钻探工程复习资料(1)

1、钻探工程复习资料 钻探工程为获取地质资料而 进行的所有钻探工作的总称。 钻探工程的特1隐蔽性；2 不可预测性；3具有一定的约 束条件；4具有生命周期。 竹探工程的定力:为探明地下 资源、地质条件、以及其它目 的而使用一定的工具，在地壳 内按照一定的工艺技术破碎岩 石形成钻孔的整个施工工程。 '电口：由以找矿普查、详查、 勘探以及工程地质勘查、施工、 石油钻井等不同用途的钻孔工 程共同构成，钻孔的特征11直径小；2深度 大；3有开孔及终孔直径要求； 4孔深由目的层的埋藏深度确 定；5有明确的目的性。钻孔的的定义卜是指根据地质 条件或工作要求,在岩石中开 凿的圆形断面空间。f占钻探工程技术

2、的应用卜1勘 察领域：以探为主如：矿产勘 探钻探、水文地质钻探、工程 地质钻探。2生生产领域：油 井、水井、盐井等。 3施工领 域：用于各项岩土工程施工和 处理如：桩孔、注浆孔等。F占探工程分类一；地质钻探 1普查找矿钻探；2勘探钻探； 3水文地质钻探；4石油天然气 钻探。二；开采矿产资源钻探 三；工程施工钻探。岩石的物理性耳在岩石生成 过程中形成的岩石的基本性 质。1岩石的密度；2岩石的孔 隙性；3岩石的软化性；4含水 性和透水性；5松散性和流散 性6岩石的稳定性。岩石的力学性质：岩石在机械 外力作用下所表现出来的力学 特征。岩石的力学性质一|:内容定义及 影响因素:| 1城度:岩石单位 面

3、积上所能承受的极限载荷 值。影响因素；自然因素； 工艺因素。2硬度：岩石局 部范围的软硬程度。影响因素； 石英颗粒；各向异性； 载荷性质。3研磨性；岩石磨 损工具的能力。影响因素； 矿物成分和结构；岩石的力 学性质。岩石研磨性的测定方法钻磨 法；磨削法；微钻头钻进法; 标准圆盘磨损法。岩石的可钻性|:定义；在一定 钻进方法下岩石抵抗破碎的能 力。分级；六类，12级。岩石的可钻性分级方法|: 1力 学性质指标法；2实际钻进速 度法；3破碎比功法。占探设备1 pX钻孔施工所 ;更用的全油地卸设备上总称。H驱动、控制钻具钻进，并举钻具的机械。钻加日勺技 木特性参数:基本参数;在要参 一般参聂。2 p

4、pgg指在 钻探过程中，向钻孔输送泥+或 水等冲洗介质的机械。往复式哪杆泵： 3 phi；柴油机；电动机；型号和功力选择；4 钻机的类另I:| 岩心钻机；砂矿钻机；水文 钻机；工程钻机；坑坑内钻 机；浅孔钻机；地热钻机。5钻机的类别代号：X:岩心；SZ:砂钻；S:水文；G:工程；K:坑道；Q:浅钻；R:地热；6 IW的第一特征代号丁|Y:液压操纵 机械传动；D:全液压动力头； P:转盘；f占机的第二特征代号丁| C:车装；S:散装。钻机的基本组成|:液压传动 系统；回转机构；给进机 构；升降机构；传动变速 机构；机架。钻进工具1钻头：门切削具 材料:有刚石;硬质合金； 钢粒。建设项目有无必要；

5、2 按钻头用途：|取心钻头; 全面钻进钻头；事故钻头。3 岩心提断器；4岩心管；5套管； 6异径接头；7钻杆；8主动钻 杆；9水接头；10钻铤。钻探用动力驱动邛口：电动 加柴油机。驱动形上单 独驱动；联合驱动。钻孔的质量要求：一：岩（矿） 心采取率与整画1 （1）地质要求 取心的地层、钻孔平均岩心采 取率不得低于 65% （2）矿矿化带重要标志层及矿层与矿层顶板各3 5米不得低于 75%（岩金矿80% o （3）可采的薄 矿层（厚度不小于 45m）, 每层平均采取率不低于 75,厚 度较大的矿层从矿层顶板开始 每5m或10m的平均采取率不低 于75% （岩金矿80%）。（4）取 出的岩（矿）心

6、，应洗净后自 上而下按次序装箱，不得颠倒 或任意拉长，岩心应按规定编 号，每回次应填放岩心票（包 括没有岩心的回次），岩心箱应 进行编号，箱子规格要符合要 求且结实。二：钻|孔弯曲与测. 量间距|（ 1）垂直孔允许每100m 弯曲20斜孔每100m弯曲3°, 按孔深累计计算。（2）方位角 偏差，在设计时与地矿部门商 定，一般不超过勘探网1 /3 1/4。（3）测量间距，实测顶角 小于50时，每钻进50m测一次 顶角和方位。（4）磁性矿区要 用防磁测斜方法。（5）终孔测 斜，地质编录员应在现场监测。三：恂易水文观测（| 1）在以清 水为冲洗液的钻孔中每班至少 要测1-2次孔内水位，未下

7、好 孔口管的孔段好泥浆钻进的钻 孔可以不测。（2）每次观测应 在提钻后、下钻前各观察一次， 其间隔时间应大于 3min. （3） 钻进时遇有涌水、漏水、溶洞 等现象应及时记录其孔深。四： |孔深误差的测量与校正| （1）每 合金钻进钻压日勺表小万式 :1 : 单位钻压；每颗硬质合金上H 压力；2:总钻压；整个钻头所 加的压力。|合金钻进转速的表 卫壬。1:转速：是指钻头回 转时的圆周线速度；2转数： 是指钻头每分钟的转动次数。3 转数与钻速的关系是：n = 60v/ 3 - 14Do J冲洗液量讦簟 Q=Fv;F:钻具与孔壁间的环状 间隙dml; v：钻具与孔壁间的 外环空间中的水流速度，M

