深孔鉆探技術(shù)

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1、深孔鉆探技術(shù)選擇與施工細(xì)節(jié)目錄第一章設(shè)備管材選擇第二章鉆孔結(jié)構(gòu)選擇第三章沖洗液的選擇第四章施工細(xì)節(jié)第一章設(shè)備管材選擇1.1具備1000米以上施工能力的鉆機(jī)（1）國產(chǎn)立軸式鉆機(jī)：XY-5、XY-6、XY-8、HXY-9B。（2）國產(chǎn)全液壓鉆機(jī)：YDX-3、YDX-1800、HYDX系列、XD-5、XD-6、FYD-2200。（3）進(jìn)口全液壓鉆機(jī)：LF-70、LF-90、LF-230、CS1000P6L。鉆機(jī)總體性能評價：立軸鉆機(jī)與液壓鉆機(jī)總體比較優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)立軸鉆機(jī)傳動效率高一般高于90%，提鉆效率高，運(yùn)行成本及折舊費(fèi)用低。鉆進(jìn)倒桿及機(jī)臺

2、搬遷速度慢，液壓鉆機(jī)啟動平穩(wěn)，無需配主動鉆桿。鉆進(jìn)倒桿及機(jī)臺搬遷速度較快，斜孔施工比較方便。傳動效率低一般低于70%，提鉆效率低，運(yùn)行成本及折舊費(fèi)用高，檢查維修困難。兩種類型的鉆機(jī)在鉆壓和轉(zhuǎn)速上的實(shí)際效果，差距不是很明顯。根據(jù)近幾年的現(xiàn)場施工，全液壓鉆機(jī)的使用數(shù)量越來越多，同時也出現(xiàn)了不少問題，主要是運(yùn)行成本較高，部分液壓鉆機(jī)運(yùn)行時漏油嚴(yán)重，加油如加水。國外的一些液壓鉆機(jī)，維修的零部件不好配備，維修周期長。總體而言，全液壓鉆機(jī)正走在技術(shù)成熟售后完備的路上，因此全液壓鉆機(jī)的占比不應(yīng)太高。待技術(shù)成熟后，再提高全液壓鉆機(jī)的使用數(shù)量較為合理

3、。在深孔施工中，鉆機(jī)的最大鉆進(jìn)深度要超過設(shè)計孔深20%以上，甚至更高，以備出現(xiàn)孔內(nèi)事故，要超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。另一個原因，目前國產(chǎn)深孔鉆機(jī)技術(shù)尚不成熟，標(biāo)注的最大鉆進(jìn)深度與實(shí)際鉆進(jìn)深度有一定差距。案例：伊犁新源縣，磁異常查證孔ZK001，使用的是HXY-8鉆機(jī)，標(biāo)注的鉆進(jìn)深度可達(dá)3000米，在提升負(fù)荷超過10噸時，出現(xiàn)了剎把軸承支架斷裂，單獨(dú)用剎車剎把剎不住車的現(xiàn)象，后來調(diào)整剎車間隙后，左右兩個剎把同時使用才能剎住車。1.2管材：為了滿足深孔及復(fù)雜破碎地層鉆進(jìn)取心需要，將鉆桿體兩端墩粗方式來提高鉆桿整體強(qiáng)度及壽命，鉆桿抗拉強(qiáng)度提高47.6%

4、?？古ぬ岣?0%以上。優(yōu)點(diǎn)是減少材料消耗及鉆桿重量。內(nèi)加厚適當(dāng)減少巖心徑，可以減少鉆頭刻取面積、孔內(nèi)扭矩、功率消耗。目前已大面積推廣應(yīng)用，并取得了較好的綜合應(yīng)用效果，深度超過2000m。但由于材質(zhì)本身及加工精度等問題，還有需要改進(jìn)提高的余地。在鉆桿材質(zhì)方面，我國以往走入了誤區(qū)，只考慮了鉆桿各強(qiáng)度和剛性，忽略了鉆桿在鉆孔復(fù)雜的受力及柔性，從國外鉆桿的靜強(qiáng)度、鉆桿螺紋根部的壁后、應(yīng)用效果看，鉆桿具有良好的柔性、較好的同軸度、螺紋加工精度對防止鉆桿折斷具有重要的影響。我國鉆桿的靜強(qiáng)度比國外高的多因此，“863”項目2000米深孔繩索取心鉆

