鉆探知識(shí)匯總
一、鉆探的基本概念
1、鉆探:用
鉆機(jī)按一定設(shè)計(jì)角度和方向向地下鉆孔,通過(guò)取出孔內(nèi)的巖芯、巖屑或在孔內(nèi)下入測(cè)試儀器,以探明地下礦產(chǎn)儲(chǔ)量、了解地層結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)及滿足其它工程施工要求等,這種工程稱為鉆探。
2、巖芯鉆探:鉆進(jìn)時(shí),在孔底保留巖芯,并主要以提出的巖芯來(lái)研究、了解地下地質(zhì)和礦產(chǎn)情況的鉆探方法。
3、鉆進(jìn):利用
鉆頭在孔底工作,破碎巖石和繼續(xù)加深鉆孔的作業(yè)。它包括破碎孔底巖石和使鉆孔按要求延伸兩個(gè)方面。
4、鉆進(jìn)方法:向地下鉆孔時(shí),破碎孔底巖石的方法和技術(shù)措施的總稱。
5、鉆探工藝:如何利用一定的設(shè)備和工具來(lái)破碎巖石(土層),在地層中造成一個(gè)有一定直徑和深度的圓滑規(guī)則的鉆孔,并采取一定的技術(shù)措施以保證鉆進(jìn)工作順利進(jìn)行的全部工作。
6、鉆孔:為進(jìn)行礦床勘探或其它工程目的,采用鉆探機(jī)械設(shè)備或其它方法帶動(dòng)鉆頭而鉆得的圓柱形孔。它具有深度大、直徑小、方向任意的特點(diǎn)。
7、鉆孔空間三要素 ①孔深(L):孔口至測(cè)點(diǎn)的鉆孔軸線的長(zhǎng)度; ②頂角(θ):測(cè)點(diǎn)處鉆孔軸線(或其切線)與鉛垂線的夾角; ③方位角(α):測(cè)點(diǎn)處鉆孔軸線在水平面上的投影與磁北方向的夾角。
8、鉆孔結(jié)構(gòu):指由開(kāi)孔至終孔,孔身口徑的變化。它包含著鉆孔口徑、換徑次數(shù)、下套管層數(shù)、管徑、長(zhǎng)度、換徑深度及套管底部止水封固方法等。
9、循環(huán):泥漿泵通過(guò)鉆柱內(nèi)孔(或鉆柱與孔壁間隙)將沖洗液送到孔底,完成沖洗孔底、冷卻鉆頭作用后,沿鉆柱與孔壁之間的環(huán)狀間隙(或鉆柱內(nèi)孔)返回地表并將巖粉攜帶出孔外的過(guò)程。
10、地質(zhì)巖心鉆探的目的:是從地下取出巖礦心。通過(guò)對(duì)巖礦心的分析研究、觀察、鑒定和化驗(yàn),可以直觀了解礦體的厚度、埋藏深度、產(chǎn)狀、分布規(guī)律、礦物組成、礦石品位、化學(xué)成分、礦石和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等。巖礦心采取數(shù)量和品質(zhì),直接影響著判斷地質(zhì)構(gòu)造、評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源、提交礦產(chǎn)儲(chǔ)量和礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。地質(zhì)巖心鉆探是獲得地下實(shí)物樣品的最有效方法。鉆探過(guò)程中不僅要求有較高的鉆進(jìn)效率,而且要求所采取的巖礦心在數(shù)量上有足夠的體積,在質(zhì)量上能夠盡可能的保持原生結(jié)構(gòu)和含礦品位。這些要求在巖心鉆探質(zhì)量管理中用巖礦心采取率表示。
二、鉆探的分類
1、按施工目的分類見(jiàn)下表
2、按碎巖工具(或稱為磨料)分類 硬質(zhì)合金鉆進(jìn)、鋼粒鉆進(jìn)、金剛石鉆進(jìn)、牙輪鉆頭鉆進(jìn)等。
3、按施加外力的性質(zhì)和方式分類:沖擊鉆進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等。
4、按沖洗液類型分類: 清水鉆進(jìn)、泥漿鉆進(jìn)、乳狀液鉆進(jìn)、飽和鹽溶液鉆進(jìn)、泡沫鉆進(jìn)、空氣鉆進(jìn)等。
5、按沖洗液循環(huán)方式分類:正循環(huán)鉆進(jìn)、反循環(huán)鉆進(jìn)等。
6、按是否取心分類:取心鉆進(jìn)、全面鉆進(jìn)等。
7、按巖心從孔內(nèi)輸送至地表方式分類 提鉆取心、不提鉆取心(繩索取心鉆進(jìn)和反循環(huán)連續(xù)取心等)
8、特殊的鉆探方法 繩索取心、定向、潛孔錘、跟管、中心取樣、井底動(dòng)力鉆進(jìn)等。
三、巖芯鉆探生產(chǎn)過(guò)程