8、/So |硬质合金钻进规: 1硬质 合金适用于钻进 1-6级及部分 的7-8级岩层；2必须排队轮换 使用；先用外径大内径小的； 后用外径小内径大的。3孔内 残留岩心在0 5M以上或有脱 落岩心时，不得下入新钻头。4 新钻头下入孔内经过3-5min的初磨。5正常钻进时，保持 压力均匀，不得无故提动钻具。6在非均质的裂隙地层中，要 适当降低压力，以防止合金崩 刃。7合理掌握回次进尺长度， 以保证岩矿心采取率。8不能 用钢粒作卡料，防止钻头被人 为损坏。9注意钻头磨损及岩 心变化情况，以便制定下回次 的钻进参数。表镶金刚石卜单颗粒金刚石破 碎岩石的作用原理：在硬岩 中，压裂、压碎加体积破碎为 主；剪

9、切破碎为辅；在破碎 塑性大的硬及中硬岩石中，以 切屑破碎为主,压裂为辅； 孕镶金刚石：破碎岩石的作用微切削，微压裂压碎。金刚石的物理性干:硬而耐磨,金刚石的粒!E"|直径大于1 mm：示；用于表镶钻头；进一步划 分为：粗粒5-20粒/克拉，中 粒20-40 粒/克拉，细粒 40-100粒/克拉；直径小于 1 mm的金刚石通常以目表示；目 即每英寸长度内的网眼数。用 于孕镶钻头。进一步划分为：24目、36目、46目、60目、70目、80目、100目等档次。 矿山地勘用金刚石粒度表镶 钻头：80-100粒/克拉;孕镶 钻头：150-400粒/克拉；或 20-100 目。表镶金刚石钻头适用

10、地层致 密、坚硬地层。孕镶金刚石钻头适用地层非 均质、中硬至极硬地层。扩孔器|:功用：修正孔壁； 导正钻头；分担钻头外侧刃的工作量。忙儿器组成卜金刚石；胎 徐；刚体三部分组成。工作 带的宽度为 20-35 mm,实际尺 寸比钻头大0 3 0 4 mm。水槽形式有密条状、宽条状、螺 旋条状。画：作用：卡住并提断岩心。 类型:内槽式、外槽式、切槽 式。制作材料：40号铭钢或65 号镒钢加工。金刚右钻进技术参数1 1不同钻压下岩石的破碎匹三 钻压远小于岩石的极限强度 时，岩石产生表面研磨破碎； 钻压小于等于岩石的极限强 度时，岩石产生疲劳破碎； 钻压大于等于岩石的极限强 度时，岩石产生体积破碎；若

11、进一步增加钻压，会导致金刚 石崩刃，反而使钻速下降。2钻压的确定与选择： 表镶钻头的压力计算；P=（0 - 66 0 - 75） pmq;P表镶钻头的总压力；p;单粒金刚石的允许荷载，Nom;金刚石的粒度，粒/克拉；q钻头上金刚石的克拉数；孕镶钻头的压力计算；P=Fp；P:孕镶钻头是的总压力；N;F:钻头环状破碎面积；cm 3怖具的减振及稳定措施: 采用合理的组合钻柱；满眼 钻进；增加钻具的稳定性； 润滑钻具； |卡簧与卡簧座的配合尺寸 ： 卡簧座与钻头内台阶的间隙是 0-3-0 -4 mm,以确保水流畅通 或岩心进入内管不被堵塞。 5卡簧自由内径:应比岩心外 径大 0 3-0 - 4 mmo

12、 击和回转钻进 机械冲击和回 转钻进振动钻进螺旋钻进 动力触探卜动力触探是利用一 定落锤能量，将动力触探探头 打入土中，根据打入土中的难 易程度（贯入阻力）来判断土 的物理力学性质的测试方法。 按照探头的形状规格的不同， 动力触探分为圆锥动力触探和 标准贯入试验。圆锥动力触探标准贯入试验：标准贯入试验与圆锥动力 触探试验基本相似，其区别主 要是触探头不是圆锥形，而是 由两个半圆管合成的圆筒形。 在贯入的同时，还可以采取土 样。这种触探头一般称为标贯 奥 lOro标准贯入试验应与钻探配合进 行。先利用工具钻进到需要进 行试验的土层，清孔后，使用 ?42钻杆，将标贯器下至孔底， 并量的深度尺寸，然

13、后，用 63.5kg的重锤、76cm的自由落 距，将标贯器打入试验土层中。 起先打入的15cm不计击数，继 续贯入土中30cm,记录其锤击 数。此数即为标准贯入击数。 拔出标贯器，取出土样，并进 行描述记录。一次贯入完毕后， 再换用钻探工具继续钻进至下 一需要进行试验的深度，再重 复上述标准贯入试验工作。一 般可每隔0.51m进行一次试 验。地基处理的基本方法卜置换、筋和热学等方法。P:经验单位压力；400-800N/ -2/cm3钻压调节岩石完整、硬度高、中等研磨 性，宜采用大钻压；岩石较软、 研磨性强、裂隙发育、破碎不 均质，应米用小钻压。H1圆周速度；切削具单位时间内回转 运动的距离。表

14、镶钻头的圆周速度：| 1 2m /s;表镶钻头的圆周速度：1 - 5-3 - 0 m/s;2转速；.印 每分钟钻具的回转次数; 速度;圆周速度的关系：| n =60v/ paiDcp冲洗液量:| 1金刚石钻进时， 一般要求冲洗液的上反流速为0 - 4-0 - 7m/s;2按上反流速计算冲洗液量；Q =6Vf;V :冲洗液在环隙的反流 速m/s;f :钻孔与钻具之间的 最大环状间隙；cm 2.。金刚石钻进规程参数的配合：I 1 各参数之间合理配合;一2"!常 规程参数下钻进；3尽量减少 临界规程参数下钻进。金刚右钻进日勺操作及注意事项二1金刚石钻头的选择及注意事巴丁否占头的选择原则；软

15、和较软岩层，可选用聚 晶金刚石钻头；中硬和完 整均质硬岩层，可选用天 然表镶金刚石钻头；软硬 不均、节理发育和裂隙地 层，育选用孕镶钻头。 岩石的研磨性越强，硬度 越高，则钻头的金刚石粒 度越小，最好用孕镶钻头。 岩石硬度越低，研磨性越 弱，则钻头的金刚石粒度 应越大，如选用天然金刚 石钻头、聚晶金刚石钻头。岩石硬度越高或研磨性越 弱，则钻头金刚石浓度越 低；岩石硬度越低或研磨 性越强，则钻头金刚石浓 度越高。岩石的研磨性越强或硬度 越低，则钻头的胎体硬度 应越高，反之，岩石的研 磨性越弱或硬度越高，则 钻头的胎体硬度应越低。钻头的唇面形状要与岩层相适应。世理使用:分组、排队、轮换使用：先用

