卵石層鉆探工藝

　　現(xiàn)場經(jīng)鉆探，鉆進8至9米范圍鉆機跳動劇烈，漏水嚴(yán)重。依據(jù)取芯情況將該底層定為卵石，由于采用的是傳統(tǒng)鉆探工藝取芯質(zhì)量較差，對該層的性狀結(jié)構(gòu)及其工程地質(zhì)條件無法進行準(zhǔn)確判斷。為此試用金剛石鉆進配用植物膠進行比對施工。結(jié)果取芯質(zhì)量得到了顯著成效。本文通過新老工藝的比對淺談一下卵石地層的鉆探施工工藝。

 1.卵石層的結(jié)構(gòu)特點 

　　卵石層根據(jù)充填物的不同可分為砂卵石和泥卵石。砂卵石為散膠結(jié)局部有架空層，滲透性強、漏失嚴(yán)重、質(zhì)地堅硬、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。松散和軟硬不均，顆粒級配無規(guī)律，取芯取樣困難。常規(guī)鉆探只能取出部分大粒徑的卵石，細顆粒被沖洗液沖失，因而要查明其結(jié)構(gòu)與顆粒級配結(jié)構(gòu)關(guān)系極為困難。泥卵石質(zhì)地堅硬、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，漏失情況相對砂卵石層較輕，但容易出現(xiàn)鱉泵現(xiàn)象。同時由于巖芯在鉆具中旋轉(zhuǎn)碰撞及沖洗液的作用取芯效果仍難以保證。

 2.卵石層鉆進方法 

2.1 常規(guī)鉆探方法及特點

　　目前一般采用金剛石鉆進，清水沖洗跟管擴孔及泥漿循環(huán)等常規(guī)鉆進方法，采芯則采用回轉(zhuǎn)鉆進、干鉆、跟管、沖擊、鋼絲鉆頭等取芯方法。

　　這些方法鉆進卵石層的缺點是鉆機負荷大孔內(nèi)事故多、鉆進效率低、取芯質(zhì)量差。

2.2 金剛石鉆具配合植物膠沖洗液鉆進方法及特點

　　為適應(yīng)各種硬脆碎地層鉆探的要求，專門研制了系列單動雙管金剛石鉆具配合植物膠沖洗液的鉆進新技術(shù)。也是目前在這類地層鉆進取芯比較先進的一種方法。該方法是以植物膠為沖洗液金剛石為鉆進工具的鉆進工藝。

　　該工藝的主要特點是回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進效率高、取芯質(zhì)量好，排砂、攜帶巖粉能力強。

 3.植物膠性能及金剛石鉆具結(jié)構(gòu) 

3.1 植物膠在鉆進中的性能

　　(1)就有粘彈減阻、減振成膜作用。

　　(2)能提高低固相泥漿沖洗液的粘度、降低失水量、改善泥漿流變性、提高泥漿的穩(wěn)定性和護壁防塌的作用。

　　(3)植物膠按比例參配純堿后可配制高粘度沖洗液而不影響泵吸性能，不增加泵壓。

　　(4)造漿性能好、同時具有潤滑性能好和流動性能好。

3.2 金剛石鉆具結(jié)構(gòu)

　　金剛石鉆具結(jié)構(gòu)為單動雙管，分為導(dǎo)正除砂機構(gòu)、單向閥機構(gòu)、雙管單動機構(gòu)和內(nèi)管機構(gòu)組成。

 4.植物膠沖洗液在卵石地層鉆進的配比 

　　(1)卵石地層的配比膠粉1.5%---3%(與水的重量比)

　　碳酸鈉 5%(與膠干粉的重量比)

　　(2)泥卵石層的配比植物膠沖洗液 膠粉1%---1.5%(與水的重量比)

　　碳酸鈉 5%(與膠干粉的重量比)cmc0.1%---0.2%

 5.鉆進工藝 

5.1 鉆頭的選擇與使用

　　卵石層鉆進中宜采用hrc45--55 的金剛石鉆頭，或根據(jù)卵石母巖成對應(yīng)選擇，濃度為100%

5.2 鉆進技術(shù)參數(shù)

