岩心钻探通俗讲座

第四讲钻孔弯曲与定向钻进技术“钻探工程”是为了探明地质构造和有用矿产的位置、储量、品位。因此,钻孔的最终目的是为了完成一定的勘探任务。所以,钻孔必须按照设计的方位与倾角施工,才能达到预计的见矿点。因此,在整个钻孔施工过程中,必须随时了解、掌握钻孔在地下所处的座标位置。判断钻孔座标位置取决于三个要素,见示意图1。     

半周期自修正防弯钻具在易斜地层中的应用

对于司家营铁矿岩层结构完整、岩石可钻性高的特点,施工中深孔岩心钻探勘查,控制钻孔弯曲度超差属于钻探技术难题,更是确保钻孔质量的关键,自2009年施工至今已施工中深孔30个左右,其中三分之二的钻孔因孔斜超差严重均被降级使用,使得地质技术人员头痛,更让钻探技术人员棘手。在钻探施工过程中,曾因个别钻孔发生孔内事故,采取螺杆造斜和下偏心楔子造斜绕过事故钻具均未成功。地层岩石完整且硬,钻孔纠斜、造斜无法实现,解决中深孔钻孔弯曲超差,严重成为该矿区亟待解决的技术难题,解决不好就严重影响该矿区“攻深找盲”目标的实现;2018年该矿区深部续作设计钻孔孔深1500 m,为避免类似影响钻孔质量现象发生,在采取常规的钻孔防斜技术措施以外,采用“S75 mm半周期自修正防弯钻具（XBZX）”试验解决司家营铁矿中深孔弯曲超差严重技术难题;通过同勘探线2015年施工钻孔比较,取得了一定效果,为解决司家营铁矿中深孔钻孔弯曲超差严重技术难题提供了技术保障,为同类型矿区施工中深孔防止钻孔弯曲超差提供实践经验和施工技术。     

承德黑山矿区钻孔纠斜技术及防斜技术措施

近两年,河北承德黑山矿区钻孔顶角、方位超差一直是困扰地质技术人员和钻探施工人员的一大难题,针对生产实际问题,采用LZ-73（89）造斜器进行纠偏,取得了较好的效果。此外,在分析钻孔跑偏的主要原因和总结施工经验的基础上,提出了预防钻孔偏斜的技术措施,实践证明措施科学有效。     

广西藤县桃花金矿深部勘查钻探工程ZK4001孔钻探技术

在广西藤县桃花金矿深部勘查钻探工程ZK4001孔施工中,通过采用合理的钻孔结构,使用刚性大的大直径钻杆钻具和液动冲击回转钻具,在破碎、软硬互层多的强造斜地层中钻进,主要解决了钻孔严重的偏斜偏移的问题,以及打滑、卡钻憋车等一些问题。总结了一些经验和体会。     

江西省浮梁县朱溪矿区深孔钻探施工技术研究

详细介绍了朱溪矿区3个深孔钻遇地层、钻探设备、钻孔结构、钻头使用、起大钻、冲洗液使用、护孔堵漏、套管使用等具体情况。重点分析和总结了钻孔结构、钻头使用、冲洗液使用、护孔堵漏等钻探工艺技术,并提出今后深孔施工需慎重配套钻探设备、增大钻头外径、提高钻探效率、重视深孔孔斜尤其是方位超差和灰岩溶洞问题等建议。     

关于偏斜楔改变钻孔θ,α值的讨论

偏斜楔已使用多年,至今仍是国内外钻探工程施工定向钻孔,纠正钻孔顶角(θ)和方位角(α),绕过孔内事故钻具,补采矿心等有效的偏斜器具。由于受多种因素的影响,偏斜楔的偏斜范围有一定的限度,使用时应考虑到需要与可能。本文着重讨论与钻孔θ,α值有关的楔体自身的某些因素。问题的提出某队施工的一个初级定向孔,设计孔深500     

某铁路勘察近水平孔取心钻探施工技术

采用水平、近水平孔钻探取心是了解隧道地质情况的有效手段。某铁路隧道近水平钻孔设计倾角11°,终孔深度491.1 m,是工区内具有代表性和特殊性的一个钻孔。钻探施工中钻遇长段硬、脆、碎花岗岩地层,且伴随持续涌水,施工难度很大。通过改进设备、合理选择钻孔结构和取心钻具、使用环保型冲洗液和高效润滑脂等方法,保障了钻进施工正常进行。同时,就测斜和孔内事故处理提出解决方案,总结了水平钻孔施工安全注意事项。针对尚待解决的问题,提出相应建议。实践证明,该孔采用的设备器具与技术方法是有效可行的。     

