钻探工程复习资料(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上钻探工程复习资料钻探工程：为获取地质资料而进行的所有钻探工作的总称。钻探工程的特征：1隐蔽性；2不可预测性；3具有一定的约束条件；4具有生命周期。钻探工程的定义：为探明地下资源、地质条件、以及其它目的而使用一定的工具，在地壳内按照一定的工艺技术破碎岩石形成钻孔的整个施工工程。钻孔：由以找矿普查、详查、勘探以及工程地质勘查、施工、石油钻井等不同用途的钻孔工程共同构成，钻孔的特征：1直径小；2深度大；3有开孔及终孔直径要求；4孔深由目的层的埋藏深度确定；5有明确的目的性。钻孔的的定义：是指根据地质条件或工作要求，在岩石中开凿的圆形断面空间。钻钻探工程技术的应用：1勘察领域

2、：以探为主如：矿产勘探钻探、水文地质钻探、工程地质钻探。2生生产领域：油井、水井、盐井等。3施工领域：用于各项岩土工程施工和处理如：桩孔、注浆孔等。钻探工程分类：一；地质钻探1普查找矿钻探；2勘探钻探；3水文地质钻探；4石油天然气钻探。二；开采矿产资源钻探三；工程施工钻探。岩石的物理性质：在岩石生成过程中形成的岩石的基本性质。1岩石的密度；2岩石的孔隙性；3岩石的软化性；4含水性和透水性；5松散性和流散性6岩石的稳定性。岩石的力学性质：岩石在机械外力作用下所表现出来的力学特征。岩石的力学性质：内容定义及影响因素：1强度：岩石单位面积上所能承受的极限载荷值。影响因素；自然因素；工艺因素。2硬度：

3、岩石局部范围的软硬程度。影响因素；石英颗粒；各向异性；载荷性质。3研磨性；岩石磨损工具的能力。影响因素；矿物成分和结构；岩石的力学性质。岩石研磨性的测定方法：钻磨法；磨削法；微钻头钻进法；标准圆盘磨损法。岩石的可钻性：定义；在一定钻进方法下岩石抵抗破碎的能力。分级；六类，12级。岩石的可钻性分级方法：1力学性质指标法；2实际钻进速度法；3破碎比功法。钻探设备：1定义：钻孔施工所使用的全部地面设备的总称。钻机：驱动、控制钻具钻进，并能升降钻具的机械。钻机的技术特性参数：基本参数；主要参数；一般参数。2泥浆泵：指在钻探过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗介质的机械。往复式泥浆泵；螺杆泵：3动力机：；柴

4、油机；电动机；型号和功力选择；4钻机的类别：岩心钻机；砂矿钻机；水文钻机；工程钻机；坑坑内钻机；浅孔钻机；地热钻机。5钻机的类别代号：X：岩心；SZ：砂钻；S：水文；G：工程；K：坑道；Q：浅钻；R：地热；6钻机的第一特征代号：Y：液压操纵机械传动；D：全液压动力头；P：转盘；钻机的第二特征代号：C：车装；S：散装。钻机的基本组成：液压传动系统；回转机构；给进机构；升降机构；传动变速机构；机架。钻进工具：1钻头：按切削具材料：金刚石；硬质合金；钢粒。建设项目有无必要；2按钻头用途：取心钻头；全面钻进钻头；事故钻头。3岩心提断器；4岩心管；5套管；6异径接头；7钻杆；8主动钻杆；9水接头；10钻

5、铤。钻探用动力驱动装置：电动机；柴油机。驱动形式单独驱动；联合驱动。钻孔的质量要求：一：岩（矿）心采取率与整理（1）地质要求取心的地层、钻孔平均岩心采取率不得低于65%。（2）矿矿化带重要标志层及矿层与矿层顶板各35米不得低于75%（岩金矿80%）。（3）可采的薄矿层（厚度不小于45m）,每层平均采取率不低于75，厚%度较大的矿层从矿层顶板开始每5m或10m的平均采取率不低于75%（岩金矿80%）。（4）取出的岩（矿）心，应洗净后自上而下按次序装箱，不得颠倒或任意拉长，岩心应按规定编号，每回次应填放岩心票（包括没有岩心的回次），岩心箱应进行编号，箱子规格要符合要求且结实。二：钻孔弯曲与测量间距