16、外径大、内径小的，再用内径 大、外径小的。2 |合理选择钻具的级配为了 尽量减小钻具与孔壁的环状间 隙，增加钻具的稳定性，提高 钻速，减少讲故事的消耗，避 免金刚石的异常磨损，合理的 钻具级配是至关重要的。正常后恢复钻压；减小泵量， 借孔底增加残留岩粉来加速对 钻头胎体磨损，使金刚石出露； 在孔内投入或在冲洗液在加 入摩擦剂，如硬岩粉等，增加 钻头与孔底的摩擦，促使金刚 石出露。隼留岩心：|孔底残留 岩心超过0 2m专门捞起。钢粒钻进的优,钢粒钻进 的翻滚碎岩产生纵向力动冲 击，可以破碎硬度比钢粒本身 还大的岩石。 可钻7级以上 的、坚硬致密的或研磨性很大 的岩层。在钻进过程中，钢粒消耗后可继

17、续补给钢粒，从 而可以延长回次钻进时间，这 对钻进坚硬、研磨性强的岩层 十分有利。对钢粒质量的要邛:钢粒材料为 6070号优质碳素钢,含碳量要 求在0.5%以上。钢粒直径为34mm 时，要求其强度大于 12 00017000N/ 粒，硬度HRC5058 ,韧性要好。钢粒钻进技术参数钢粒钻进技 术参数包括投砂方法及投砂量、 钻压、转速和冲洗液量等。忤占头水口形状:a、双斜边水口 b、单弧形水口 c、双弧形水口 d、斜弧形水口。投砂方法：一次投砂法就是在钻进开始 前把一个回次所需的钢粒一次 投入孔底。孔壁完整时，可从 孔口直接投入；孔壁破裂时， 应当把钻杆下至接近孔底时， 从钻杆中投入。从投砂方法

18、来 说，一次投砂比较简便，所以 使用较广。结合投砂法:又称分批投砂法， 这种方法是在回次开始前先投 入一定数量的钢粒，待钻进一 定时间后再分别补投 12次。 这种方法在一定程度上改善了 一次投砂法刚投入孔底时，孔 底钢粒多、扩孔严重和磨细岩 心的缺点。作占压P=pF试中P一钻头压力，kN;F 一钻头唇面压钢粒的有效面积，cm2;,P一单位限积压力,kN/ cm2 。|冲洗液量:Q=KD试中Q钢粒钻进的冲洗液量，L/min ；D一钻头直径，cm；K一送水系数，L/ （min - cm）, D < 20cm 时，K=25 ; D > 20cm 、 K=46。“四定”操作规截即根据岩 石

19、性质、钢粒质量和钻头状况， 定钻头压力、定回次进尺或时 间、定投砂量和投砂方法、定 冲洗液量和改水次数。应时刻保持孔内清洁:钢粒钻了应进行大泵量冲孔。孔内残 存的岩粉和钢粒不应超过 0.30.5m。如果超过此值，贝U 须专门捞取，并须经常清理循 环系统，以保持冲洗液洁净。 在由硬合金钻进改为钢粒钻进 时，或下入套管后即采用钢粒 钻进时，由于前一孔段的孔径 较小，须着重预防发生夹钻事 故。一般采用“四小”规程， 即：小投砂量（0.51kg）、小 水量1 1218L/min ）、小压力（300400kg ）、 小转速 （80120r/min ）,并选用外径已经磨小的旧钻头。为提高岩（矿）心采取率和

20、 防止减小钻孔弯曲，应采用喷 射式孔底反循环钻具钻进。使 用喷反钻具时，应注意下列操 作注意事项：孔内必须保持 清洁，若孔底岩粉过多（超过 0.5m）,要专门捞取，否则易造 成烧钻或埋钻事故。下钻离 孔底一定距离时，要先开泵冲 孔，待冲洗液循环正常后，再 开车缓慢下扫，以防岩粉或残 留岩心的的堵塞。控制钻进 的回次进尺。在硬质合金钻进 时可为1.01,5m；在破碎地层 中进行钢粒钻进时，一般不超 过0.41.0m。地表水泵工作 状态必须良好，钻进过程中途 不得停泵，否则会造成岩粉沉 淀而自卡或堵塞通道。使用 泥浆时，泥浆粘度不宜过大， 应控制在823s,以免影响喷 反钻具的工作性能。冲击钻进钻

21、头:冲击钻进钻头 的刃角取决于岩性，一般对软 岩层取65°80° ;中硬岩层取 90°110°硬岩层取110°120°. 刃面角一般为180。，当地层较 软时，可制J成小于180°的刃面 角，以加速孔底岩石破碎。为 了使钻头在运动中减少与孔壁 的摩擦，在切削刃外端保留一 间隙角（4° 8°）o钻头形状有 一字形，工字形，十字形，马 蹄形或圆形。目前较普遍的是 十字形带副刃的钻头:冲击回转钻进错: |1、液动 冲击回转钻进钻L1、硬质合质合金钻头有HCT型、大八角 型、大八角肋骨型，长方片状 肋骨型、异性钻

22、头等。2、金刚石钻头：液动冲击回转 钻进用金刚石钻头主要是取心孕镶式钻头，常用在坚硬、“打 滑”地层中，但一般要用高频 低冲击功的液动冲击器。（1）首选人造孕镶金刚石钻 头或聚晶体钻头。（2） 一般选用高强度的或经 过浑圆化和金属镀层处理的金 刚石。（3）因为金刚石单晶的抗冲 击韧性与粒度成反比，故粒度 不要太大，可选用 7080目的 金刚石，金刚石浓度75%左右。（4）要有足够的胎体强度和 硬度，避免受冲击作用而破裂， 一般选用中硬-硬胎体，唇面形 状以平底形、圆弧形和同心圆 尖齿形为好。（5）由于冲洗液量大，为减 少冲洗液流经钻头时所产生的 阻力，钻头的过水面积应增大， 除水口外，可增设副

