卵石層地質鉆探新老工藝對比

卵石層鉆探工藝

　　現場經鉆探，鉆進8至9米范圍鉆機跳動劇烈，漏水嚴重。依據取芯情況將該底層定為卵石，由于采用的是傳統鉆探工藝取芯質量較差，對該層的性狀結構及其工程地質條件無法進行準確判斷。為此試用金剛石鉆進配用植物膠進行比對施工。結果取芯質量得到了顯著成效。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.卵石層的結構特點 

　　卵石層根據充填物的不同可分為砂卵石和泥卵石。砂卵石為散膠結局部有架空層，滲透性強、漏失嚴重、質地堅硬、結構復雜。松散和軟硬不均，顆粒級配無規律，取芯取樣困難。常規鉆探只能取出部分大粒徑的卵石，細顆粒被沖洗液沖失，因而要查明其結構與顆粒級配結構關系極為困難。泥卵石質地堅硬、結構復雜，漏失情況相對砂卵石層較輕，但容易出現鱉泵現象。同時由于巖芯在鉆具中旋轉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等常規鉆進方法，采芯則采用回轉鉆進、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事故多、鉆進效率低、取芯質量差。

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。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阻力小、鉆進效率高、取芯質量好，排砂、攜帶巖粉能力強。

 3.植物膠性能及金剛石鉆具結構 

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 金剛石鉆具結構

　　金剛石鉆具結構為單動雙管，分為導正除砂機構、單向閥機構、雙管單動機構和內管機構組成。

 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，或根據卵石母巖成對應選擇，濃度為100%

5.2 鉆進技術參數

　?、巽@壓 在卵石地層鉆進中，鉆壓不應過大，如果過大鉆桿容易繞曲，鉆具不穩定、跳動大、巖芯容易堵塞。影響鉆進效率，總結現場經驗鉆壓范圍;5--8kn 。

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

　?、郾昧?影響取芯質量的關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量，在能維持鉆進的條件下應盡量選擇小泵量，如地層比較密實時可適當加大泵量。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

　?、匍_孔應下入適當的套管，以不塌孔為原則。

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

　?、坫@頭正常鉆進時不得任意改變鉆進參數，也不要提動鉆具，防止巖芯堵塞。

　?、馨l現巖芯堵塞時可適當提動鉆具，若處理無效應立即提鉆。

　?、萑绻貙铀缮?，砂卵石粒徑很小取芯困難時應降低泵量。

　?、奚奥咽@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，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停泵干鉆10 cm以上再提鉆以防止巖芯脫落。

　?、嚆@進時應精心操作，經常觀察供水系統是否暢通，水泵運轉是否正常?？變炔环禎{時應防止斷漿。如發現泵壓突然增高時應立即提鉆檢查以防燒鉆。

　?、嵩谥匾锥毋@進取樣時應慢速提升、擰卸鉆桿時應平穩防止巖芯脫落，退芯時應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，完工鉆孔質量好。

　　(2)植物膠沖洗液潤滑性好、減少鉆具回轉阻力，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)取芯質量好，可保持巖樣的原狀結構，可有效、準確判定地質特征。