地質鉆探技術

       引言：隨著科學技術的進步和發(fā)展，鉆探技術也取得了很大的發(fā)展并且積累了不少經驗。諸如小孔徑鉆進、裸眼鉆進、金剛石鉆進，以及液壓擰管機、活動工作臺和集裝箱運輸的推廣和使用等，促進了鉆探工程的優(yōu)質高效、安全低耗的發(fā)展。為了更好地發(fā)展鉆探技術，應該從實際出發(fā)制訂一個切實可行的發(fā)展規(guī)劃。即從現有的技術和生產的實際需要出發(fā)，認真抓好適合各種地質要求的鉆頭、防斜糾斜鉆具、取芯工具的使用和鉆探設備的研制，促進鉆探技術的發(fā)展

　　一、鉆孔結構選擇示例勘探某金屬礦床時，設計孔深700米， 采用金剛石鉆進，地質剖面包括以下層位：(1)0至100米為可鉆性1-7級的巖石，該段全漏水不循環(huán);(3)100至700米為可鉆性9至10級的穩(wěn)定巖石;(4)地質取樣要求以59mm終孔。試確定該鉆孔結構。[分析]從已知條件，自160米至終孔適于一徑到底，不下套管;分析地質剖面，該鉆孔下孔口管和一層套管即可;為封閉漏失層，套管下放深度為120-130米，管鞋伸進穩(wěn)定層10至20米，套管直徑為73mm，因此該孔段須用76mm鉆進;孔口管長18至20米。直徑89mm，因此開孔取91或110mm。

　　二、硬質合金鉆進

　　1概念 將具有一定強度和形狀的硬質合金，按鉆進要求固定于鉆頭上，在一定的技術條件下，作為切削具破碎巖石的一種鉆進方法。2鉆探對硬質合金的要求合金鉆進是靠固定在鉆頭體上的硬質合金來破碎巖石的，而各種巖石都具有一定的強度和研磨性，鉆進時鉆頭上受力也很復雜，因此，所使用的硬質合金應具有如下性能：①硬度大且耐磨性強。便于鉆頭能有效地切入或壓入巖石，并能抵抗巖石對硬質合金的磨蝕作用。②抗彎強度大且韌性好。便于能承受破碎巖石過程中各種變化的負荷而不至于崩刃和碎裂。③熱硬性好而導熱性高。鉆進中孔底會產生很高的溫度，因此要求較高的熱硬性，而且在沖洗液中易于釋放熱量。④成型性好，容易鑲焊在鉆頭體上。地質勘探用的硬質合金主要是鎢鈷合金，這類合金其性能滿足上述要求。3硬質合金鉆頭鉆探用的硬質合金鉆頭的結構合理與否直接影響到鉆進效率、鉆頭壽命、鉆孔質量以及材料成本，因此要認真對待合金鉆頭的結構要素的研究與選擇。它一般分為二大類：取心鉆頭和全面鉆頭。地質勘探中一般都只采用取心鉆頭。①鉆頭體：它是鑲嵌切削具的基體，用D35或D45號無縫鋼管制成，針狀合金鉆頭的內外出刃應與相應的金剛石鉆頭一致，鉆頭體長度不得短于95mm，其中絲扣部分長度40mm，鉆頭鋼體壁厚7至9mm，過厚克取巖石面積大，消耗功率多，過薄影響強度而容易變形。壁厚在保證足夠強度與剛度的條件下力求減小，以使克取面積減少以提高鉆進效率。②合金鑲焊數目和排列形式：應根據巖石性質、鉆頭直徑、合金質量、鉆具強度和設備功率等因素來確定。鉆頭直徑大、孔較深、巖石硬度大和研磨性較高時，合金數量要適當增加。地質勘探中常用的數量如下表所示。鉆頭規(guī)格(mm)合金數量(個)巖石性質 36 46 59 76 91 110 130 150研磨性較強的巖層 3-4 3-4 4-6 6 6-8 8-10 10-14 12-14弱研磨性巖層 3-4 3-4 4 4-6 6 6-8 8 10在排列形式上一般采用均勻單環(huán)排列。③切削具的出刃：主要是底、內、外三種出刃。其中底出刃起切入并破碎巖石的任務，大出刃利于破碎巖石和沖洗液流通，但過大容易造成崩刃與折斷;內外出刃主要是形成環(huán)狀間隙，以保證沖洗液流通，較大的內外出刃會導致鉆頭回轉阻力增大，容易崩刃折斷，但有利于排粉和減少巖心堵塞的機會，太小了則容易造成巖心堵塞和影響排粉效果甚至會造成糊鉆等不良現象。因此，出刃的大小應根據巖石性質來考慮，實際工作中可參考下表進行選擇。巖石性質 內刃(mm) 外刃(mm) 底刃(mm)松軟、弱至中等研磨性巖石 1.5-2.5 2.5-3 2-3中硬、強研磨性巖石 1-2 1-2 1.5-2.5④鑲焊角：合金顆粒與鉆頭唇面的夾角，一般采用正前角鑲焊，這種鑲焊切削具有自磨作用也有利于排粉，但所需軸向壓力要較其他方法大些。⑤水口及水槽：起到沖洗液流通冷卻鉆頭和攜帶巖粉的作用，其形狀與大小應根據巖層性質、鉆頭結構形式、沖洗液種類的不同而考慮。一般地，水口面積的總和要大于鉆頭與巖心之間或鉆頭與孔壁之間的環(huán)狀面積，以減少循環(huán)阻力。