23、水口，加 长加深钻头缸体内壁水槽，适 当增大胎体外径。2、风动冲击回转钻进钻头：|风 动冲击回转钻进钻头也叫风动 潜孔锤钻头，可分取心式和全 面钻进式两种，目前使用最多 的是全面钻进式钻头。全面钻 进式风动潜孔锤钻头就结构而 言，可分为整体式和分体式两 种。根据碎岩材料类型，可分 为硬质合金型和金刚石加强 型。根据切削刃形状的不同， 又可分为刃片型，柱齿形和片 柱混装型三种，其中应用最多 的是柱齿形。替孔锤柱齿钻头H：是一种用冷 冲锤活塞在动能作用下继续运 行（自由行程阶段）。在冲程末 了，冲锤弹簧冲击铁砧，冲击 能量景铁砧、岩心管接头，岩 心管等传到钻头（冲击阶段）。 冲击之后，活塞冲锤在冲

24、锤弹 簧的作用下弹回（回返行程阶 段）。当活塞冲锤与活阀再次接 触时，液流又被阻止，又产生 液压水击，上述工作阶段周而 复始。W：当活塞上升到上限时， 与活塞连成一体的冲锤顶部锥 体（阀座）与阀结合，高速流 液被迅速切断而产生水击。上 墙压力猛增；与此同时，活塞 下腔的压力急剧下降。故上、 下腔件压力差推动活塞迅速向 下运动，阀抵达行程下限后， 活塞因惯性继续向下运动（自 由行程）直至冲击砧子为止。 此时，阀门完全打开，液流畅 通，阀与活塞又进入下一循环 的回程。如此周而复始的产生 冲击。钢丝绳冲击钻进技术参数钻具质量一冲击高度一次 数岩粉密度。机械设备的成本核丁|:随时掌 握机械设备完成单位

25、产量、所 需动力、配件消耗及运杂费用 开支等情况，及时分析设备使 用效能。做好资金预测，以利 随时调整施工机械用量，减少 费用开支。土样的种类及质量要求I: “不扰 动土样”或“原状土样”的基 本质量要求是：没有结构扰动；没有含水率和孔隙比的 变化；没有物理成分和化学 成分的改变。对土样采取的要丁|: 1、叵 mo使用合适的钻具与钻 进方法。一般应采用较平稳的 回转式钻进。若采用冲击、振 动、水冲等方式钻进时，应在 预计取样位置1m以上改用回 转钻进。在地下水位以上一般 应采用干钻方式。在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用 套管护壁，应注意旋入套管时 管靴对土层的扰动，且套管底 部应限制在预计取

26、样深度以上 大于3倍孔径的距离。 应注 意白痴钻孔内的水头等于过稍 高于地下水位，以避免产生孔 底管涌，在饱和粉土、细砂土 中尤应注意。2、叔样要求到达预计取样 位置后，要仔细清除孔底浮土。 孔底允许残留浮土厚度不能大 于取土器废土段长度。清除浮士时，需注意不致扰动待取土 样的土层。下放取土器必须平稳，避免侧刮孔壁，取土器 入孔底时应轻放，一避免撞击 孔底而扰动土层。贯入取土器力求快速连续，最好采用静 压方法。如采用锤击法，应做 到重锤少击，且应有导向装置， 以避免锤击时摇晃。饱和粉土、 细砂土和软黏土，必须采用静 压法取样。当土样贯满取土 器后，在提升取土器前应旋转 23圈，也可静置约10m

27、in,以 使土样根部与母体顺利分离， 减少逃土的可能性。提升时要 平稳，切忌陡然升降或碰撞孔 壁，以免失落土样。岩（矿）心采取的要求 |: 1、 岩（矿）心采取率：岩（矿） 心采取率即实际自孔内取上的 岩（矿）心长度与实际钻进进 尺的比值。对于岩（矿）心的 一般要求：岩心不低于 65%, 矿心不低于75%,如果不足， 应进行补取。2、|完整性|:要求取上的岩 （矿）心保持原生结构和原有品味，以便划分矿石类型， 观察矿物原生结构和共生关 系；尽量避免人为破碎，颠 倒和扰动。3、|纯洁性|:要求取上的岩 （矿）心不受外物的侵蚀、污染和渗进，以免影响矿石 的品味、品级和物理性质。 如煤心混入黏土将使

28、样品的 灰分增加，滑石混入泥浆将 使二氧化硅含量提高等。4、|避免选择性洞:矿心 的选择性磨损，会使其内在 物质成分发生变化，造成矿 物人为贫化和富集，歪曲原 品味和品级。5、|取心部位准蒯:要求取 上岩（矿）心的位置准确， 为了得到岩（矿）层准确的 埋藏深度、厚度和产状，以 准确地计算矿产储量和确定 其地质构造。取土的方法压入法：分 为连续压入法和断续压入法 两种。前者是用滑轮组合装 置将取土器一次快速的压入 地层中，适用于较软土层中 的取样；后者是将取土器分 两次货多次压入地层中。击入法：击入法一般适用于 较硬与坚硬的土层取样，分 为孔外击入法和孔内击入法 两种，回转击入法：采取 坚硬土层

29、中的土样或岩样 时，若上述取土方法无法采取，可采用机械回转钻进用 的回转压入式取土器（双层 取样器）。若须在岩层中采取 原状样品，则可在岩心钻探 的岩心中直接挑选原状样 品。常用岩（矿）取心方法 | : 卡料卡取法;卡簧卡取法;干钻卡取法；沉淀卡取 法；楔断器卡取法。常用取土工具卜淤土器的 基本技术参数:|取岸管直径理，关系到土样质量的好坏。 若直径过小取上来的土样是扰 动土，若直径过大则给施工带 来不便。因此，取土器的直径 选择时要考虑取土方法、土层 性质及试验环刀直径。回刃四：面积比是指取土器最大断 面与土样断面之比的百分数。面积比愈大，土样被扰动的可 能性愈大。一般采取高质量土 样的薄壁

