，一般不超過勘探網(wǎng)1／3—1／4。（3）測量間距，實測頂角小于50時，每鉆進50m測一次頂角和方位。（4）磁性礦區(qū)要用防磁測斜方法。（5）終孔測斜，地質編錄員應在現(xiàn)場監(jiān)測。三：簡易水文觀測（1）在以清水為沖洗液的鉆孔中每班至少要測12次孔內水位，未下好孔口管的孔段好泥漿鉆進的鉆孔可以不測。（2）每次觀測應在提鉆后、下鉆前各觀察一次，其間隔時間應大于3min.（3）鉆進時遇有涌水、漏水、溶洞

12、等現(xiàn)象應及時記錄其孔深。四：孔深誤差的測量與校正（1）每鉆進100m、進出礦含層（礦層小于5m只測一次）、終孔后均要進行一次孔深測量，誤差小于1‰者可不修正孔深。（2）測量要使用經過校正的鋼尺。（3）見礦與終孔校正，地質編錄員應在現(xiàn)場監(jiān)測。五：原始班報表（1）要在現(xiàn)場用鋼筆及時填寫，要真實準確。（2）交接班班長和機長要親筆簽字，不得代簽。（3）要整潔，終孔后裝訂成冊。六：封孔（1）要有封孔通知書和封孔設計書。（2）要用325以上未過期的

13、水泥水灰比要符合要求。（3）每封完一層要在封孔段頂部取水泥樣驗證。（4）要立孔口標志。鉆探施工過程1：鉆進前準備；2：鉆進過程；3：終孔。影響硬質合金鉆進效率的主要因素：巖石的性質、硬質合金鉆頭的質量、鉆進時操作技術和鉆進規(guī)程等。硬質合金鉆進的優(yōu)點：在軟巖及中硬巖石中鉆進效率高，鉆進質量好，鉆探材料消耗少，成本底，鉆進操作簡便，鉆進方法靈活，應用范圍廣泛。鉆探用硬質合金：1成分（1）骨架材料碳化鎢；（2）粘接劑鈷。2含量（1）碳化鎢含量

14、越高，硬度、耐磨性越大；反之，越低；（2）粘接劑鈷含量越高，抗彎強度和抗沖擊韌性越大，反之越小。3粒度在成分相同的硬質合金中，碳化鎢的顆粒越細，則硬度越大，耐磨性能增高；反之，抗彎強度提高，韌性增加。硬質合金鉆頭：1磨銳式鉆頭；2自磨式鉆頭。肋骨式鉆頭主要用來鉆進遇水膨脹、塑性大的軟巖層。合金鉆頭的結構要素：（1）鉆頭體；（2）合金數(shù)目；（3）合金岀刃；（4）3少與孔壁的摩擦，在切削刃外端保留一間隙角（4~8）。鉆頭形狀有一字形，工字形

15、，十字形，馬蹄形或圓形。目前較普遍的是十字形帶副刃的鉆頭。鋼絲繩沖擊鉆進技術參數(shù)：?鉆具質量?沖擊高度?沖擊次數(shù)④巖粉密度。土樣的種類及質量要求：“不擾動土樣”或“原狀土樣”的基本質量要求是：?沒有結構擾動；?沒有含水率和孔隙比的變化；?沒有物理成分和化學成分的改變。對土樣采取的要求：1、鉆進要求：?使用合適的鉆具與鉆進方法。一般應采用較平穩(wěn)的回轉式鉆進。若采用沖擊、振動、水沖等方式鉆進時，應在預計取樣位置1m以上改用回轉鉆進。在地下水

16、位以上一般應采用干鉆方式。?在軟土、砂土中宜用泥漿護壁。若使用套管護壁，應注意旋入套管時管靴對土層的擾動，且套管底部應限制在預計取樣深度以上大于3倍孔徑的距離。?應注意白癡鉆孔內的水頭等于過稍高于地下水位，以避免產生孔底管涌，在飽和粉土、細砂土中尤應注意。2、取樣要求：?到達預計取樣位置后，要仔細清除孔底浮土。孔底允許殘留浮土厚度不能大于取土器廢土段長度。清除浮土時，需注意不致擾動待取土樣的土層。?下放取土器必須平穩(wěn)，避免側刮孔壁，取土

