右安全培训地质岩心钻探规程.pptx
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1、地质岩心钻探规程地质岩心钻探规程目次目次 前言前言1 1 范围范围2 2 规范性引用文件规范性引用文件3 3 基本规定基本规定4 4 钻探规程设计钻探规程设计5 5 钻探设备的选择和安装钻探设备的选择和安装6 6 硬质合金钻探硬质合金钻探7 7 金刚石钻探金刚石钻探8 8 金刚石绳索取心钻探金刚石绳索取心钻探9 9 冲击回转钻探冲击回转钻探10 10 定向钻探与定向取心定向钻探与定向取心11 11 空气反循环取样钻探空气反循环取样钻探12 12 冲洗液冲洗液13 13 护壁和堵漏护壁和堵漏14 14 钻孔轨迹测量钻孔轨迹测量15 15 孔内事故的分类和预防处理孔内事故的分类和预防处理16 16
2、 钻探工程质量钻探工程质量17 17 健康、安全、环保(健康、安全、环保(HSEHSE)管理)管理18 18 生产管理生产管理19 19 钻探施工技术档案钻探施工技术档案 本规程规定了钻探施工过程所有工序的本规程规定了钻探施工过程所有工序的技术要求及相关管理规定。技术要求及相关管理规定。本规程主要适用于地质岩心钻探,工程本规程主要适用于地质岩心钻探,工程勘察、工程施工、水文水井钻探和油气勘察、工程施工、水文水井钻探和油气井钻探的小口径钻孔施工。井钻探的小口径钻孔施工。规程适用于孔深规程适用于孔深 3000m 3000m 以内的钻孔施工。以内的钻孔施工。1 1 范围范围 2 2 规范性引用文件规
3、范性引用文件3 3 基本规定基本规定3.1 3.1 钻孔口径系列钻孔口径系列表表 1 1 规格代号及对应的公称口径规格代号及对应的公称口径 公称口径只代表理论钻孔口径尺寸,以公称口径只代表理论钻孔口径尺寸,以便于统一钻具的规格系列,实际的钻头便于统一钻具的规格系列,实际的钻头、扩孔器外径尺寸可根据不同的钻进方、扩孔器外径尺寸可根据不同的钻进方法和地层情况在合理范围内确定。法和地层情况在合理范围内确定。表表 2 2 地质岩心钻孔深度地质岩心钻孔深度 (米)(米)3.2 3.2 钻孔深度钻孔深度3.3 3.3 岩石钻进特性岩石钻进特性岩石的可钻性岩石的可钻性 岩石被碎岩工具钻碎的难易程度岩石被碎岩
4、工具钻碎的难易程度。与钻进时效的关系,。与钻进时效的关系,岩石的研磨性岩石的研磨性 岩石对碎岩工具的磨损能力岩石对碎岩工具的磨损能力岩石完整程岩石完整程 针对主要岩层特点,依据岩石硬度、研磨性及完整程度,结合口径、钻孔深度等,选定钻探方法。6 级以下岩石可选用硬质合金钻进方法,7 级以上岩石应以金刚石钻进方法为主,金刚石复合片及聚晶金刚石钻进适用于 47 级、部分 8 级岩石;中深孔、深孔钻探为减少提钻次数,宜采用绳索取心钻进方法;坚硬致密打滑岩层宜采用冲击回转钻进方法;治理孔斜及施工定向孔、多分支孔宜采用定向钻进方法;在坚硬破碎、易于坍塌、漏失复杂地层钻进时,推荐采用空气反循环连续取心(样)
5、钻进方法。3.4 3.4 钻探方法类型钻探方法类型 钻探工程主要工序钻探工程主要工序 钻孔定孔位钻孔定孔位平整场地与修筑地基平整场地与修筑地基安安装钻探设备及附属设备装钻探设备及附属设备临时设施建造临时设施建造安装验收安装验收开孔前的准备工作开孔前的准备工作开孔开孔及下孔口管及下孔口管换径换径钻进钻进岩矿心整理岩矿心整理和保管和保管其他工作(下套管、校正孔深其他工作(下套管、校正孔深、简易水文观测、钻孔弯曲测量)、简易水文观测、钻孔弯曲测量)终终孔起拔套管孔起拔套管封孔封孔废浆处理和场地环废浆处理和场地环境恢复境恢复钻孔验收钻孔验收拆迁。拆迁。a)a)每项钻探工程施工前应进行工程设计,每项钻探