30、取土器，面积比取 10%,采取低级别土样的厚壁 取土器面积比可达 30% o 同 间足巨比|内间距比即取土筒内 径与刃口处内径之差对刃口处 内径之比的百分数。内间距比 是取土器内侧与土样间摩擦力 的标志，摩擦力的作用使土样 周围发生扰动，并阻止土样进 入。故内间距比过小，将造成 扰动宽度增加，若内间距比过 大，摩擦力小，提取时，土样 容易由土样筒内脱落。外匚 叫外间距比是指取土器筒 靴外径与取土筒外径之差对取 土筒外径之比的百分数。外间 距比是取土器外侧与土壤摩擦 力的标志。外间距比过大，取 土器易于进入土层，但太大将 会增大其破土面积，增加面积 比。对一般粘性土和老黏性土 的外间距比以1%为

31、宜；对于软 黏土取零。林样管长度：用 样管长度要满足各项试验的要 求。考虑到取样时土样上、下 端受扰动及制样时试样破损等 因素，取样管长度应较实际所 需试样长度大些。|刃口角度: 刃口角度也是影响土样质量的 重要因素。该值愈小则土样的 质量愈好。但是刃口角度过小， 刃口易于受损，加工处理技术 和对材料的要求也更高，势必 提高了成本。国内生产的取土 器a值一力为5。10。常见取土器类型一| : 贯入式取采用击入或压入的方法将取土 器贯入土中。这类取土器又可 以分为敞口取土器和活塞取土 器两类。敞口取土器按取样管 壁分厚壁、薄壁和束节式三种， 活塞取土器又有固定活塞、水 压固定活塞、自由活塞等几种

32、。回转式取土器：回转式取土 器的基本结构与岩心钻探的双 层岩心管相同，分为单动三重 管取土器和双动三重管取土 器。回转式取土器可采取较坚 硬、密实的土类以至软岩的样 品。单动三重管取土器适用于 软塑一坚硬状态的黏性土和粉 土、粉细砂土额，土样质量I 口级。双动三重管取土器适用 于硬塑一坚硬状态的黏性土、 中砂、粗砂、砾砂、碎石土及 软岩，土样质量亦为I 口级。 常，取心（岩（矿）心）工具 1、1层岩心管钻具 2、M管钻具I：一发动双管钻 具； 单动双管钻具。3、绳索取心钻厂| 4、反循环取心窃 岩整理|：碧昂理；岩 心丈量；岩心的整理。F占孔的空间位置一|:孔深L: 样的钻孔轨迹即可能是空间曲

33、 线，也可能是倾斜平面内的曲 线。钻孔弯曲测量的原1顶角 测量原理:液面水平原理悬锤原理。2、方位角测量原理： 地磁场定向原理：当罗盘的 磁针呈水平状态时，将永远指 向大地磁场。利用这一特性， 可测钻孔磁北方位角。地面定向原理：在地面用经纬仪， 油已知坐标点导测一通过孔口 中心的方向作为定位方向，然 后，将此定位方向设法传到孔 内各测点。惯性定向原理：利用陀螺测斜仪对有磁性干扰 的钻孔进行测斜，无论在工作 效率还是测量精度上，都比前 述两种定向方法高。测斜仪举例JXY-2型测斜 仪适用于非磁性矿区直径大 于80mm的钻孔内测量顶角 和方位角。仪器的主要技术性顶角 。的测量范围： 0 °

34、;60。顶 角。的测量误差：在 0 °30° 不大于± 1。，在30°60°不大 于土 2。 方位角a的测量 范围：0 °360°。方位角 a的 测量误差：不大于 ±4° （在 9时）。钻孔空间位置的确定|: 常产三种方法来处理测£数g原角全距法，即将某舌诉测得的数据用以控制此 测点至下一测点整个孔段；原角半距上移法，即将某 测点所测得的数据，用以控 制该测点上下各一半距离；均角全距法，即将上下两 侧点所测得的数据取平均 值，作为计算这个孔段用。 作图法初级定T孔的应用条件11、方 位基本稳定、

35、顶角变化大的地 层。它的设计方法有沿线移孔 法和变角法。沿线移孔法。既是不改变原设计钻孔的倾角 3仅在钻孔地质设计的剖面 上，根据勘探线的方向沿勘探 线移动钻孔的孔口位置。若钻 孔弯曲规律是钻孔顶角上漂， 则孔口位置就沿勘探线向后 移；若钻孔弯曲规律是顶角下 垂，则孔口位置就沿勘探线向 前移。从而利用钻孔自然弯曲 规律达到设计目的。变角法。 即不改变原设计钻孔的孔口位 置，在设计自然弯曲定向钻孔 时，只改变原设计钻孔的顶角， 利用钻孔自然弯曲规律使钻孔 轴心线按设计穿过矿层以达到设计的目的。2、顶角变化小、方位角变化大 的地层。离线移孔法。离线移孔法就是将原设计的钻孔孔 口，离开勘探线。当钻孔

36、方位 像右弯时，则钻孔孔口向左移； 当钻孔方位向左弯时，则钻孔 孔口向右移。这种方法分离线 平移法和离线扭移法两种。扭角法。扭角法就是不移动钻 孔位置，只改变开孔方位。使 开孔方位与原设计的钻孔方位 形成一夹角 a。受控定向钻进工具卜 保持原 来钻孔方向的工具； 增加钻 孔自然弯曲强度的工具； 使 钻孔按预定方向弯曲的工具。受控定向钻进的定向|： 直接 定向； 间接定向； 随钻定 向。钻孔冲洗与护壁堵漏的目的 卜 1、清洁孔底，携带岩屑；2、冷却和润滑钻头及钻柱；3、平 衡井壁岩石侧压力；4、平衡（控 制）地层压力；5、悬浮岩屑和 加重剂；6、在地面能沉除砂子 和岩屑，调配后能循环利用；7、

