钻探知识的概念和分类

一、钻探的基本概念1、钻探:用钻机按一定设计角度和方向向地下钻孔,通过取出孔内的岩芯、岩屑或在孔内下入测试仪器,以探明地下矿产储量、了解地层结构、岩石性质及满足其它工程施工要求等,这种工程称为钻探。2、岩芯钻探:钻进时,在孔底保留岩芯,并主要以提出的岩芯来研究、了解地下地质和矿产情况的钻探方法。3、钻进:利用钻头在孔底工作,破碎岩石和继续加深钻孔的作业。它包括破碎孔底岩石和使钻孔按要求延伸两个方面。4、钻进方法:向地下钻孔时,破碎孔底岩石的方法和技术措施的总称。5、钻探工艺:如何利用一定的设备和工具来破碎岩石(土层),在地层中造成一个有一定直径和深度的圆滑规则的钻孔,并采取一定的技术措施以保证钻进工作顺利进行的全部工作。6、钻孔:为进行矿床勘探或其它工程目的,采用钻探机械设备或其它方法带动钻头而钻得的圆柱形孔。它具有深度大、直径小、方向任意的特点。7、钻孔空间三要素①孔深(L):孔口至测点的钻孔轴线的长度;②顶角(θ):测点处钻孔轴线(或其切线)与铅垂线的夹角;③方位角(α):测点处钻孔轴线在水平面上的投影与磁北方向的夹角。8、钻孔结构:指由开孔至终孔,孔身口径的变化。它包含着钻孔口径、换径次数、下套管层数、管径、长度、换径深度及套管底部止水封固方法等。9、循环:泥浆泵通过钻柱内孔(或钻柱与孔壁间隙)将冲洗液送到孔底,完成冲洗孔底、冷却钻头作用后,沿钻柱与孔壁之间的环状间隙(或钻柱内孔)返回地表并将岩粉携带出孔外的过程。10、地质岩心钻探的目的:是从地下取出岩矿心。通过对岩矿心的分析研究、观察、鉴定和化验,可以直观了解矿体的厚度、埋藏深度、产状、分布规律、矿物组成、矿石品位、化学成分、矿石和岩石的物理力学性质和结构构造等。岩矿心采取数量和品质,直接影响着判断地质构造、评价矿产资源、提交矿产储量和矿山开采设计的准确性和可靠性。地质岩心钻探是获得地下实物样品的最有效方法。钻探过程中不仅要求有较高的钻进效率,而且要求所采取的岩矿心在数量上有足够的体积,在质量上能够尽可能的保持原生结构和含矿品位。这些要求在岩心钻探质量管理中用岩矿心采取率表示。二、钻探的分类1、按施工目的分类见下表2、按碎岩工具(或称为磨料)分类硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、牙轮钻头钻进等。3、按施加外力的性质和方式分类:冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进等。4、按冲洗液类型分类:清水钻进、泥浆钻进、乳状液钻进、饱和盐溶液钻进、泡沫钻进、空气钻进等。5、按冲洗液循环方式分类:正循环钻进、反循环钻进等。6、按是否取心分类:取心钻进、全面钻进等。7、按岩心从孔内输送至地表方式分类提钻取心、不提钻取心(绳索取心钻进和反循环连续取心等)8、特殊的钻探方法绳索取心、定向、潜孔锤、跟管、中心取样、井底动力钻进等。三、岩芯钻探生产过程1、钻探施工过程:就是从平地基开始,直到钻孔终孔后将设备拆卸完为止的全过程。它包括定孔位→平整与修筑地基→安装钻探设备及附属设备→安装验收→开孔前的准备工作→开孔及下孔口管→换径→钻进→岩矿芯整理、编录和保管→其他工作(下套管,校正孔深,简易水文观测,钻孔弯曲测量、测井)→终孔起拔套管→封孔→封孔质量检验。2、钻进前准备。是钻孔进入开孔之前进行的全部准备工作,如平地基、安装设备(钻塔、钻机、水泵、动力机等),安装附属设施(场房、安全设施、循环系统、水管、照明等),安装验收和试钻。3、钻进过程。是指钻孔从开孔钻进到终孔的施工过程。4、终孔。是指钻孔停止钻进到设备拆卸完为止所进行全部工作,包括钻孔弯曲测量、测水位、抽水试验、封孔、起拔套管、拆卸设备等。5、岩芯钻进过程:由动力机带动钻机回转,由钻杆、岩心管和钻头组成钻柱,并由钻机供给钻柱一定的轴向压力和扭矩,从而使带切削具的钻头产生刻取岩石的作用,以达到不断往深部钻进的目的。钻进时该取下来的岩粉,随着由泥浆泵通过钻柱送入孔底的冲洗液,经孔壁的环状间隙冲到地表。钻进中岩芯进入岩芯管,通过提升钻具或其它取芯方法将岩芯卡断,从孔底提至地表。从下钻到提钻取岩芯,算一个钻程,叫做一个回次。升降钻具是通过钻塔和钻机的卷扬机来完成的。四、岩心钻探的主要内容钻探设备、钻进方法(钻探工艺)、钻探质量及测量、钻孔冲洗与护壁堵漏、事故预防及处理、机场生产管理、安全技术、相关知识(机械基础知识、机械加工修理知识、电工知识、地质基础知识、矿床知识)等。五、岩石的可钻性1、岩石可钻性的概念:在一定技术条件下,反映钻进岩石难易程度的综合指标。一般以机械钻速(m/h、m/s)作为可钻性指标。2、岩石可钻性的分级原地质部年频布的岩石可钻性分级表和地矿部年颁布的金刚石岩心钻探可钻性分级表均把岩石可钻性分为12级。3、划分级四类十二级:软的―相当可钻性1~3级;中硬的―相当可钻性4~6级;硬的―相当可钻性7~9级;坚硬的―相当可钻性10~12级。六、钻孔口径知识说明:DCDMA标准是美国金刚石钻机制造者协会标准。七、钻探生产的特点1、“小、实、全”。小—组织结构小,是地勘单位最基层的行政单位;实—讲工作最具体、最实在;全—指钻探生产管理十分全面。2、钻探施工主要是为国家基本建设服务。3、工作对象是岩石。由于岩石和地层构造千变万化,所以它的施工工艺、技术规范很难达到标准化生产,钻进效率高低受钻进岩石可钻性的影响大。4、钻探生产在野外施工,工作流动分散,生产条件和生活条件艰苦。




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