6、工程施工前应进行工程设计,未经审批不得施工;未经审批不得施工;b)b)一个矿区若施工多个钻孔,整个矿区的一个矿区若施工多个钻孔,整个矿区的钻探工程应有总体施工设计,并选择有钻探工程应有总体施工设计,并选择有代表性的钻孔进行设计,孔深代表性的钻孔进行设计,孔深 600m 600m 以上或地层变化较大,应进行单孔施工以上或地层变化较大,应进行单孔施工设计。设计。(施工设计的意义)(施工设计的意义)4 4 钻探工程设计钻探工程设计5.1 5.1 钻探设备的选择钻探设备的选择5.2 5.2 设备安装设备安装5.3 5.3 安装验收安装验收5 5 钻探设备的选择和安装钻探设备的选择和安装XY-44XY-
7、44XY-6BXY-6BXY-6BXY-6BXY-8XY-8HYDX-6HYDX-66.1 6.1 硬质合金钻头的选择硬质合金钻头的选择 胶结性的砂岩、黏土、亚黏土、泥岩以及风胶结性的砂岩、黏土、亚黏土、泥岩以及风化岩层、遇水膨胀或缩径地层宜选用肋骨钻化岩层、遇水膨胀或缩径地层宜选用肋骨钻头或刮刀式钻头;头或刮刀式钻头;3 35 5 级中、弱研磨性地层,铁质、钙质岩层、大级中、弱研磨性地层,铁质、钙质岩层、大理岩等宜用直角薄片式钻头或单双粒品字型理岩等宜用直角薄片式钻头或单双粒品字型钻头;研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层钻头;研磨性强、非均质较破碎、稍硬岩层,如石灰岩等用犁式密集钻头或负前角斜
8、镶,如石灰岩等用犁式密集钻头或负前角斜镶钻头;软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,钻头;软硬不均、破碎及研磨性强的岩层,如砾岩等宜用大八角钻头;砂岩、砾岩等也如砾岩等宜用大八角钻头;砂岩、砾岩等也可用针状合金钻头。可用针状合金钻头。6 6 硬质合金钻探硬质合金钻探6.2 6.2 硬质合金钻进技术参数硬质合金钻进技术参数钻压钻压 转速转速 泵量泵量钻进注意事项:钻进注意事项:取心硬质合金钻头的规格要符合设计要求。钻头上取心硬质合金钻头的规格要符合设计要求。钻头上的合金应镶嵌牢固,不允许用金属锤直接敲击合金的合金应镶嵌牢固,不允许用金属锤直接敲击合金,超出外出刃的焊料应予清除,出刃要一致。钻头,超出外
9、出刃的焊料应予清除,出刃要一致。钻头切削具磨钝、崩刃、水口减小时,应进行修磨。切削具磨钝、崩刃、水口减小时,应进行修磨。下钻中途遇阻,不要猛蹾,可用自由钳扭动钻杆或下钻中途遇阻,不要猛蹾,可用自由钳扭动钻杆或开车试扫。开车试扫。拧卸钻头时,严防钳牙咬伤硬质合金、合金胎块,拧卸钻头时,严防钳牙咬伤硬质合金、合金胎块,或夹扁钻头体。卸扣时不准用大锤或夹扁钻头体。卸扣时不准用大锤敲击钻头。敲击钻头。金刚石钻头和扩孔器的选择金刚石钻头和扩孔器的选择 金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石复合片(金刚石复合片(PDCPDC)、烧结体钻头适用于)
10、、烧结体钻头适用于 3 37 7 级岩层,单晶孕镶金刚石钻头适用于级岩层,单晶孕镶金刚石钻头适用于 5 512 12 级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头适用于级完整和破碎岩层,天然表镶金刚石钻头适用于 4 410 10 级完整岩层。级完整岩层。金刚石钻头与扩孔器的规格、性能,应符合相关产品金刚石钻头与扩孔器的规格、性能,应符合相关产品标准的规定。标准的规定。根据岩石的硬度、可钻性、研磨性和完整程度及孔内根据岩石的硬度、可钻性、研磨性和完整程度及孔内条件,合理选择金刚石钻头与扩孔器的镶嵌类型、胎条件,合理选择金刚石钻头与扩孔器的镶嵌类型、胎体性能、金刚石的质量和粒度、金刚石浓度、水口形体性能、