　?、巽@壓 在卵石地層鉆進中，鉆壓不應(yīng)過大，如果過大鉆桿容易繞曲，鉆具不穩(wěn)定、跳動大、巖芯容易堵塞。影響鉆進效率，總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗鉆壓范圍;5--8kn 。

　?、谵D(zhuǎn)速 鉆進過程中，轉(zhuǎn)速影響鉆進效率和取芯質(zhì)量。轉(zhuǎn)速高鉆桿繞度越小，鉆具越穩(wěn)定，進尺越快，鉆頭的研磨時間就越短，采芯質(zhì)量也越好。在可能條件下應(yīng)盡量使用高轉(zhuǎn)速，參數(shù)范圍;500--850r/min 。

　　③泵量 影響取芯質(zhì)量的關(guān)鍵因素是泵量的大小，為減少沖洗液對巖芯的沖刷提高取芯質(zhì)量，在能維持鉆進的條件下應(yīng)盡量選擇小泵量，如地層比較密實時可適當(dāng)加大泵量。一般可選25―40l/min

　?、懿捎脹_洗液鉆進，由于泥漿具有粘彈性及減振作用、潤滑性和滑動性較好，所以正常鉆進時泵壓較低，一般0.5mpa左右。

5.3 鉆進操作技術(shù)

　　①開孔應(yīng)下入適當(dāng)?shù)奶坠?，以不塌孔為原則。

　?、阢@具下入孔內(nèi)，先用低壓慢轉(zhuǎn)掃空到底，孔內(nèi)鉆頭阻力不大時才能轉(zhuǎn)入正常鉆進，如果孔內(nèi)阻力大不能強行開高轉(zhuǎn)速。

　?、坫@頭正常鉆進時不得任意改變鉆進參數(shù)，也不要提動鉆具，防止巖芯堵塞。

　?、馨l(fā)現(xiàn)巖芯堵塞時可適當(dāng)提動鉆具，若處理無效應(yīng)立即提鉆。

　?、萑绻貙铀缮?，砂卵石粒徑很小取芯困難時應(yīng)降低泵量。

　　⑥砂卵石鉆進如鉆速突然加快可能是鉆進砂層或小粒徑礫石層，不必改變鉆進參數(shù)，但要盡量降低泵量。

　?、邽楸ＷC巖芯采取在鉆進薄砂層和泥層時最好在鉆穿后，進入卵石層10 cm以上再提鉆。如砂層較厚，一個回次鉆不穿時回次末應(yīng)停泵干鉆10 cm以上再提鉆以防止巖芯脫落。

　?、嚆@進時應(yīng)精心操作，經(jīng)常觀察供水系統(tǒng)是否暢通，水泵運轉(zhuǎn)是否正常?？變?nèi)不返漿時應(yīng)防止斷漿。如發(fā)現(xiàn)泵壓突然增高時應(yīng)立即提鉆檢查以防燒鉆。

　?、嵩谥匾锥毋@進取樣時應(yīng)慢速提升、擰卸鉆桿時應(yīng)平穩(wěn)防止巖芯脫落，退芯時應(yīng)卸掉鉆頭然后輕輕倒出巖芯。

5.4 鉆進效果評價

　　采用金剛石單動雙管鉆具配合植物膠沖洗液在砂卵石層鉆進，與常規(guī)方法比較有一下幾個突出有點;

　　(1)植物膠沖洗液流動性好攜帶巖粉能力強，孔底干凈進尺較快，完工鉆孔質(zhì)量好。

　　(2)植物膠沖洗液潤滑性好、減少鉆具回轉(zhuǎn)阻力，提高鉆進效率。減少管材磨損，降低成本，提高鉆探效率，縮短勘探周期。

　　(3)取芯質(zhì)量好，可保持巖樣的原狀結(jié)構(gòu)，可有效、準(zhǔn)確判定地質(zhì)特征。