基于全角半距法钻孔偏斜距离计算公式的推导

钻孔弯曲的偏斜距离是地质钻探工程质量的一项重要指标。介绍了钻孔弯曲及钻孔弯曲计算模型中最常用的全角半距法。通过基于三维坐标系的钻孔轴线上各测点的空间位置的描述,借助于立体几何的方法,推导出钻孔中任一深度处偏斜距离的计算公式,讨论了顶角和方位角的变化对偏斜距离的影响程度,给出了一计算实例。     

地质岩心钻孔人工造斜方法实践

在岩心钻探施工过程中,钻遇岩（矿）心脱落需要补取岩心,或钻具脱落、埋钻和烧钻需要绕障时,人工造斜方法是解决问题的有效手段。钻孔较浅,造斜孔段刚好在变径后的位置,且上部孔壁稳定,易于扩孔和下套管,宜选用异径偏心楔人工造斜;钻孔较深,不能改变口径,造斜孔段岩层硬度较大,宜选用同径偏心楔人工造斜;钻孔较深,造斜孔段岩层硬度不大（如煤系地层中的煤层、泥岩等）,宜选用同径自然造斜。选用偏斜楔造斜时,偏斜楔长度、偏斜角大小和导斜槽直径的合理选择,偏斜楔下入钻孔过程中的正确操作;选用同径自然造斜,水泥浆灌注孔段位置确定、水泥浆凝固后达到一定的强度和造斜过程中合理的钻进参数,是造斜成功的关键。     

伊犁盆地砂岩型铀矿孔斜防控实践分析

近年来在新疆伊犁盆地施工的砂岩型铀矿钻孔孔深大多在600~1000 m之间,钻孔终孔测井平均偏斜距在28 m左右,孔斜控制是影响伊犁矿区钻孔成孔质量的主要技术难题。伊犁盆地钻探施工多采用普通取心钻进工艺,成孔的钻杆与孔壁间的环状空间大,盆地内复杂地层引起的钻孔扩径现象普遍。普通取心钻进钻杆刚度小,钻杆在孔内转动时甩动弯曲幅度大,是导致孔斜控制困难的主要影响因素。中深孔钻孔偏斜距较大,影响地质成果质量和钻探经济效益。通过设计适合在伊犁盆地复杂地层内使用的扶正器并优化钻具组合,使伊犁盆地试验区内施工的中深孔平均偏斜距得到了大幅度的下降,该技术方案对同类型钻孔施工具有一定的借鉴性。     

江西城门山矿区ZKJ4-10孔螺杆定向纠斜技术

江西省九江县城门山矿区补充勘查项目设计钻孔多为超斜孔,钻孔弯曲度要求高,施工难度大。该矿区多个钻孔都面临着纠斜的难题。本文结合矿区深孔ZKJ4-10孔定向纠斜实例,详细介绍了螺杆钻定向纠斜技术的工作原理、配套设备、操作方法及注意事项。通过矿区钻孔纠斜效果,总结了该技术的优点及不足,为今后地质深孔定向纠斜施工提供了借鉴。     

基于ANSYS绳索取心钻杆和连接接头的应力分析

对绳索取心钻探施工的工况进行了分析,利用ANSYS软件对绳索取心钻杆以及连接接头的应力状态进行了三维模拟,提出了不同工况条件下,钻杆柱最大应力出现的位置。所得的结论对预防钻杆折断事故、优化接头螺纹设计、确定合理钻进参数有一定的参考意义。     

隧洞TBM施工过程中的地质编录

ＴＢＭ越来越多地用于隧洞开挖,有必要对ＴＢＭ施工地质进行研究,本文从现场施工要求的角度出发,概述了ＴＢＭ施工特征,以渣料的地质编录为重点,阐述了ＴＢＭ施工中地质编录方法及应用条件,进而归纳出如何利用各种地质信息指导超前钻探,预测不利地质条件,为ＴＢＭ施工提供地质依据。     