17、器入孔底時應輕放，一避免撞擊孔底而擾動土層。?貫入取土器力求快速連續(xù)，最好采用靜壓方法。如采用錘擊法，應做到重錘少擊，且應有導向裝置，以避免錘擊時搖晃。飽和粉土、細砂土和軟黏土，必須采用靜壓法取樣。④當土樣貫滿取土器后，在提升取土器前應旋轉2~3圈，也可靜置約10min，以使土樣根部與母體順利分離，減少逃土的可能性。提升時要平穩(wěn)，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土樣。巖（礦）心采取的要求：1、巖（礦）心采取率：巖（礦）心采取率即實際自孔

18、內取上的巖（礦）心長度與實際鉆進進尺的比值。對于巖（礦）心的一般要求：巖心不低于65%，礦心不低于75%，如果不足，應進行補取。2、完整性：要求取上的巖（礦）心保持原生結構和原有品味，以便劃分礦石類型，觀察礦物原生結構和共生關系；盡量避免人為破碎，顛倒和擾動。3、純潔性：要求取上的巖（礦）心不受外物的侵蝕、污染和滲進，以免影響礦石的品味、品級和物理性質。如煤心混入黏土將使樣品的灰分增加，滑石混入泥漿將使二氧化硅含量提高等。4、避免選擇性

19、磨損：礦心的選擇性磨損，會使其內在物質成分發(fā)生變化，造成礦物人為貧化和富集，歪曲原品味和品級。5、取心部位準確：要求取上巖（礦）心的位置準確，為了得到巖（礦）層準確的埋藏深度、厚度和產狀，以準確地計算礦產儲量和確定其地質構造。影響巖（礦）心采取的因素很多，包括地質因素、工藝因素、人為因素。取土的方法：?壓入法：分為連續(xù)壓入法和斷續(xù)壓入法兩種。前者是用滑輪組合裝置將取土器一次快速的壓入地層中，適用于較軟土層中的取樣；后者是將取土器分兩次貨

20、多次壓入地層中。?擊入法：擊入法一般適用于較硬與堅硬的土層取樣，分為孔外擊入法和孔內擊入法兩種，?回轉擊入法：采取堅硬土層中的土樣或巖樣時，若上述取土方法無法采取，可采用機械回轉鉆進用的回轉壓入式取土器（雙層取樣器）。若須在巖層中采取原狀樣品，則可在巖心鉆探的巖心中直接挑選原狀樣品。常用巖（礦）取心方法：?卡料卡取法；?卡簧卡取法；?干鉆卡取法；④沉淀卡取法；⑤楔斷器卡取法。常見取土器類型：?貫入式取土器：貫入式取土器取樣時，采用擊入或

21、壓入的方法將取土器貫入土中。這類取土器又可以分為敞口取土器和活塞取土器兩類。敞口取土器按取樣管壁分厚壁、薄壁和束節(jié)式三種，活塞取土器又有固定活塞、水壓固定活塞、自由活塞等幾種。?回轉式取土器：回轉式取土器的基本結構與巖心鉆探的雙層巖心管相同，分為單動三重管取土器和雙動三重管取土器?；剞D式取土器可采取較堅硬、密實的土類以至軟巖的樣品。單動三重管取土器適用于軟塑—堅硬狀態(tài)的黏性土和粉土、粉細砂土額，土樣質量Ⅰ~Ⅱ級。雙動三重管取土器適用于硬