6、（1）垂直孔允许每100m弯曲20斜孔每100m弯曲30，按孔深累计计算。（2）方位角偏差，在设计时与地矿部门商定，一般不超过勘探网1314。（3）测量间距，实测顶角小于50时，每钻进50m测一次顶角和方位。（4）磁性矿区要用防磁测斜方法。（5）终孔测斜，地质编录员应在现场监测。三：简易水文观测（1）在以清水为冲洗液的钻孔中每班至少要测1-2次孔内水位，未下好孔口管的孔段好泥浆钻进的钻孔可以不测。（2）每次观测应在提钻后、下钻前各观察一次，其间隔时间应大于3min.（3）钻进时遇有涌水、漏水、溶洞等现象应及时记录其孔深。四：孔深误差的测量与校正（1）每钻进100m、进出矿含层（矿层小于5m只测

7、一次）、终孔后均要进行一次孔深测量，误差小于1者可不修正孔深。（2）测量要使用经过校正的钢尺。（3）见矿与终孔校正，地质编录员应在现场监测。五：原始班报表（1）要在现场用钢笔及时填写，要真实准确。（2）交接班班长和机长要亲笔签字，不得代签。（3）要整洁，终孔后装订成册。六：封孔（1）要有封孔通知书和封孔设计书。（2）要用325以上未过期的水泥水灰比要符合要求。（3）每封完一层要在封孔段顶部取水泥样验证。（4）要立孔口标志。钻探施工过程1：钻进前准备；2：钻进过程；3：终孔。钻探用硬质合金：1成分（1）骨架材料碳化钨；（2）粘接剂钴。2含量（1）碳化钨含量越高，硬度、耐磨性越大；反之，越低；（2

8、）粘接剂钴含量越高，抗弯强度和抗冲击韧性越大，反之越小。3粒度在成分相同的硬质合金中，碳化钨的颗粒越细，则硬度越大，耐磨性能增高；反之，抗弯强度提高，韧性增加。硬质合金定型产品：1磨锐式；2自磨式。合金钻头的结构要素：（1）钻头体；（2）合金数目；（3）合金岀刃；（4）合金排列方式；（5）切削具的镶焊角；硬质合金钻进技术：一：最优钻进规程是在一定条件下，能达到最好钻探经济指标的钻进参数值。二：强力钻进规程是指钻进时所采用的比一般最优钻进规程值高的钻进规程值。三：特殊钻进规程是为了某些特殊目的和要求而采取的特殊规程或受限制的规程值。合金钻进钻压的表示方式：1：单位钻压；每颗硬质合金上的压力；2：

9、总钻压；整个钻头所加的压力。合金钻进转速的表示方式。1：转速：是指钻头回转时的圆周线速度；2转数：是指钻头每分钟的转动次数。3转数与钻速的关系是：n60v314d。冲洗液量计算Q=Fv;F：钻具与孔壁间的环状间隙dm2；v：钻具与孔壁间的外环空间中的水流速度，M S。硬质合金钻进规程：1硬质合金适用于钻进1-6级及部分的7-8级岩层；2必须排队轮换使用；先用外径大内径小的；后用外径小内径大的。3孔内残留岩心在05M以上或有脱落岩心时，不得下入新钻头。4新钻头下入孔内经过3-5min的初磨。5正常钻进时，保持压力均匀，不得无故提动钻具。6在非均质的裂隙地层中，要适当降低压力，以防止合金崩刃。7合

