地质岩心钻探.

地质岩心钻探

钻探工程质量有六项指标：岩矿心采取率、钻孔弯曲度、简易水文地质观测、孔深误差测量与校正、原始报表填写、钻孔的封闭。为了保证达到这六项指标的要求，我们就必须采取必要的方法与措施来提高钻探质量。

一、提高岩矿心采取率的措施

1. 根据各矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质和技术因素，正确地选择取心方法和工具。

2. 取心困难的岩矿层中，应尽可能选用金刚石或硬质合金钻进。

3. 在取心困难的矿层中钻进时，应限制转速、压力和泵量，适当控制回次进尺长度和时间。

4. 钻进时回次进尺不得超过岩心管长度。

5. 在矿层、矿层顶底板和重要标志层中，岩、矿心没有采取上来时，须专程捞取，不应继续钻进，必需钻时不得超过0.5米。捞取岩、矿心时应尽量采用喷反、无泵或钢丝钻头等有效方法。

6. 退取岩心时要细心，尽可能地避免人为地破碎，并严格防止岩、矿心上、下顺序颠倒。

二、预防钻孔弯曲的措施

1. 确保安装质量，保证“天车、回转器、孔口”三点一线。不准使用旷动的立轴(导管。

2. 开孔时，应选用锋利的钻头，主动钻杆不得有偏摆，轴心压力要均匀，要随钻孔加深而加长岩心管。

3. 在易斜岩层地区施工，应根据地层、见矿深度等条件合理设计开孔角度和弯曲强度。要尽量选用金刚石或硬质合金钻进。

4. 深孔钻进时，应尽量采用钻铤加压。

5. 遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时，应使用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具，有条件时也可试用冲击回转钻进。

6. 扩孔时要带内导正器，换径时要带外导正器。粗径钻具要用综合式异径接头连结，其中心线必须一致。换径时导正管要长于4米，第一回次的小径岩心管长度要短于1米。

三、做好简易水文地质观测的措施

要及时观测水位及其他应测项目；水位观测的基准点必须一致，读数要准确，测绳不得任意割接。

四、降低孔深误差的措施

1. 机场使用的木尺或铁尺必须保持两端平齐，刻度准确、清楚，并注意经常校正。

2. 丈量机上就时应停止立轴回转，基准点必须一致，并应准确丈量，及时记录。

3. 加减钻具必须用钢卷尺丈量尺寸。

4. 校正孔深丈量钻具尺寸时必须使用钢卷尺，并将丈量结果逐根记录在班报表上。

五、做好原始记录的措施

记录员应认真负责地做好当班的各项记录，机长(或综合记录员要每天校对原始记录发现错误要及时修正，无误后签字自存并定期移交统计部门保存。

六、提高封孔质量的措施

1. 封孔前必须准确掌握封闭段孔深及隔离塞(架桥的位置，正确选用有一定强度的架桥材料，并将其固定牢靠。

2. 使用泥浆做冲洗液的钻孔，应根据情况自下而上清洗封闭段孔壁上的泥皮。

3. 水泥必须用清水搅拌均匀，水灰比应小于50%。

4. 可根据实际情况分别采用泵送、导管注入和注送器注入水泥浆的方法，水泥浆出口距隔离位置的距离应小于0.5米。

5. 注浆过程不要中断，封闭长度在5米以内时不得提动钻具；水泥浆灌注完毕，要准确掌握替浆的清水用量，不得过多。

6. 用套管护壁的钻孔，应先封好套管下部各封闭段后再起拔套管。

第一节钻进方法

钻探方法的主要类型：按机械碎岩方式分有回转钻探、冲击钻探、冲击回转钻探等；按碎岩工具或磨料分有钢粒钻探、硬质合金钻探、金刚石钻探、复合片钻探、牙轮钻头钻探等；按获取岩心的方式分有提钻取心、绳索取心、反循环连续取心取样等；按冲洗液类型分有清水钻探、泥浆钻探、空气钻探等；按冲洗液循环方式分有正循环钻探、反循环钻探、孔底局部反循环钻探等。此外还有一些特殊的方法，如底动力驱动钻探、定向钻探等，也可以是上述方法的组合。