22、塑—堅硬狀態(tài)的黏性土、中砂、粗砂、礫砂、碎石土及軟巖，土樣質量亦為Ⅰ~Ⅱ級。常用取心（巖（礦）心）工具：1、單層巖心管鉆具2、雙管鉆具：?雙動雙管鉆具；?單動雙管鉆具。3、繩索取心鉆具是一種不提鉆取芯的鉆進裝置，即在鉆進過程中，當內巖心管裝滿巖心或巖心堵塞時，不需要把孔內全部鉆桿提升到地表，而是借用專用的打撈工具和鋼絲繩把巖心管從鉆桿柱內撈取上來，只有當鉆頭被磨損需要檢查或更換時，才提升全部鉆桿柱。SC56型繩索取心鉆具的主要機構①撈矛

23、機構。②彈卡機構。③緩沖機構。④單動機構。⑤調節(jié)機構。⑥打撈機構。4、反循環(huán)取心鉆具巖心整理：?巖心清理；?巖心丈量；?巖心的整理。鉆孔的空間位置：①孔深L：孔深L是指孔口到測點鉆孔軸線的長度。在鉆進過程中，對孔深隨時都有記錄。②頂角θ：頂角θ是鉆孔軸線與鉛垂線之間的夾角。傾角γ是水平面與鉆孔軸線的夾角。頂角與傾角互余。當θ=0時，鉆孔為垂直孔；當θ=90時，鉆孔為水平孔；當0θ90時，鉆孔為傾斜孔。③方位角α：方位角α是指鉆孔軸線的水

24、平投影與正北方向之間的夾角。從正北方向起按順時針方向計算。鉆孔彎曲的類型：?頂角彎曲：如果鉆孔軌跡只有頂角變化，而無方位角變化，則這樣的鉆孔軌跡是垂直平面內的曲線。頂角變化亦稱為頂角彎曲。頂角增大時，稱頂角上漂；頂角減小時，稱頂角下垂。在這種情況下鉆孔軌跡的水平投影是一直線，而它的剖面是一曲面。這種曲線可能擬合為單一的圓弧、拋物線或其他曲線，也可能擬合為不同直徑的圓弧或其他曲線組成的復雜曲線。?方位角彎曲：方位角變化稱為方位彎曲。方位角

25、增大時，方位彎曲為正值；方位角減小時，方位彎曲為負值。（1）如果只有方位角變化，而無頂角變化，則鉆孔軌跡呈螺旋狀，為一空間曲線。（2）如果鉆孔軌跡既有頂角變化，又有方位角變化，則這樣的鉆孔軌跡即可能是空間曲線，也可能是傾斜平面內的曲線。順層跑：當遇層角小于15，且互層的軟硬相差較大時，鉆孔則沿硬巖層層面彎曲，俗稱順層跑。頂層進：當遇層角大于30時鉆孔將向與硬巖層層面相垂直的方向彎曲，俗稱頂層進。保證安裝質量安裝設備前，地基要平整、堅實、

26、填方部分不得超過13，機臺木要水平、穩(wěn)固。并使天車、孔口、立軸三點成一線。鉆孔彎曲測量的原理：1頂角測量原理：?液面水平原理?懸錘原理。2、方位角測量原理：?地磁場定向原理：當羅盤的磁針呈水平狀態(tài)時，將永遠指向大地磁場。利用這一特性，可測鉆孔磁北方位角。?地面定向原理：在地面用經緯儀，油已知坐標點導測一通過孔口中心的方向作為定位方向，然后，將此定位方向設法傳到孔內各測點。?慣性定向原理：利用陀螺測斜儀對有磁性干擾的鉆孔進行測斜，無論在工

27、作效率還是測量精度上，都比前述兩種定向方法高。鉆孔空間位置的確定：常用三種方法來處理測斜數(shù)據(jù)：?原角全距法，即將某點所測得的數(shù)據(jù)用以控制此測點至下一測點整個孔段；?原角半距上移法，即將某測點所測得的數(shù)據(jù)，用以控制該測點上下各一半距離；?均角全距法，即將上下兩側點所測得的數(shù)據(jù)取平均值，作為計算這個孔段用。受控定向鉆進工具：?保持原來鉆孔方向的工具；?增加鉆孔自然彎曲強度的工具；?使鉆孔按預定方向彎曲的工具。鉆探施工中，采用人工導斜工具或利