10、理掌握回次进尺长度，以保证岩矿心采取率。8不能用钢粒作卡料，防止钻头被人为损坏。9注意钻头磨损及岩心变化情况，以便制定下回次的钻进参数。表镶金刚石：单颗粒金刚石破碎岩石的作用原理：在硬岩中，压裂、压碎加体积破碎为主；剪切破碎为辅；在破碎塑性大的硬及中硬岩石中，以切屑破碎为主，压裂为辅；孕镶金刚石：破碎岩石的作用原理：多刀多刃，刻划蚀痕，微切削，微压裂压碎。金刚石的物理性质：硬而耐磨，脆而怕烧。金刚石的粒度直径大于1：的金刚石通常以粒克拉表示；用于表镶钻头；进一步划分为：粗粒5-20粒克拉，中粒20-40粒克拉，细粒40-100粒克拉;直径小于1的金刚石通常以目表示；目即每英寸长度内的网眼数。用

11、于孕镶钻头。进一步划分为：24目、36目、46目、60目、70目、80目、100目等档次。矿山地勘用金刚石粒度：表镶钻头：80-100粒克拉；孕镶钻头：150-400粒克拉；或20-100目。表镶金刚石钻头适用地层：致密、坚硬地层。孕镶金刚石钻头适用地层：非均质、中硬至极硬地层。扩孔器：功用：修正孔壁；导正钻头；分担钻头外侧刃的工作量。扩孔器组成：金刚石；胎体；刚体三部分组成。工作带的宽度为20-35,实际尺寸比钻头大0304。水槽形式有密条状、宽条状、螺旋条状。卡簧：作用：卡住并提断岩心。类型：内槽式、外槽式、切槽式。制作材料：40号铬钢或65号锰钢加工。金刚石钻进技术参数：钻压：1不同钻压

12、下岩石的破碎形式：钻压远小于岩石的极限强度时，岩石产生表面研磨破碎；钻压小于等于岩石的极限强度时，岩石产生疲劳破碎；钻压大于等于岩石的极限强度时，岩石产生体积破碎；若进一步增加钻压，会导致金刚石崩刃，反而使钻速下降。2钻压的确定与选择： 表镶钻头的压力计算；P（066075）pmq; P表镶钻头的总压力； p;单粒金刚石的允许荷载，N。m;金刚石的粒度，粒克拉；q钻头上金刚石的克拉数；孕镶钻头的压力计算；PFp;P：孕镶钻头是的总压力；N;F：钻头环状破碎面积；2P：经验单位压力；400-800N23钻压调节岩石完整、硬度高、中等研磨性，宜采用大钻压；岩石较软、研磨性强、裂隙发育、破碎不均质，

13、应采用小钻压。转速：1圆周速度；定义：切削具单位时间内回转运动的距离。表镶钻头的圆周速度：12ms; 表镶钻头的圆周速度：15-30 ms;2转速；定义：每分钟钻具的回转次数；速度与圆周速度的关系：n60vpaiDCp。冲洗液量：1金刚石钻进时，一般要求冲洗液的上反流速为04-07ms;2按上反流速计算冲洗液量；Q6Vf;V：冲洗液在环隙的反流速ms; f：钻孔与钻具之间的最大环状间隙；2.。金刚石钻进规程参数的配合：1各参数之间合理配合；2正常规程参数下钻进；3尽量减少临界规程参数下钻进。金刚石钻进的操作及注意事项：1金刚石钻头的选择及注意事项：钻头的选择原则； 软和较软岩层，可选用聚晶金刚