1、鉆探施工過(guò)程:就是從平地基開(kāi)始,直到鉆孔終孔后將設(shè)備拆卸完為止的全過(guò)程。它包括定孔位→平整與修筑地基→安裝鉆探設(shè)備及附屬設(shè)備→安裝驗(yàn)收→開(kāi)孔前的準(zhǔn)備工作→開(kāi)孔及下孔口管→換徑→鉆進(jìn)→巖礦芯整理、編錄和保管→其他工作(下套管,校正孔深,簡(jiǎn)易水文觀測(cè),鉆孔彎曲測(cè)量、測(cè)井)→終孔起拔套管→封孔→封孔質(zhì)量檢驗(yàn)。
2、鉆進(jìn)前準(zhǔn)備。是鉆孔進(jìn)入開(kāi)孔之前進(jìn)行的全部準(zhǔn)備工作,如平地基、安裝設(shè)備(鉆塔、鉆機(jī)、水泵、動(dòng)力機(jī)等),安裝附屬設(shè)施(場(chǎng)房、安全設(shè)施、循環(huán)系統(tǒng)、水管、照明等),安裝驗(yàn)收和試鉆。
3、鉆進(jìn)過(guò)程。是指鉆孔從開(kāi)孔鉆進(jìn)到終孔的施工過(guò)程。
4、終孔。是指鉆孔停止鉆進(jìn)到設(shè)備拆卸完為止所進(jìn)行全部工作,包括鉆孔彎曲測(cè)量、測(cè)水位、抽水試驗(yàn)、封孔、起拔套管、拆卸設(shè)備等。
5、巖芯鉆進(jìn)過(guò)程:由動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)鉆機(jī)回轉(zhuǎn),由鉆桿、
巖心管和鉆頭組成鉆柱,并由鉆機(jī)供給鉆柱一定的軸向壓力和扭矩,從而使帶切削具的鉆頭產(chǎn)生刻取巖石的作用,以達(dá)到不斷往深部鉆進(jìn)的目的。 鉆進(jìn)時(shí)該取下來(lái)的巖粉,隨著由泥漿泵通過(guò)鉆柱送入孔底的沖洗液,經(jīng)孔壁的環(huán)狀間隙沖到地表。鉆進(jìn)中巖芯進(jìn)入巖芯管,通過(guò)提升鉆具或其它取芯方法將巖芯卡斷,從孔底提至地表。從下鉆到提鉆取巖芯,算一個(gè)鉆程,叫做一個(gè)回次。升降鉆具是通過(guò)鉆塔和鉆機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)完成的。
四、巖心鉆探的主要內(nèi)容
鉆探設(shè)備、鉆進(jìn)方法(鉆探工藝)、鉆探質(zhì)量及測(cè)量、鉆孔沖洗與護(hù)壁堵漏、事故預(yù)防及處理、機(jī)場(chǎng)生產(chǎn)管理、安全技術(shù)、相關(guān)知識(shí)(機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)械加工修理知識(shí)、電工知識(shí)、地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)、礦床知識(shí))等。
五、巖石的可鉆性
1、巖石可鉆性的概念:在一定技術(shù)條件下,反映鉆進(jìn)巖石難易程度的綜合指標(biāo)。一般以機(jī)械鉆速(m/h、m/s)作為可鉆性指標(biāo)。
2、巖石可鉆性的分級(jí) 原地質(zhì)部1958年頻布的巖石可鉆性分級(jí)表和地礦部1984年頒布的金剛石巖心鉆探可鉆性分級(jí)表均把巖石可鉆性分為12級(jí)。
3、劃分級(jí) 四類十二級(jí):軟的―相當(dāng)可鉆性1~3級(jí);中硬的―相當(dāng)可鉆性4~6級(jí);硬的―相當(dāng)可鉆性7~9級(jí);堅(jiān)硬的―相當(dāng)可鉆性10~12級(jí)。
六、鉆孔口徑知識(shí)
說(shuō)明:DCDMA標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)金剛石鉆機(jī)制造者協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。
七、鉆探生產(chǎn)的特點(diǎn)
1、“小、實(shí)、全”。小—組織結(jié)構(gòu)小,是地勘單位最基層的行政單位;實(shí)—講工作最具體、最實(shí)在;全—指鉆探生產(chǎn)管理十分全面。
2、鉆探施工主要是為國(guó)家基本建設(shè)服務(wù)。
3、工作對(duì)象是巖石。由于巖石和地層構(gòu)造千變?nèi)f化,所以它的施工工藝、技術(shù)規(guī)范很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),鉆進(jìn)效率高低受鉆進(jìn)巖石可鉆性的影響大。
4、鉆探生產(chǎn)在野外施工,工作流動(dòng)分散,生產(chǎn)條件和生活條件艱苦。