鉆探知識匯總
一、鉆探的基本概念
1、鉆探:用
鉆機按一定設計角度和方向向地下鉆孔,通過取出孔內(nèi)的巖芯、巖屑或在孔內(nèi)下入測試儀器,以探明地下礦產(chǎn)儲量、了解地層結構、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:鉆進時,在孔底保留巖芯,并主要以提出的巖芯來研究、了解地下地質(zhì)和礦產(chǎn)情況的鉆探方法。
3、鉆進: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方面。
4、鉆進方法:向地下鉆孔時,破碎孔底巖石的方法和技術措施的總稱。
5、鉆探工藝:如何利用一定的設備和工具來破碎巖石(土層),在地層中造成一個有一定直徑和深度的圓滑規(guī)則的鉆孔,并采取一定的技術措施以保證鉆進工作順利進行的全部工作。
6、鉆孔:為進行礦床勘探或其它工程目的,采用鉆探機械設備或其它方法帶動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。
7、鉆孔空間三要素 ①孔深(L):孔口至測點的鉆孔軸線的長度; ②頂角(θ):測點處鉆孔軸線(或其切線)與鉛垂線的夾角; ③方位角(α):測點處鉆孔軸線在水平面上的投影與磁北方向的夾角。
8、鉆孔結構:指由開孔至終孔,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程。
10、地質(zhì)巖心鉆探的目的:是從地下取出巖礦心。通過對巖礦心的分析研究、觀察、鑒定和化驗,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、化學成分、礦石和巖石的物理力學性質(zhì)和結構構造等。巖礦心采取數(shù)量和品質(zhì),直接影響著判斷地質(zhì)構造、評價礦產(chǎn)資源、提交礦產(chǎn)儲量和礦山開采設計的準確性和可靠性。地質(zhì)巖心鉆探是獲得地下實物樣品的最有效方法。鉆探過程中不僅要求有較高的鉆進效率,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構和含礦品位。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、按施工目的分類見下表
2、按碎巖工具(或稱為磨料)分類 硬質(zhì)合金鉆進、鋼粒鉆進、金剛石鉆進、牙輪鉆頭鉆進等。
3、按施加外力的性質(zhì)和方式分類:沖擊鉆進、回轉(zhuǎn)鉆進、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進等。
4、按沖洗液類型分類: 清水鉆進、泥漿鉆進、乳狀液鉆進、飽和鹽溶液鉆進、泡沫鉆進、空氣鉆進等。
5、按沖洗液循環(huán)方式分類:正循環(huán)鉆進、反循環(huán)鉆進等。
6、按是否取心分類:取心鉆進、全面鉆進等。
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、井底動力鉆進等。
三、巖芯鉆探生產(chǎn)過程
1、鉆探施工過程:就是從平地基開始,直到鉆孔終孔后將設備拆卸完為止的全過程。它包括定孔位→平整與修筑地基→安裝鉆探設備及附屬設備→安裝驗收→開孔前的準備工作→開孔及下孔口管→換徑→鉆進→巖礦芯整理、編錄和保管→其他工作(下套管,校正孔深,簡易水文觀測,鉆孔彎曲測量、測井)→終孔起拔套管→封孔→封孔質(zhì)量檢驗。
2、鉆進前準備。是鉆孔進入開孔之前進行的全部準備工作,如平地基、安裝設備(鉆塔、鉆機、水泵、動力機等),安裝附屬設施(場房、安全設施、循環(huán)系統(tǒng)、水管、照明等),安裝驗收和試鉆。
3、鉆進過程。是指鉆孔從開孔鉆進到終孔的施工過程。
4、終孔。是指鉆孔停止鉆進到設備拆卸完為止所進行全部工作,包括鉆孔彎曲測量、測水位、抽水試驗、封孔、起拔套管、拆卸設備等。
5、巖芯鉆進過程:由動力機帶動鉆機回轉(zhuǎn),由鉆桿、
巖心管和鉆頭組成鉆柱,并由鉆機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,以達到不斷往深部鉆進的目的。 鉆進時該取下來的巖粉,隨著由泥漿泵通過鉆柱送入孔底的沖洗液,經(jīng)孔壁的環(huán)狀間隙沖到地表。鉆進中巖芯進入巖芯管,通過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,算一個鉆程,叫做一個回次。升降鉆具是通過鉆塔和鉆機的卷揚機來完成的。
四、巖心鉆探的主要內(nèi)容
鉆探設備、鉆進方法(鉆探工藝)、鉆探質(zhì)量及測量、鉆孔沖洗與護壁堵漏、事故預防及處理、機場生產(chǎn)管理、安全技術、相關知識(機械基礎知識、機械加工修理知識、電工知識、地質(zhì)基礎知識、礦床知識)等。
五、巖石的可鉆性
1、巖石可鉆性的概念:在一定技術條件下,反映鉆進巖石難易程度的綜合指標。一般以機械鉆速(m/h、m/s)作為可鉆性指標。
2、巖石可鉆性的分級 原地質(zhì)部1958年頻布的巖石可鉆性分級表和地礦部1984年頒布的金剛石巖心鉆探可鉆性分級表均把巖石可鉆性分為12級。
3、劃分級 四類十二級:軟的―相當可鉆性1~3級;中硬的―相當可鉆性4~6級;硬的―相當可鉆性7~9級;堅硬的―相當可鉆性10~12級。
六、鉆孔口徑知識
說明:DCDMA標準是美國金剛石鉆機制造者協(xié)會標準。
七、鉆探生產(chǎn)的特點
1、“小、實、全”。小—組織結構小,是地勘單位最基層的行政單位;實—講工作最具體、最實在;全—指鉆探生產(chǎn)管理十分全面。
2、鉆探施工主要是為國家基本建設服務。
3、工作對象是巖石。由于巖石和地層構造千變?nèi)f化,所以它的施工工藝、技術規(guī)范很難達到標準化生產(chǎn),鉆進效率高低受鉆進巖石可鉆性的影響大。
4、鉆探生產(chǎn)在野外施工,工作流動分散,生產(chǎn)條件和生活條件艱苦。