　　三、合金鉆進技術參數

　　合金鉆進的技術參數主要包括鉆壓、轉速和沖洗液量。它們對鉆進效率、鉆孔質量、磨料消耗、施工安全等直接有關系。在操作過程中，應根據巖石的物理機械性質、鉆頭結構、鉆探設備和鉆具的可能性以及鉆孔質量要求等條件來合理掌握，并通過實踐當中進行修正、 總結 出適合礦區(qū)的最優(yōu)鉆進技術參數。①鉆壓：合理的鉆壓應該既保證鉆頭耐久性又獲得最大的平均機械鉆速。在 其它 條件不變的情況下，在一定范圍內，鉆速隨著鉆壓的增加而成比例地增加。實踐證明：鉆速的提高主要是依靠鉆頭壓力的增加來實現。但壓力過大會導致崩刃、鉆具折斷、鉆孔彎曲、軟巖層中容易燒鉆等事故。鉆壓可通過下式進行計算：鉆頭總壓力 = 每顆切削具上應加的壓力(如柱狀合金70-120kgf/顆) X 鉆頭上切削具的顆數實際工作中應該根據所鉆的巖層性質而選擇的合金切削具型式和鉆頭的排列與數目進行初步計算，同時在施工中不斷總結出最優(yōu)的鉆壓。②轉速：鉆具轉速有二種表示方法，一是鉆頭每分鐘的回轉數(轉/分)，另一個是用鉆頭的圓周速度V(米/秒)來表示。V = [π(D + D1)n ]/(2X60)生產實踐表明：在一定條件下，提高鉆頭轉速可增大鉆速，但超過最優(yōu)值后反而隨轉速的增高而使鉆速降低。一般情況下，在軟至中硬巖中鉆進時，可采用較高的轉速;在堅硬和強研磨性巖石或非均質和裂隙發(fā)育的巖石中鉆進，則應降低轉速;深孔或大口徑鉆進也應降低轉速。③沖洗液量：沖洗液量的大小應根據巖石性質和鉆孔直徑等因素而定。一般地，在軟巖層中鉆進因進尺快所產生的巖粉多而選擇較大的沖洗液量;在巖石顆粒粗比重大的巖層鉆進也應相應加大沖洗液量;在大直徑孔、深孔鉆進時，鉆桿和孔壁滲漏多也應加大沖洗液量;而在松散、破碎地層鉆進，為防止沖蝕巖心和沖垮孔壁，應選擇較小的沖洗液量。沖洗液量Q的大小一般用經驗公式進行計算：Q = KDK—經驗系數(6—15l/cm.min)D—鉆頭直徑(cm)實際鉆進工作當中，各參數之間有著密切的聯系，要達到合理的配合，其配合關系大致如下：巖石 鉆壓 轉速 沖洗液量研磨性大的硬巖石 大 小 小裂隙巖層 小 小 相應地小軟巖 小 大 相應地大設計中可根據下面的技術參數表的數據范圍內根據礦區(qū)地層巖性特點加以選擇，同時應在實際工作中摸索出適合礦區(qū)地層的最優(yōu)技術參數。不同巖層鉆進技術參數范圍表巖石級別 鉆進技術參數鉆頭壓力 轉速(rpm/min) 泵量(L/min)取心鉆頭(kg/粒) 刮刀鉆頭(kg/cm)1～4級 50～60 100～120 200～350 >805～6部分7級 80～120 120～150 150～250 >80注：(1)針狀硬質合金塊每塊能承受的壓力為150～200kg;(2)100型鉆機的泵量，以水泵最大有效排水量送給。(3)刮刀鉆頭單位壓力(kg/cm)中的cm，系指鉆頭直徑。

四、合金鉆進注意事項

采用合金鉆進，除了合理選用鉆頭結構和鉆進技術參數外，還必須有正確的操作方法，才能達到提高鉆進效率和鉆頭使用壽命的目標。因此，應注意以下幾方面：①新鉆頭入孔內，應離孔底0.5米以上并輕壓慢轉掃至孔底，以防止新鉆頭被擠夾住。掃孔時速度要慢，以防止合金崩刃或因孔底有殘留巖心而堵塞。②要經常保持孔底清潔?？變鹊膸r粉、崩落的合金須及時撈取，孔內有殘留巖心在0.5米以上或有脫落巖心時不得下入新鉆頭。③為保持孔徑一致，鉆頭應排隊使用。原則是先用外徑大內徑小，后用外徑小內徑大的。④正常鉆進壓力要均勻，不得無故提動鉆具，并隨著合金的磨鈍逐步加大壓力。發(fā)現巖心堵塞時要及時處理，無效時立即提鉆以防止孔內事故。⑤合理掌握好回次進尺時間。合金鉆進時因磨料逐漸磨鈍而出現鉆孔縮徑和鉆速逐步下降，因此，為避免下一回次的擴孔、起下鉆時間和提高回次效率，應當確定合理的回次進尺時間，這是提高鉆速的有效 措施 之一?？赏ㄟ^計算法或作圖法進行現場確定，各礦區(qū)地層情況不一，在此無法具體給出數據。

五、結語

　　總之，各參數的合理配合要結合實際情況加以摸索、總結，不斷積累經驗，逐步豐富和完善礦區(qū)的鉆進工藝規(guī)程。

　　地質鉆探技術論文篇二

　　地質鉆探技術發(fā)展研究

　　[摘要]在分析了目前我國地質工作對鉆探技術的需求以及地質鉆探技術現狀的基礎上，提出了我國地質鉆探技術的遠期、中長期、近期發(fā)展目標，明確了近期研發(fā)工作的重點和計劃，并強調了科技創(chuàng)新，新方法、新技術的推廣應用的重要性和加強探礦工程專業(yè)委員會作用的問題。