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浅谈钻探的认识

456   编辑:中冶有色技术网   来源:杨英  
2024-03-04 15:18:27
摘要:掌握钻探的概念、钻探的分类、以及钻探项目的施工,正确选择钻进方法,确定钻探设备与钻具,对于现场钻进项目的实施有着重大意义。

关键词: 钻探,钻孔,钻进方法。

一、钻探及其分类

钻探是使用专门设备、技术在地质体或其他介质中钻凿孔眼的工作领域。钻孔的形成过程称为钻进,在钻孔形成过程中所采用的各种技术方法、措施的统称为钻探工艺,钻探(或钻进)的结果即形成孔(钻孔)或井,孔内取出物即为岩心。

钻探主要应用于资源勘探、资源开采、工程施工等领域。从钻探的目的可分为以下类别。

1. 地质钻探:从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样进行分析研究鉴别查明矿体或划分地层,判定地层地质情况的作业。

2. 水文水井钻探:钻探至含水层(位)时固井成孔,从而满足人畜饮水问题及农田灌溉或为地质部门提供水文观测。

3.地热钻探:钻探成孔对地热资源通过热载体进行开采利用。

4. 工程勘察钻探:从钻孔中取得岩芯、土样进行物理性质分析从而判断其地基基础是否满足工程建设的承载重力和稳定性。

5. 石油钻探:钻探成孔直接进行资源开发利用,国内有名的三家:中石油,中石化,海石油。鉆孔一般开孔915毫米,终孔216毫米 ,孔深1000~7000米 及以上,通常井口要安装防喷器具。

6. 文物勘察钻探:直观准确地取得一定地点的文化堆积资料,它比发掘省工,破坏性小,能在短时间内了解较大面积的地下情况。

二、钻探的结果

钻探就是利用钻头在孔(井)底工作,破碎岩石或其他介质,形成并加深钻孔的作业,因此钻探的结果就是形成钻孔。最深的钻探深度是前苏联于1970年在科拉半岛邻近挪威国界的地区所进行的一项科学钻探,钻孔达12,262米。

1.钻孔形状

孔形状一般有圆形、方形、长方形、异形,其中圆形较普遍。

2.钻孔三要素

钻孔三要素包括直径 、孔深、方向。

3.钻孔分类

(1)按有无方位角分类:直孔、斜孔。

(2)按孔深分类:

不同的应用领域钻孔深度的划分标准不同,地质岩心钻探钻孔深度划分如下:浅孔(孔深300m内),中深孔(孔深300-1000m),深孔(孔深1000-3000m),特深孔(孔深3000m以上)。该标准仅适用于地表地质钻孔深度划分,不适用于坑道内钻孔、工程地质钻孔、油气钻孔、水文地质及地热钻孔等的深度划分。

供水井钻孔深度划分如下:浅孔(孔深60m内),中深孔(孔深100--300m),深孔(孔深300m以上)。

4.钻孔口径(公称直径)系列

(1)国内通用(含绳钻S系列):以mm为单位

59,75,91,110,130,150,170。

(2)国际通用(含绳钻Q系列):以mm为单位

60(BQ),76(NQ),96(HQ),122(PQ),150(SQ)。

三、钻探项目的施工

钻探项目实施前首先要有项目或任务,还需要相应的生产要素,包括地质条件、钻探设备和钻具、钻探工艺、冲洗液,最后要进行生产组织与项目管理。

地质条件包括地质构造(断裂、褶皱、断层等)、地层类型、各层厚度、岩性等,钻探设备由动力机、钻机、冲洗泵、钻塔及其附属设备组成,钻具由主动钻杆、钻杆、岩心管以及底端的扩孔器和钻头组成,必要时还在岩心管上部加接沉淀管或钻铤,钻具的功用主要是在钻探岩层过程中给钻头传递钻头压力和回转扭矩,并向孔底输送钻孔冲洗液,收取岩矿心,钻探工艺是指勘探和开发中钻成井眼所采取的技术方法,主要包括井身设计、钻头和泥浆的选用、钻具组合、钻井参数配合、井斜控制、泥浆处理、取岩心以及事故预防和处理等,钻孔冲洗液是钻探过程中孔内使用的循环冲洗介质,其主要功用是冷却钻头、清净孔底、带出岩屑,润滑钻具等。

地质条件是工作实施的对象,钻探设备、钻具是工作实施的工具,地面部分有钻探设备,孔内部分有钻具、套管,钻探工艺、冲洗液是工作实施使用的方法。

钻探项目的施工采用项目管理制度进行,包括设备选择、钻进方法、钻孔结构、钻进工艺、安全质量环保措施等。

1.选择钻进方法

根据地质岩心钻探规程DZ/T 0227-2010,钻进方法的主要类型如下:

(1)按机械碎岩方式分为回转钻进、冲击钻进、冲击回转进。

(2)按碎岩工具或磨料分为钢粒钻进、硬质合金钻进、金刚石钻进、复合片钻进、牙轮钻进。

(3)按获取岩心的方式分为提钻取心(普钻)、绳索取心(绳钻)、反循环连续取心取样。

(4)按冲洗液类型分为清水钻进、泥浆钻进、空气钻进。

(5)按冲洗液循环方式分为正循环钻进、反循环钻进、孔底局部反循环钻进。

2.项目管理

(1)项目管理方法

我国的项目管理采用项目经理负责制。项目经理部的岗位分为管理层岗位和作业层岗位.管理层岗位有项目经理、项目技术负责、项目副经理,作业层岗位有技术员、质检员、施工员、材料员等岗位。

(2)机台---钻探项目施工的单元,项目经理部对钻探项目管理的对象。

机台是地质勘查单位钻探工作的基层组织,处于钻探生产活动的第一线,是组织钻探生产、经营活动和经济核算的最基本作业单位。机台相应的岗位为机长,机长可以是专职或兼职。

(3)班---机台作业的载体。

机台定为三个作业班,每班3~5人,班相应的岗位有班长、泥浆岗、动力岗、记录岗。

四、结束语

钻探作为资源勘查、工程勘察、工程施工的主要手段之一,作为钻探专业的人员,在实际中要选择钻进方法、设计钻孔结构、确定钻探设备与钻具、现场钻进实施,全过程确保安全、质量、进度、效益,在中深孔施工、复杂地层施工、孔内事故处理等方面做到得心应手,需要较丰富的经验、技能、专业知识的支撑。

参考文献

[1] 程金宏,谈地质钻探技术开发与应用[J],煤,2010年02期

[2]武建军,地质钻探工艺技术初步研究[J],科技与企业,2011年16期

作者简介:杨英(1973- ),女,湖南长沙人,副教授,从事钻探技术方面的教学。

声明:
“浅谈钻探的认识” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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