卵石層地質(zhì)鉆探新舊工藝比較。

卵石層鉆探工藝。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆探，鉆機(jī)在8-9米范圍內(nèi)跳動(dòng)劇烈，漏水嚴(yán)重。根據(jù)取芯情況，將底層設(shè)置為卵石。由于采用傳統(tǒng)鉆探工藝取芯質(zhì)量差，無(wú)法準(zhǔn)確判斷該層的性質(zhì)結(jié)構(gòu)及其工程地質(zhì)條件。為此，試用金剛石鉆進(jìn)采用植物膠進(jìn)行比較施工。因此，取芯質(zhì)量取得了顯著成效。本文通過(guò)對(duì)新舊工藝的比較，探討了卵石地層的鉆探施工工藝。
1.卵石層的結(jié)構(gòu)特征。
卵石層可的不同，卵石層可分為砂卵石和泥卵石。砂卵石為散膠結(jié)局部的架空層，滲透性強(qiáng)。嚴(yán)重泄漏。質(zhì)地堅(jiān)硬。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。松散、軟硬不均勻，顆粒級(jí)配不規(guī)則，取芯取樣困難。傳統(tǒng)鉆探只能取出一些大粒徑的卵石，細(xì)顆粒被沖洗液沖走，因此很難找出其結(jié)構(gòu)與顆粒級(jí)配結(jié)構(gòu)的關(guān)系。泥卵石質(zhì)地堅(jiān)硬。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泄漏比砂卵石層輕，但容易出現(xiàn)龜泵現(xiàn)象。同時(shí)，由于巖芯在鉆具中的旋轉(zhuǎn)碰撞和沖洗液的作用，仍難以保證取芯效果。
2.卵石層鉆進(jìn)方法。
2.1常規(guī)鉆探方法及特點(diǎn)。
目前一般采用金剛石鉆孔、清水沖洗、管擴(kuò)孔、泥漿循環(huán)等常規(guī)鉆孔方法，采芯采用旋轉(zhuǎn)鉆孔.干鉆.跟管.沖擊.鋼絲鉆頭等取芯方法。
這些方法鉆入卵石層的缺點(diǎn)是鉆機(jī)負(fù)荷大孔內(nèi)事故多，鉆進(jìn)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(jìn)方法及特點(diǎn)。
為了滿足各種硬脆地層鉆探的要求，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一系列單動(dòng)雙管金剛石鉆具和植物膠沖洗液的新技術(shù)。這也是一種更先進(jìn)的進(jìn)入這種地層的方法。該方法是以植物膠為沖洗液金剛石為鉆孔工具的鉆孔過(guò)程。
該工藝的主要特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)阻力小.鉆進(jìn)效率高.取芯質(zhì)量好，排砂.攜帶巖粉能力強(qiáng)。
3.植物膠性能及金剛石鉆具結(jié)構(gòu)。
3.1植物膠在鉆孔中的性能。
(1)有粘彈減阻.減振成膜效果。
（2）可提高低固相泥漿沖洗液的粘度，減少失水量，改善泥漿流變性，提高泥漿穩(wěn)定性，防止墻體塌陷。
(3)植物膠按比例配制純堿，不影響泵吸性能，不增加泵壓。
(4)造漿性能好，潤(rùn)滑性能好，流動(dòng)性好。
3.2金剛石鉆具結(jié)構(gòu)。
金剛石鉆具結(jié)構(gòu)為單動(dòng)雙管，分為導(dǎo)正除砂機(jī)構(gòu).單向閥機(jī)構(gòu).雙管單動(dòng)機(jī)構(gòu)及內(nèi)管機(jī)構(gòu)。
4.卵石地層植物膠沖洗液的比例。
(1)卵石地層比膠粉1.5%-3%(與水的重量比)
碳酸鈉5%(與膠干粉重量比)