14、石钻头；中硬和完整均质硬岩层，可选用天然表镶金刚石钻头；软硬不均、节理发育和裂隙地层，育选用孕镶钻头。 岩石的研磨性越强，硬度越高，则钻头的金刚石粒度越小，最好用孕镶钻头。岩石硬度越低，研磨性越弱，则钻头的金刚石粒度应越大，如选用天然金刚石钻头、聚晶金刚石钻头。 岩石硬度越高或研磨性越弱，则钻头金刚石浓度越低；岩石硬度越低或研磨性越强，则钻头金刚石浓度越高。 岩石的研磨性越强或硬度越低，则钻头的胎体硬度应越高，反之，岩石的研磨性越弱或硬度越高，则钻头的胎体硬度应越低。 钻头的唇面形状要与岩层相适应。合理使用：分组、排队、轮换使用：先用外径大、内径小的，再用内径大、外径小的。2合理选择钻具的级配

15、：为了尽量减小钻具与孔壁的环状间隙，增加钻具的稳定性，提高钻速，减少讲故事的消耗，避免金刚石的异常磨损，合理的钻具级配是至关重要的。3钻具的减振及稳定措施：采用合理的组合钻柱；满眼钻进；增加钻具的稳定性；润滑钻具；4卡簧与卡簧座的配合尺寸：卡簧座与钻头内台阶的间隙是03-04,以确保水流畅通或岩心进入内管不被堵塞。5卡簧自由内径：应比岩心外径大03-04。6三必提五不扫：三必提：下钻遇阻，轻转无效必提；岩心堵塞必提；钻速骤降必提；五不扫；不用金刚石钻头扫孔；不用金刚石钻头扫探头石；不用金刚石钻头扫脱落岩心；不用金刚石钻头扫残留岩心；不用金刚石钻头扫掉块；如何处理地层打滑：适当加大钻压，强迫钻头

16、进尺，迫使钻头进尺，使金刚石出露，待正常后恢复钻压；减小泵量，借孔底增加残留岩粉来加速对钻头胎体磨损，使金刚石出露；在孔内投入或在冲洗液在加入摩擦剂，如硬岩粉等，增加钻头与孔底的摩擦，促使金刚石出露。残留岩心：孔底残留岩心超过02m时应专门捞起。钢粒钻进的优点：钢粒钻进的翻滚碎岩产生纵向脉动冲击，可以破碎硬度比钢粒本身还大的岩石。可钻7级以上的、坚硬致密的或研磨性很大的岩层。在钻进过程中，钢粒消耗后可继续补给钢粒，从而可以延长回次钻进时间，这对钻进坚硬、研磨性强的岩层十分有利。对钢粒质量的要求：钢粒材料为6070号优质碳素钢，含碳量要求在0.5%以上。钢粒直径为34mm时，要求其强度大于12

17、00017 000N/粒，硬度HRC5058，韧性要好。钢粒钻进技术参数：钢粒钻进技术参数包括投砂方法及投砂量、钻压、转速和冲洗液量等。钻头水口形状：a、双斜边水口b、单弧形水口c、双弧形水口d、斜弧形水口。投砂方法：一次投砂法：就是在钻进开始前把一个回次所需的钢粒一次投入孔底。孔壁完整时，可从孔口直接投入；孔壁破裂时，应当把钻杆下至接近孔底时，从钻杆中投入。从投砂方法来说，一次投砂比较简便，所以使用较广。结合投砂法：又称分批投砂法，这种方法是在回次开始前先投入一定数量的钢粒，待钻进一定时间后再分别补投12次。这种方法在一定程度上改善了一次投砂法刚投入孔底时，孔底钢粒多、扩孔严重和磨细岩心的缺

18、点。钻压：P=pF试中P钻头压力，kN；F钻头唇面压钢粒的有效面积，cm；P单位面积压力，kN/ cm 。 冲洗液量：Q=KD试中Q钢粒钻进的冲洗液量，L/min；D钻头直径，cm；K送水系数，L/（mincm），D 20cm时，K=25；D 20cm，K=46。“四定”操作规程：即根据岩石性质、钢粒质量和钻头状况，定钻头压力、定回次进尺或时间、定投砂量和投砂方法、定冲洗液量和改水次数。应时刻保持孔内清洁：钢粒钻进必须带取粉管。每次回次终了应进行大泵量冲孔。孔内残存的岩粉和钢粒不应超过0.30.5m。如果超过此值，则须专门捞取，并须经常清理循环系统，以保持冲洗液洁净。 在由硬合金钻进改为钢粒钻