37、有效传递水利功率；8、承受钻 杆和套管的部分重力；9、提供 所钻地层的大量资料；10、水 利破碎岩石。冲洗液的类班水基冲洗液： 水基冲洗液是一种以水位分散 介质，以黏土（膨润土）、加重 剂及各种化学处理剂为分散相 的溶胶悬浮体混合体系。水基 冲洗液还可分为淡水盐水冲洗 液（包括海水及咸水钻井液）、 钙处理冲洗液、饱和盐水冲洗 液、混合乳化（水包油）冲洗 液、不分散低固相聚合物冲洗 液、钾基冲洗液、聚合物冲洗 液。油连续相冲洗液：油连 续相冲洗液（习惯称为油基冲 洗液）是一种以油（主要是柴 油或原油）为分散介质，一加 重剂、各种化学处理剂及水等 为分散相的溶胶悬浮混合体 系。其主要组成是原油、

38、柴油、 加重剂、化学处理剂和水等。气体型钻井流体：气体冲洗 液是以空气或天然气作为钻井 循环流体的冲洗液。冲洗液的性能则良好的 冷却散热能力和润滑性能； 良好的剪切稀释性能；良好 的护壁、防漏、稳定性；不 腐蚀钻具。选用冲洗液的基本原则致 密、稳定地层，选用清水； 松散、掉块、裂隙或遇水膨胀 地层，首选不分散低固相泥浆，也可选淡水泥浆或钙处理泥 浆；易溶解的矿层（如岩盐 等），为保护矿心，防止冲蚀孔 壁，应选用盐水泥浆（含盐大于1%, pH值为79.5）。金 刚石钻进，应选用聚丙烯酰胺 不分散低固相泥浆、乳化泥浆 做冲洗液。|钻孔冲洗方法:全孔正循环；全孔反循环；孔底局部反循环。泥浆的组成和功

39、府|:泥浆时黏体（水或油）中形成的分散体 系。分散体系是由分散相和分 散介质组成的。分散相是指被 分散的物质，如泥浆中的黏土 颗粒；分散介质是指分散相颗 粒所在的连续介质，如泥浆中 的水。泥浆的性能| :黏度：黏度是各层间内部摩擦力的表现。泥 浆黏度，是泥浆流动时固体颗 粒之间、固体颗粒与液体之间 和流动分子之间等得内摩擦的 反映。泥浆黏度的大小主要取 决于泥浆中的固相含量及其分 散程度，固相颗粒的聚结（絮 凝）稳定状况，液相的性质和 高分子处理剂的性质、分子量 及浓度等。相对密度：泥浆的相对密度是泥浆质量与同体 积水质量的比值。泥浆相对密 度的大小主要取决于泥浆中固 相（黏土、岩粉、加重剂等

40、） 得含量和固相物质的密度。含砂量：含砂量是指泥浆中大 于74 m的不易分散的固体颗 粒（即200目筛网通不过的颗 粒）含有量占泥浆总体积的百 分数。所谓含砂，是指上述不 易分散的固体颗粒，一般指泥 浆中的非黏土矿物。泥浆中含 砂量高，不仅会增加对泥浆泵 和钻具的磨损，而且会使在孔 内形成的泥皮疏松，渗透性大， 失水量高，泥皮厚，易引起泥 皮垮塌，造成孔内事故，因而 在钻进过程中必须做好泥浆的 除砂净化工作。滤失量：泥 浆在规定的压力差下，在30min 的时间内通过一定过滤断面而 失去的自由水量，称为泥浆的 滤失量，单位为 mL/30min。滤 失又称试水，滤失量亦称为失 水量。所谓滤失量，是

41、指在定 压差下，规定时间内冲洗液的 液相渗入地层的数量。胶体 率：胶体率是冲洗液静止规定 时间后胶体成分体积与总体积 之比。泥浆的胶体率是以泥浆中黏土颗粒分散和水化程度， 以及保持悬浮状态的状况粗略 衡量的。测定方法是将 100mL 的泥浆倒入有刻度的量筒中， 静置24h,观察量筒顶部泥浆 析出的水分情况。如上部析出 5mL水，则胶体率为 95%。通 常要求泥浆胶体率在96%以上。稳定性：稳定性主要指 沉降稳定性。沉降稳定性是分 散体系中的固体颗粒在种类场 作用下维持其浓度均匀分布的 特性。静切力：泥浆在静止 状态时，受外力影响开始流动 所需最小的力，称为静切力。静切力一般是指破坏1cm2面积

42、 上泥浆内部网状结构所需的最 小的力，单位为帕（Pa）。复杂地层分类|：复杂地层常分 为漏失地层与不稳定地层两大 类，其中漏失地层又分为孔隙 类地层、裂隙类地层和溶隙类 地层；不稳定地层包括力学不 稳定地层（松散多地层，破碎 带，承压水，油，气地层）和 物理化学不稳定地层（水敏性 地层、易溶地层）。复杂地层的护壁措面|： 孔隙失往往不久就会停止。部分漏失：部分漏失是指冲洗液循 环时只有部分液体返回地表时 的孔内漏失。部分漏失又称局 部漏失。全漏失：全漏失是指冲洗液不能维持循环，全部 流入孔壁岩层，但孔内仍有静 止水位时的孔内漏失。全漏失 又称无循环。在这种情况下， 无论怎样用泵送冲洗液到孔 内

43、，而冲洗液都不能返回地表， 且孔内仍有液柱静止水位。 严重全漏失：严重全漏失是指 冲洗液不能维持循环，而全部 流入孔壁岩层，造成孔内无静 止水位时的孔内漏失。常用护壁堵漏方法|: 泥浆护 量堵海水泥护壁堵漏；化学浆液护壁堵漏；惰性材 料护壁堵漏；套管护壁堵漏。 一般孔内事故卜 断落钻具；卡埋钻具；套管事故；钻孔偏斜超差；钻孔漏失。 特殊孔内事故： 在泥质和吸 水性岩层易发生的泥包和吸附 卡钻事故；在卵砾石层易发生的孔壁失去稳定性而卡埋钻 具事故；在溶洞裂隙地层易发生的漏失和折断钻具事故； 在含盐地层和冻结层施工易 发生的钻孔超径和钻孔坍塌现 象等；在急倾斜、软硬互层 中易发生的钻孔偏斜事故；