(2)泥卵石層與植物膠沖洗液粉1%-1.5%(與水重量比)
Cmc0.1%-0.2%碳酸鈉5%(與膠干粉重量相比)
5.鉆進(jìn)工藝。
選擇和使用5.1鉆頭。
HRC45-55金剛石鉆頭應(yīng)根據(jù)卵石母巖成對(duì)應(yīng)選擇，濃度為100%
5.2鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。
①鉆壓在卵石地層鉆孔時(shí)，鉆壓不宜過(guò)大。如果鉆桿太大，很容易彎曲，鉆具不穩(wěn)定。跳動(dòng)大。巖芯容易堵塞。影響鉆入效率，總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)鉆壓范圍；5-8kn。
②在轉(zhuǎn)速鉆入過(guò)程中，轉(zhuǎn)速影響鉆入效率和取芯質(zhì)量。高速鉆桿繞度越小，鉆具越穩(wěn)定，進(jìn)尺越快，鉆頭磨削時(shí)間越短，采芯質(zhì)量越好。在可能條件下，應(yīng)盡量使用高速和參數(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。為了減少?zèng)_洗液對(duì)巖芯的沖刷，提高取芯質(zhì)量，在保持鉆孔的條件下，應(yīng)盡量選擇小泵量。如果地層相對(duì)密集，可以適當(dāng)增加泵量。一般可選擇25-40l/min。
④沖洗液鉆入。由于泥漿具有粘彈性和減振作用。潤(rùn)滑性和滑動(dòng)性好，正常鉆入時(shí)泵壓低，一般在0.5mpa左右。
5.3鉆進(jìn)操作技術(shù)。
①開(kāi)孔應(yīng)進(jìn)入適當(dāng)?shù)奶坠?，以不塌孔為原則。
②鉆具進(jìn)入孔內(nèi)，先用低壓慢轉(zhuǎn)掃空到底，孔內(nèi)鉆頭阻力不大，如果孔內(nèi)阻力不能強(qiáng)行高速。
③正常鉆孔時(shí)，鉆孔參數(shù)不得隨意改變，也不得提升鉆具，防止巖芯堵塞。
④發(fā)現(xiàn)巖芯堵塞時(shí)，可適當(dāng)提升鉆具，若處理無(wú)效，應(yīng)立即提升鉆具。
⑤如果地層松散，砂卵石粒徑取芯困難時(shí)應(yīng)減少泵量。
⑥如果突然加速砂卵石鉆入，可能是鉆入砂層或小粒徑礫石層，不需要改變鉆入?yún)?shù)，但要盡量減少泵量。
⑦為確保巖芯在鉆入薄砂層和泥層時(shí)好鉆入卵石層10cm以上，然后鉆入。如果砂層較厚，則應(yīng)在鉆孔結(jié)束時(shí)停止泵，以防止巖芯脫落。
⑧鉆井時(shí)應(yīng)仔細(xì)操作，經(jīng)常觀察供水系統(tǒng)是否暢通，泵是否正常運(yùn)行。當(dāng)孔內(nèi)不返回漿液時(shí)，應(yīng)防止斷漿。如果泵壓突然升高，應(yīng)立即進(jìn)行鉆孔檢查，以防止鉆孔燃燒。
⑨在重要孔段鉆取樣時(shí)緩慢提升。擰下鉆桿時(shí)，應(yīng)平穩(wěn)防止巖芯脫落，取下鉆頭，輕輕倒出巖芯。
5.4鉆進(jìn)效果評(píng)價(jià)。
采用金剛石單動(dòng)雙管鉆具與植物膠沖洗液一起鉆入砂卵石層，與常規(guī)方法相比有幾個(gè)突出點(diǎn)；
(1)植物膠沖洗液流動(dòng)性好，攜帶巖粉能力強(qiáng)，孔底清潔進(jìn)尺快，鉆孔質(zhì)量好。
（2）植物膠沖洗液具有良好的潤(rùn)滑性。降低鉆具的旋轉(zhuǎn)阻力，提高鉆井效率。減少管道磨損，降低成本，提高鉆井效率，縮短勘探周期。
(3)取芯質(zhì)量好，能保持巖樣原狀結(jié)構(gòu)，能有效.準(zhǔn)確判斷地質(zhì)特征。