11、金刚石的质量和粒度、金刚石浓度、水口形状及其数量和大小、状及其数量和大小、底唇形状等。底唇形状等。7 7 金刚石钻探金刚石钻探8 8 金刚石绳索取心钻探金刚石绳索取心钻探 根据设计孔深,按钻头和扩孔器外径尺寸,由大到小根据设计孔深,按钻头和扩孔器外径尺寸,由大到小排序,轮换使用。排序,轮换使用。钻头与扩孔器及卡簧间要合理配合钻头与扩孔器及卡簧间要合理配合,要求如下:要求如下:a)a)扩孔器的外径应比钻头外径大扩孔器的外径应比钻头外径大 0.3mm0.3mm0.5mm0.5mm,岩层坚硬时应采用下限数值;,岩层坚硬时应采用下限数值;b)b)卡簧的自由内径应比钻头内径小卡簧的自由内径应比钻头内径小
12、 0.3mm0.3mm0.5mm0.5mm。卡簧应在上一回次岩心上测试,以不。卡簧应在上一回次岩心上测试,以不脱落、不卡死为宜。脱落、不卡死为宜。新钻头到达孔底后,应进行新钻头到达孔底后,应进行“初磨初磨”,即轻压(正常,即轻压(正常钻压的钻压的 1/3 1/3 左右左右),慢转(,慢转(100r/min100r/min左右左右),钻进,钻进 10min 10min 左右,再采用正常参数继续钻进。左右,再采用正常参数继续钻进。不宜用新钻头扫孔和残留岩心。不宜用新钻头扫孔和残留岩心。金刚石钻头的合理使用金刚石钻头的合理使用钻头出现以下情况时,不得再下入孔内:a)表镶钻头内外径尺寸较标准尺寸磨耗
13、0.2mm 以上,孕镶钻头内外径尺寸较标准尺寸磨耗 0.4mm 以上;b)表镶钻头出刃尺寸超过金刚石颗粒直径 1/3;c)表镶钻头有少数金刚石脱落,挤裂或剪碎;d)钻头出现异常磨损;e)钻头水口和水槽高度严重磨损;f)胎体有明显裂纹、掉块及唇面出现沟槽、微烧、台阶或被严重冲蚀;g)钻头体变形,螺纹损坏。避免钻头非正常损坏的措施:避免钻头非正常损坏的措施:a)a)孔底要保持清洁,当发现有硬质合金、胎块、金孔底要保持清洁,当发现有硬质合金、胎块、金刚石、金属块、脱落岩心及孔壁掉刚石、金属块、脱落岩心及孔壁掉块时,应采用冲、捞、抓、粘、套、磨、吸等方块时,应采用冲、捞、抓、粘、套、磨、吸等方法加以清
14、除;法加以清除;b)b)钻具通过换径、探头石、孔壁掉块等部位以及在钻具通过换径、探头石、孔壁掉块等部位以及在斜孔和干孔中下钻时,应放慢下降斜孔和干孔中下钻时,应放慢下降速度;速度;c)c)换径后应用锥形钻头修整换径台阶;换径后应用锥形钻头修整换径台阶;d)d)地层由硬变软时应减压并控制钻速;地层由硬变软时应减压并控制钻速;e)e)钻进中,操作人员应随时观察冲洗液消耗和泵压钻进中,操作人员应随时观察冲洗液消耗和泵压的变化情况,发现异常应立即停钻的变化情况,发现异常应立即停钻查明原因;查明原因;f f)不允许使用弯曲度超过规定的钻杆和钻具。)不允许使用弯曲度超过规定的钻杆和钻具。使用金刚石钻头及扩
15、孔器时,要使用金刚石钻头及扩孔器时,要填写使用卡片,及时记录每回次填写使用卡片,及时记录每回次的各种有关数据及磨耗情况。钻的各种有关数据及磨耗情况。钻头或扩孔器停用后,应及时做出头或扩孔器停用后,应及时做出评述,并连同卡片一起交施工管评述,并连同卡片一起交施工管理部门保存。理部门保存。使用金刚石取心钻具时的操作要求:使用金刚石取心钻具时的操作要求:a)a)钻探现场应有两套以上与施工口径对应规格的完好钻探现场应有两套以上与施工口径对应规格的完好钻具;钻具;b)b)定期拆卸清洗、加油保养,螺纹或外径磨损要及时定期拆卸清洗、加油保养,螺纹或外径磨损要及时更换;更换;c)c)拧卸钻头、扩孔器、卡簧座与
16、内管应使用多触点钳拧卸钻头、扩孔器、卡簧座与内管应使用多触点钳或摩擦钳,不允许使用管钳;或摩擦钳,不允许使用管钳;d)d)退出岩心时,要用橡皮锤或木锤敲打内管;退出岩心时,要用橡皮锤或木锤敲打内管;e)e)钻具在移动时不准猛力拖拉或撞击;存放时要摆平钻具在移动时不准猛力拖拉或撞击;存放时要摆平,不得重压;运输时要装箱;装,不得重压;运输时要装箱;装卸时应轻放;卸时应轻放;f)f)钻杆接头不经常拧卸的一端应使用粘接剂密封粘牢钻杆接头不经常拧卸的一端应使用粘接剂密封粘牢,经常拧卸部位应涂抹丝扣油;,经常拧卸部位应涂抹丝扣油;g)g)钻杆和接头单边磨损量和均匀磨损量符合表钻杆和接头单边磨损量和均匀磨