44、在风化蚀变带和破碎带易发生 的岩（矿）心采取率不足现象。 孔内事故的处理原则 卜 对事 故发生部位、事故钻具位置及 孔内情况要摸准摸清；处理事故前，认真研究事故发生前 后的征兆，初步确定事故原因、 性质，慎重决定处理方法、步 骤，并认真地选择和检查处理 工具；处理事故要做到快、 稳、准、勤。要抓紧时间，及 时排除，避免事故恶化。常见的处理方法|：捞、提、串、 扫、冲、打、顶、反、透、炸、 扩、害U、劈、磨、偏。钻具折断事故|：钻具折断的事 故分析：由于钻杆长时间在孔 内工作，与孔壁岩石发生摩擦， 补课避免地被磨薄、磨偏，使 得钻杆的强度下降。钻具脱落与跑钻事故的原因 ： 实行螺纹联结的钻具，由

45、于联 结部分松动、脱落，在钻孔中 造成掉钻事故。钻孔出现钻具 脱落，初步怀疑为丝扣磨损旷 量大或钻具自转脱扣造成。钻具挤夹事故的原国施工过 程中，孔内钻具受到极大阻止, 回转或升降遇到困难，通常提 示发生了夹钻事故。表现为： 动力机响声异常或电流表值增 高；钻具回转吃力，提动困难； 皮带运转不平稳，跳动厉害； 孔口冲洗液突然中断或泵压升 高；孔内有异常响声。钻具卡阻事故|： 所钻岩层节 理裂隙发育，当岩石破碎、有 坍塌掉块时，部分破碎地层因 倾角大产生下滑卡钻；钻进时由于钻具稳定性差对孔壁产 生“敲帮”，增加了掉块和探头 石卡钻的可能性；冲洗液的质量变坏，尤其是失水量过大， 造成吸水膨胀岩石缩

46、径或松散 不稳定岩层坍塌掉块而卡钻； 钻孔弯曲严重的孔段，有时 会产生键槽现象卡阻钻具升 降，在松软岩层钻进时，由于 钻速过高也会造成螺旋孔对钻 具造成卡阻。埋钻事故的原因一|： 地质条件 复杂。如遇节理发育的砂岩、 泥灰岩，易发生钻孔坍塌、掉 块，造成埋钻；孔内岩粉聚集。钻进过程中，孔内岩粉聚 集通常会造成埋钻事故；操作不当。当遇到下列情况时，必须校正一 正常钻进每50100m； 遇到主矿层前后。当矿层厚 小于3m时，见矿时应校正一 次；过矿后，可不校正；换径或下套管和终孔等。封孔的条件钻孔验收后，凡 属下列情况的钻孔应予回填封 孔：揭露两个或两个以上含 水层或对水文地质条件有影响 的钻孔；

47、位于江、河、湖、海防护堤附近的钻孔；穿过工业矿体及在开采矿区施工的 钻孔；位于或邻近建筑物地 基上的钻孔；对土地耕作及 道路安全有影响的钻孔；无 开采意义或非探采结合的承压 自流水钻孔。封孔材料黏土封孔；水泥砂浆封孔。封孔工艺11、洗孔；2、架桥； 3、注送水泥浆的方法：水泵注入法；导管贯入法；水压活塞法。4、封闭孔口和设置 孔口标志。质量检查方法卜 采取液样： 采取液样的目的是：一是查明 封闭液面的实际位置，从而检 查封闭位置是否符合设计要 求；二是从浆液的稀释情况来 检查其质量。检查的方法是：将球阀取样器 连接钻杆，下到砂浆面的设计 位置，如果此处有砂浆，就能 顶开球阀进入筒内，提升钻具

48、时球阀关闭砂浆样不会漏出， 上来后即可查出有无砂浆样； 如果没有，再将取样筒往下几 米去采样。当检查出砂浆样达 不到设计要求位置时，就按实 际孔内情况进行补封，直至封 到设计位置。透孔取心：为了进一步了解 封孔材料凝固后与孔壁的胶结 情况，应在一个勘察区选择少 数有代表性的钻孔，进行透孔 取水泥心检查。透孔检查时， 应根据地质要求取全透或部分 孔段透孔。在透孔时，为防止 透斜钻孔及提高样品采取率， 应下导向钻具。钻头上的合金 呈锥形镶焊，以减弱对孔壁的 克取。钻孔水位的测量 11、内水 位的类别肃h水位：静止不流动时的水位。初见水位：初见水位是自地表钻到潜水层 时，最早发现地下水时的深度。动水

49、位：动水位是指在进行 连续抽水时的水头降落稳定地 水位。冲洗液水位：是在提 上钻具以后或下钻具以前，冲 洗液表面在孔内的深度位置。 通过对冲洗液水位的观测，可 以了解含水层及漏失层的存在 深度及漏失量。2、恻量水位的一般要求：| 为 了保证测量精确，应在孔口设 一固定点作为标高零点。测量冲洗液水位时，其精度与提 钻后和下钻前两次测量的时间 间隔长短有关。时间越长，测 量水位越精确。因此，其间隔 一般不应少于35min。 测量 静止水位时，一般为12h测一 次，连续两次测量，若水位变 化不大于2cm,则认为是稳定 水位。3、观测方法：多采用测钟和电 测水位计。冲洗液消耗量的丽:测量冲性、裂隙发育

50、程度等作出初步 评价。冲洗液消耗量一Q：Q= （H1-H2）F*1000/T2-T1 Q一单位时间内冲洗液消耗量， L/minF一水箱面积，m2。水文地质钻探:水文地质钻探规律、水质、水量及水温等水 文地质规律为目的。水井钻探|:水井钻探是为工农 业及生活用水而进行的钻探工程。水文地质钻孔日勺分类1pw 文地质普查孔:水文地在普查 孔主要是获取地层情况,如地 层的岩性、结构、地质构造和 含水层的埋藏深度、厚度、性 质等。川文地质勘探孔丁I水 文地质勘探是在普查后已初步 掌握地层、构造等情况的基础 上，着重了解地下水的水量、 水位、水质、水温等情况，为 合理开采及正确评价地下水而 进行的工作。除