19、进时，或下入套管后即采用钢粒钻进时，由于前一孔段的孔径较小，须着重预防发生夹钻事故。一般采用“四小”规程，即：小投砂量（0.51kg）、小水量（1218L/min）、小压力（300400kg）、小转速（80120r/min），并选用外径已经磨小的旧钻头。 为提高岩（矿）心采取率和防止减小钻孔弯曲，应采用喷射式孔底反循环钻具钻进。使用喷反钻具时，应注意下列操作注意事项：孔内必须保持清洁，若孔底岩粉过多（超过0.5m），要专门捞取，否则易造成烧钻或埋钻事故。下钻离孔底一定距离时，要先开泵冲孔，待冲洗液循环正常后，再开车缓慢下扫，以防岩粉或残留岩心的的堵塞。控制钻进的回次进尺。在硬质合金钻进时可为1

20、.01,5m；在破碎地层中进行钢粒钻进时，一般不超过0.41.0m。地表水泵工作状态必须良好，钻进过程中途不得停泵，否则会造成岩粉沉淀而自卡或堵塞通道。使用泥浆时，泥浆粘度不宜过大，应控制在823s，以免影响喷反钻具的工作性能。冲击钻进钻头:冲击钻进钻头的刃角取决于岩性，一般对软岩层取6580；中硬岩层取90110；硬岩层取110120.刃面角一般为180，当地层较软时，可制成小于180的刃面角，以加速孔底岩石破碎。为了使钻头在运动中减少与孔壁的摩擦，在切削刃外端保留一间隙角（48）。钻头形状有一字形，工字形，十字形，马蹄形或圆形。目前较普遍的是十字形带副刃的钻头。冲击回转钻进钻头：1、液动冲

21、击回转钻进钻头1、硬质合金钻头：我国常用的取心式硬质合金钻头有HCT型、大八角型、大八角肋骨型，长方片状肋骨型、异性钻头等。2、 金刚石钻头：液动冲击回转钻进用金刚石钻头主要是取心孕镶式钻头，常用在坚硬、“打滑”地层中，但一般要用高频低冲击功的液动冲击器。 （1）首选人造孕镶金刚石钻头或聚晶体钻头。 （2）一般选用高强度的或经过浑圆化和金属镀层处理的金刚石。 （3）因为金刚石单晶的抗冲击韧性与粒度成反比，故粒度不要太大，可选用7080目的金刚石，金刚石浓度75%左右。 （4）要有足够的胎体强度和硬度，避免受冲击作用而破裂，一般选用中硬-硬胎体，唇面形状以平底形、圆弧形和同心圆尖齿形为好。 （5

22、）由于冲洗液量大，为减少冲洗液流经钻头时所产生的阻力，钻头的过水面积应增大，除水口外，可增设副水口，加长加深钻头缸体内壁水槽，适当增大胎体外径。2、 风动冲击回转钻进钻头：风动冲击回转钻进钻头也叫风动潜孔锤钻头，可分取心式和全面钻进式两种，目前使用最多的是全面钻进式钻头。全面钻进式风动潜孔锤钻头就结构而言，可分为整体式和分体式两种。根据碎岩材料类型，可分为硬质合金型和金刚石加强型。根据切削刃形状的不同，又可分为刃片型，柱齿形和片柱混装型三种，其中应用最多的是柱齿形。潜孔锤柱齿钻头：是一种用冷压方法在钻头体的钻孔中嵌装一定数量柱齿的钻头。选用20Ni4Mo、34CrNiMo等成分的钢材做钻头体。