地质岩心钻探采用的主要钻探方法有硬质合金钻探、金刚石钻探（含绳索取心钻探）、复合片钻探、冲击回转钻探、定向钻探、反循环取心取样钻探等。

钻进方法的选择与矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质和技术因素有关；与岩石的可钻性、研磨性、完整程度有关。把与钻进工艺有关的几个特性将岩石做如下分类：

1. 按硬度的大小分为四类，按可钻性的高低分为十二级，其相应关系为：

(1 软—可钻性1～3级；

(2 中硬—可钻性4～6级；

(3 硬—可钻性7～9级；

(4 坚硬—可钻性10～12级。

2. 按研磨性的强弱分为三类：弱研磨性、中研磨性、强研磨性；

3. 按完整程度分为三类：完整、较完整、破碎。

4. 针对主要岩层特点，依据岩石硬度、研磨性及完整程度，结合口径、钻孔深度等，选定钻探方法。6 级以下岩石可选用硬质合金钻进方法，7 级以上岩石应以金刚石钻进方法为主，金刚石复合片及聚晶金刚石钻进适用于4～7 级、部分8 级岩石；中深孔、深孔钻探为减少提钻次数，宜采用绳索取心钻进方法；坚硬致密打滑岩层宜采用冲击回转钻进方法；治理孔斜及施工定向孔、多分支孔宜采用定向钻进方法；在坚硬破碎、易于坍塌、漏失复杂地层钻进时，推荐采用空气反循环连续取心（样）钻进方法。钻进方法的选择如下表：

岩石特性岩

石硬度软

中

硬

硬坚

硬

岩石可钻性级别

1

～3

4

～6

7

～9

10

～12

岩石研磨性弱

弱中强弱中强弱中强

钻进方法硬

质合金钻进●

●●●

表镶

金刚石钻进

●●●●

孕镶

金刚石钻进

●●●●●●●

冲击

回转硬质合

金钻进

●●●●

冲击

回转金刚石

钻进

●●●●●●

聚

晶、复合片

钻进

●●●●●

空气

潜孔锤钻进

●●●●●●●

一、金刚石钻探

金刚石钻探的钻进效率高低和钻头寿命长短一般取决于金刚石钻头与地层岩性的匹配。对于表镶金刚石钻头，特级用于特坚硬岩层，优质级用于坚硬岩层，标准级、低品级和等外级用于硬和中硬岩层。最常用的金刚石粒度范围是25 粒/ct～60 粒/ct。人造金刚石孕镶钻头磨料粒度多为40 目、60 目、80 目和100 目，坚硬致密岩层应选用细粒度金刚石或不同粒度混合的孕镶磨料。根据岩石的硬度、可钻性、研磨性和完整程度及孔内条件，合理选择金刚石钻头与扩孔器的镶嵌类型、胎体性能、金刚石的质量和粒度、金刚石浓度、水口形状及其数量和大小、底唇形状等。金刚石钻头和扩孔器的选用见下表：

金刚石钻头和扩孔器的选用

常见

岩石举例

泥灰

岩，绿泥石

片岩，页

岩，千枚

岩，泥质砂

岩，硬质片

岩

大

理岩，石

灰岩，泥

灰岩，蛇

纹岩，辉

绿岩，安

山岩，辉

长岩，片

岩，白云

岩，硬砂

岩，橄榄

岩

片

麻岩，玄

武岩，闪

长岩，石

英二长

岩，混合

岩，矽卡

岩，伟晶

岩，花岗

闪长岩，

流纹岩，

花岗岩，

钠长岩

石

英斑岩，

高硅化灰

岩，坚

硬花岗

岩，碧玉

岩，霏细

岩，石英

岩，石英

脉，含铁

石英岩

可钻性类别软

中

硬

硬

坚

硬