51、采结合孔:在取得水文地质资料的基础一 上，为了合理开发地下水，进 一步了解水文地质情况，同时 考虑到工农业急需，将已经取 得资料的孔（或取得部分资料） 移交生产部门使用，作为开发 井，同时在开采生产中进而取 得地下水资料。水文水井钻探的特点 11地层 复杂。2钻孔（井）深度小；3 钻进方法的多样性；4设备类 型繁多；5劳动强度大。水文水井钻进方法的分类1、 回转钻进；2、空气钻进；3、 反循环钻进；4、冲击钻进；5、 潜孔锤钻进；6、振动钻进。牙轮钻头牙轮钻头可分为无 抽吸系统；由砂石泵、出水胶 管、供水池等组成了排渣系统。压气反循环：压气反循环又 称气举反循环。其基本原理是 利用空气压缩机将

52、压缩空气通 过双壁钻杆送至井下的气水混 合室，使钻杆内的水-气混合， 形成比重小于管外液体的气水 混合液，这样在钻杆内外形成 压力差。在此压力差的作用下， 钻杆内气水混合液携带岩屑 后，被派出钻孔而流入沉淀池 中，经沉淀后又以自流的方式 流向孔内环状间隙，完成了压 气反循环过程。射流式反循环：射流式反循环的工作原理， 是利用高速的液流（清水或泥 浆）经喷嘴射入循环管路，造 成负压，这种负压能使管路产 生抽吸作用。其工作原理与岩 心钻探中的“喷反钻具”相同。 水文水井成井工刃:1、四 破壁。冲井换浆。探井。2、叵（一）井管组成：井壁管。 滤水管。 沉砂管： 沉砂管是连接在井管最下端， 起沉砂作用

53、的管子。沉砂管与 井壁管、滤水管同径，用以沉 淀井水中含的砂砾。沉砂管长 度根据出水量和出砂的可能来 考虑，一般为 210m。沉砂管 下端为井底。（二）下管：.管方法|钻机 升降机提吊下管法。提吊加浮力塞法。 托盘安装法。 钻杆托盘二级下管法。综合 法下管。砾料的选择卜砾料的形状要求 滚圆度较好,不带棱角，以圆 球状为最佳。砾料的成分应选 择坚硬、不易起化学作用的石 英砂或其他硅化岩砾。在含水 层矿化度较高地区不可选用钙 质砾料，以防与地下水起化学 作用而造成砾料自动黏结。填砾厚度与高度填砾厚度一 般为75100mm,细砂地层要 适当增加填砾厚度，可采取局 部扩孔增加填砾厚度。在确定 填砾高度

54、时，应考虑到洗井抽 水过程中，砾料会密实下沉（一 般下沉1/51/10）。填砾高度应 超过含水层顶板，由于开采条 件不同，要求含水层顶板填砾 35m。当开采含水层靠近咸淡 水界面时，填砾要低于咸淡水 界面5m以上。砾料用量计算卜填入砾料的用 量可用下式计算V=t （D2-d2）LK式中V一钻井填砾所需的 用量，m2D一钻井直径，m d滤水管外径，m L一围填砾料的高度，m K一超径系数，K=1.21.5 填砾方法卜静水填砾法管 外返水投砾法抽水填砾法。 建立工程项目质量管理控制系 统的原则|：分层次规划原则; 总目标分解原则；质量责任制 原则；系统有效性原则。 管外回填卜填砾工作结束后， 要进

55、行管外止水和回填。回填 是指对非开采层井段，除止水 物充填部分井段外，其余空隙 井段需要填实。止水|：止水的目的有：水文地质工程地质的止水是为了取 得分层（组）的水位、水量、 水质、水温及岩石的渗透系数 等资料，达到正确的评价水文 地质工程地质条件。 止水是 为了封闭有害含水层，如在咸 淡水界面以下止水，可将不可 利用的咸水层隔离。临时止水|： 海带止水粘土 球止水胶塞止水。永久止水厂黏土止水和水泥止 水。止水方法有|： 泵入法：利用 水泵压力，将水泥浆通过钻杆 柱压到井管与井壁之间。灌注器送入法：利用灌注器将水 泥浆送到井管与井壁之间。 孔内混合法：利用塑料袋装入 水泥干浆（小水灰比），送至

56、孔 底后，再下入粗径钻具将水泥 浆挤入井管与井壁之间。洗井的目的11、彻底清除井内 岩屑和泥浆及孔壁上的泥皮。 2、抽出滤水管周围的含水层中 的泥、土和粉细砂，以疏通含 水层，并使滤水管周围形成一 个良好的人工滤水层，借以增 大啊井管周围的渗透性能，使 其达到它应有的出水量和使用 寿命。洗井方法冲孔器洗井 活 塞洗孔空压机振荡洗井液 态二氧化碳洗井。W1：从钻孔中抽吸地下水时， 会引起钻孔水位下降，下降深 度就叫落程，通常用 s表示。 应根据水文地质要求的最大降 深来决定S值。如S沐式和有体式两种结构形式。直径小于 ？295mm的三牙轮钻 头一般为无体式，它是以装有 牙轮的三个轮掌对焊成一体的

57、 牙轮钻头；大直径的三牙轮钻 头采用有体式结构，它的钻头 体和轮掌分别制造，再将轮掌 焊接在钻头体上面。牙步钻头在孔底的四种运动方一 50钻机带动钻杆旋转，从 而带动钻头旋转，即公转。钻头在孔底与岩石接触产生摩 擦力，牙轮自己能旋转，产生 了牙轮的自转。牙轮在安装时，牙轮轴线可以产生偏移、 超顶等使牙轮产生滑动。牙 轮自转使牙轮的牙齿间隔式单 双齿接触孔底。因而，牙轮产 生了冲击作用。由于牙轮钻头在井底存在 4种 复合运动形式，当牙轮钻头在 钻压作用下，在回转力矩推动 下产生了滚动、滑动、冲击作 用，它们相互补充，使牙轮钻 头破碎岩石效率高。反循环钻进方式一|: 泵吸反循 环：泵吸反循环是利用砂石泵 的抽吸力量，使冲洗液进行反 循环的管路布置方法。泵的进 水口与钻杆上水龙头相连，排 水口与供水池想通。由钻头、 钻杆、水龙头、砂石泵组成了为试验 抽水时水位的最大下降 值，则 S2=3s3 S1=S3 当然抽水落程的取值也可 不用等值的方法，只是三 个降深的间距相近时，可 以得出较典型的水位降与 ，涌水量的关系曲线。抽水试验的延续时间:抽水试 验的延续时间一般取