5、桿鉆桿重點(diǎn)解決鉆桿材質(zhì)、熱處理工藝及加工精度等問題。（1）優(yōu)選進(jìn)口Q系列鉆桿。（2）選擇國內(nèi)45MnMoB或XJY850高強(qiáng)地質(zhì)管材。（3）選擇唐山金石、無錫鉆探工具廠等知名廠家產(chǎn)品。（4）幾種國產(chǎn)鋼材性能參數(shù)對比表（見表1）鉆桿推薦使用深度=(0.75~0.8)×鉆桿最大可使用深度一．表1幾種鋼材的性能參數(shù)對比表鋼種測試用材料的熱處理狀態(tài)屈服強(qiáng)度σs/MPa搞拉強(qiáng)度σb/MPa伸長率δ5/%斷面收縮率ψ/%沖擊功Ak/J沖擊韌度ak/(J·cm-2)屈強(qiáng)比30CrMoA調(diào)質(zhì)≥735≥930≥12≥50≥71≥880.7930CrM

6、nSiA調(diào)質(zhì)≥885≥1080≥10≥45≥39≥490.8145MnMoB調(diào)質(zhì)≥750≥920≥12≥48≥56≥700.81XJY850調(diào)質(zhì)≥950≥1020≥16≥52≥75≥910.93幾種常用鉆桿的最大鉆進(jìn)深度最大鉆進(jìn)深度最大承受扭矩HQ1500m1010NmNQ2000m600NmBQ1500m405Nm外敦粗3000m1200Nm鉆桿推薦使用深度=(0.75~0.8)×鉆桿最大可使用深度案例:在鄯善縣沙爾湖煤田勘探中,同一礦區(qū),兩個鉆孔相距2km,同樣的設(shè)計孔深,一個鉆孔使用的是普通國產(chǎn)鉆桿,鉆進(jìn)至600米處,反復(fù)斷鉆

7、桿,由此引發(fā)復(fù)雜的孔內(nèi)事故,另一個鉆孔使用的是墩粗鉆桿,沒有出現(xiàn)一次斷鉆桿事故，并且順利終孔。1.3機(jī)具：（1）優(yōu)選進(jìn)口Q系列鉆具。（2）推薦使用唐山金石產(chǎn)品。（3）夾持器：推薦使用唐山金石BS75-J型自重式木馬夾持器或中國地質(zhì)裝備公司SQ114/8型繩索取芯鉆桿液壓鉗。第二章鉆孔結(jié)構(gòu)選擇鉆孔結(jié)構(gòu)的繁簡取決于地層巖性和技術(shù)水平。吸水膨脹、松散、破碎、坍溻、掉塊、涌水、漏水等復(fù)雜地層多。則套管層數(shù)和換徑次數(shù)多，鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。反之，則鉆孔結(jié)構(gòu)簡單,在少數(shù)情況下甚至可一徑到底,另外，如技術(shù)水平高有些復(fù)雜地層通過采用適當(dāng)?shù)臎_洗液,改善沖洗

8、液性能及其他先進(jìn)的護(hù)壁、堵漏措施。也可不下套管,因此應(yīng)盡量采用先進(jìn)技術(shù)，以簡化鉆孔結(jié)構(gòu)。鉆孔結(jié)構(gòu)的繁簡既要考慮經(jīng)濟(jì)因素，也要考慮安全鉆進(jìn)。從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看，套管層數(shù)多，開孔直徑大，鉆進(jìn)效率低，成本高。因此簡化鉆孔結(jié)構(gòu)可降低成本,節(jié)約開支