17、损量符合表 26 26 的规定;的规定;h)h)钻杆螺纹连接要保证密封良好。钻杆螺纹连接要保证密封良好。9 9 冲击回转钻探冲击回转钻探技术特点和适用条件技术特点和适用条件 坚硬、破碎地层液动冲击回转钻进,可减轻岩心坚硬、破碎地层液动冲击回转钻进,可减轻岩心堵塞,增加回次进尺,提高机械钻速。堵塞,增加回次进尺,提高机械钻速。冲击回转钻进通常可减缓钻孔弯曲。绳索取心液冲击回转钻进通常可减缓钻孔弯曲。绳索取心液动冲击回转钻进还可减轻绳索取心钻杆内壁结垢动冲击回转钻进还可减轻绳索取心钻杆内壁结垢现象。现象。硬质合金液动冲击回转钻进适合于可钻性级别硬质合金液动冲击回转钻进适合于可钻性级别 5 56 6
18、 级和部分级和部分 7 7 级岩层。级岩层。金刚石液动冲击回转钻进适用于可钻性级别金刚石液动冲击回转钻进适用于可钻性级别 6 612 12 级。在坚硬、致密的级。在坚硬、致密的“打滑打滑”岩层应用液动冲击岩层应用液动冲击回转钻进,可缓解金刚石钻头回转钻进,可缓解金刚石钻头“打滑打滑”问题。问题。10 10 定向钻探与定向取心定向钻探与定向取心11 11 空气反循环取样钻探空气反循环取样钻探类型和应用地层类型和应用地层 清水和自然造浆清水和自然造浆 细分散泥浆细分散泥浆 粗分散泥浆粗分散泥浆 不分散低固相冲洗液不分散低固相冲洗液 无固相冲洗液无固相冲洗液 12 12 冲洗液冲洗液a)a)碳酸钠(
19、纯碱)碳酸钠(纯碱)b)b)氢氧化钠(烧碱)氢氧化钠(烧碱)钠羧甲基纤维素(钠羧甲基纤维素(CMCCMC),有低黏、中黏及高黏三种),有低黏、中黏及高黏三种产品。产品。高黏度(高黏度(HVHVCMCCMC):中黏度():中黏度(MVMVCMCCMC):低黏度():低黏度(LVLVCMCCMCb)b)聚阴离子纤维素(聚阴离子纤维素(PACPAC)系列产品有:)系列产品有:PAC141PAC141、PAC1PAC142a)42a)生物聚合物:增黏、降失水效果显著;生物聚合物:增黏、降失水效果显著;b)b)纤维素类:羧甲基纤维素(纤维素类:羧甲基纤维素(CMCCMC)、羟乙基纤维素()、羟乙基纤维素
20、(HECHEC)、聚阴离子纤维素()、聚阴离子纤维素(PACPAC););c)c)聚合物类增黏剂:具有良好的增黏作用,常用的有聚合物类增黏剂:具有良好的增黏作用,常用的有 80A5180A51、PAC141PAC141。部分水解聚丙烯酰胺(部分水解聚丙烯酰胺(PHPPHP,分子量,分子量 300 300 万万600 600 万,水解度万,水解度 30%30%左右左右)为选择性絮凝剂,非水解聚丙烯酰胺(为选择性絮凝剂,非水解聚丙烯酰胺(PAMPAM,水解度不大于,水解度不大于 5%5%,分子量,分子量 800 800 万以上)为全絮凝剂。万以上)为全絮凝剂。冲洗液常用材料和处理剂冲洗液常用材料和
21、处理剂 冲洗液主要性能测试冲洗液主要性能测试 密度测量密度测量 黏度测量黏度测量 漏斗黏度漏斗黏度 分马氏漏斗和苏氏漏斗,后者为老式,分马氏漏斗和苏氏漏斗,后者为老式,但现场使用较多。但现场使用较多。a)a)马氏漏斗标定时,向漏斗中注入马氏漏斗标定时,向漏斗中注入 1500cm 3 1500cm 3 温度为温度为 2020的清水,流出的清水,流出 946cm 3 946cm 3,清水流出的时间应为(,清水流出的时间应为(260.5260.5)s s。秒数,作为马氏漏斗黏度。秒数,作为马氏漏斗黏度。b)b)标定时注满清水后流出标定时注满清水后流出 500cm 3 500cm 3 的时间为(的时间
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