韩城桑树坪二号井松软煤层钻进技术研究与实践

针对韩城桑树坪二号井煤层松软破碎,现有设备能力小、自动化程度低、钻探工艺不合理导致瓦斯抽采钻孔钻进深度浅、钻进效率低等问题。对研究矿区3号煤层进行了大螺旋钻杆回转钻进、宽翼片螺旋钻杆空气钻进与宽翼片螺旋钻杆清水钻进工艺试验。试验表明:宽翼片螺旋钻杆清水钻进工艺施工效率是原来的1.5倍,钻孔深度由80 m左右提高到了200 m以上,成孔率达80%以上,满足了桑树坪二号井工作面瓦斯抽采钻孔施工要求。      

爆破扰动下TBM隧洞时滞型岩爆特征及影响机制研究

时滞型岩爆的发生通常具有很强的随机性,会对施工安全造成巨大的威胁,而开挖扰动、爆破扰动等均会对潜在时滞型岩爆区产生不同程度的影响。依托某隧道掘进机（TBM）引水隧洞,采用理论分析和对比分析法研究了拆机洞爆破开挖期间K54+000—K54+700段发生的5次时滞型岩爆,发现：（1）强烈岩爆和中等岩爆区位于缓倾断层附近,围岩发育短小隐节理和含充填的细密节理,轻微岩爆距断层远或位于正断层附近,除含充填的细密节理外,均至少发育1条含充填物的倾向SW的陡倾结构面;（2）TBM法开挖隧洞时滞型岩爆滞后爆破时间更长,滞后工作面距离更远,且爆破对TBM隧洞的扰动作用相对较小;（3）爆破扰动使得潜在时滞型岩爆区围岩失稳变得容易,从而加速了时滞型岩爆的进程。研究成果可为TBM隧洞时滞型岩爆的预警与防控提供参考。     

四川省甘孜州康定县高原地热井施工工艺

康定县地热资源丰富,但开发利用少,仅2008-2009年由四川省地质工程勘察院在中谷地区实施地热勘探井2口,钻探深度共计184.96m。DZK02井是部署在四川省雅拉河中上游热水塘区块地热资源大盖沟沟口雅拉河右岸一级阶地上的第一口预探井,设计井深2 000m。钻井施工主要面临地层倾角大、地层出水量大、温度高、岩性破碎等施工难题。施工队伍采用螺杆纠斜、清水控压等钻井工艺,圆满完成了该井的施工任务。为该地区地热水的开发利用进行了有益的尝试。     

中国东部海区科学钻探施工技术探讨

东部海区科学钻探工程是我国海洋地质研究中的一项重要工程,施工环境复杂,钻探施工难度大。根据地质预测和环境条件,针对实际情况,分析海上钻探施工的难点,提出了钻孔结构、钻进工艺、取心方法、冲洗液使用等方面的技术方案思路,以指导和保障钻探施工。     

空气跟管钻进在南苏丹供水井流沙层中的应用实践

在南苏丹供水井钻探施工过程中,遇特别松散的流沙层,常规的泥浆护壁钻进难以成孔。简要介绍了在南苏丹供水井施工现场制作简易同步回转拨杠实现空气跟管钻进的基本原理与工作程序,有效地解决了流沙层的钻进成孔问题。并针对这一技术应用过程中存在的问题,提出了改进建议。     

激电法在贵州大厂锑矿勘查中的应用

简要介绍了激电法基本理论、工作方法以及贵州大厂锑矿区的地质和地球物理特征,重点讨论了激电法在锑矿勘查中的应用效果。通过对激电中梯及激电测深异常综合分析,得到了测区岩层电性变化特征,划分出峨嵋山玄武岩层与龙潭组砂页岩层之间的地层界线,推断了研究区的构造,圈出了含矿有利部位。经与钻孔资料对比,解释推断与钻孔资料基本吻合,说明激电法勘查锑矿具有良好的找矿效果。     

承德闫营子地热勘探井钻井技术分析

承德闫营子地热井钻遇地层坚硬、造斜、岩性复杂,施工难度较大。施工期间,采用了螺杆钻具完成事故处理、纠斜、复合钻进工作。分析了螺杆钻具在3种工况下的使用效果;应用MD钻头解决了硬岩钻进常规钻头磨损严重的问题;最后针对钻进中存在的钻速低、钻铤断裂问题,提出了改进建议。