23、柱齿钻头分类：按照头部形状可分为二翼型钻头、三翼型钻头和四翼型钻头。阀式正作用液动冲击器：在液压推动冲击锤下进行冲击，用弹簧回复其原位特征的称为阀式正作用液动冲击器。其工作原理为活塞冲锤在冲锤弹簧（回动弹簧）的作用下处于上位。当其中心孔被活阀盖住时液流瞬时被阻，液压极具增高而产生水锤（也称水击），则活塞冲锤和活阀在高压作用下一同下行，压缩活阀弹簧与冲锤弹簧（闭阀启动加速阶段），当活阀下行到相当位置时，活阀被活阀座限制，活阀停止运动并与活塞脱开。此时冲洗液可以自由的流经冲击器中孔至孔底，液压则下降。此后，活塞在活阀弹簧作用下返回原位。冲锤活塞在动能作用下继续运行（自由行程阶段）。在冲程末了，冲锤

24、弹簧冲击铁砧，冲击能量景铁砧、岩心管接头，岩心管等传到钻头（冲击阶段）。冲击之后，活塞冲锤在冲锤弹簧的作用下弹回（回返行程阶段）。当活塞冲锤与活阀再次接触时，液流又被阻止，又产生液压水击，上述工作阶段周而复始。冲程：当活塞上升到上限时，与活塞连成一体的冲锤顶部锥体（阀座）与阀结合，高速流液被迅速切断而产生水击。上墙压力猛增；与此同时，活塞下腔的压力急剧下降。故上、下腔件压力差推动活塞迅速向下运动，阀抵达行程下限后，活塞因惯性继续向下运动（自由行程）直至冲击砧子为止。此时，阀门完全打开，液流畅通，阀与活塞又进入下一循环的回程。如此周而复始的产生冲击。钢丝绳冲击钻进技术参数：钻具质量冲击高度冲击次

25、数岩粉密度。机械设备的成本核算：随时掌握机械设备完成单位产量、所需动力、配件消耗及运杂费用开支等情况，及时分析设备使用效能。做好资金预测，以利随时调整施工机械用量，减少费用开支。土样的种类及质量要求：“不扰动土样”或“原状土样”的基本质量要求是：没有结构扰动；没有含水率和孔隙比的变化；没有物理成分和化学成分的改变。对土样采取的要求：1、钻进要求：使用合适的钻具与钻进方法。一般应采用较平稳的回转式钻进。若采用冲击、振动、水冲等方式钻进时，应在预计取样位置1m以上改用回转钻进。在地下水位以上一般应采用干钻方式。在软土、砂土中宜用泥浆护壁。若使用套管护壁，应注意旋入套管时管靴对土层的扰动，且套管底部

26、应限制在预计取样深度以上大于3倍孔径的距离。应注意白痴钻孔内的水头等于过稍高于地下水位，以避免产生孔底管涌，在饱和粉土、细砂土中尤应注意。2、 取样要求：到达预计取样位置后，要仔细清除孔底浮土。孔底允许残留浮土厚度不能大于取土器废土段长度。清除浮土时，需注意不致扰动待取土样的土层。下放取土器必须平稳，避免侧刮孔壁，取土器入孔底时应轻放，一避免撞击孔底而扰动土层。贯入取土器力求快速连续，最好采用静压方法。如采用锤击法，应做到重锤少击，且应有导向装置，以避免锤击时摇晃。饱和粉土、细砂土和软黏土，必须采用静压法取样。当土样贯满取土器后，在提升取土器前应旋转23圈，也可静置约10min，以使土样根部与

27、母体顺利分离，减少逃土的可能性。提升时要平稳，切忌陡然升降或碰撞孔壁，以免失落土样。岩（矿）心采取的要求：1、岩（矿）心采取率：岩（矿）心采取率即实际自孔内取上的岩（矿）心长度与实际钻进进尺的比值。对于岩（矿）心的一般要求：岩心不低于65%，矿心不低于75%，如果不足，应进行补取。2、 完整性：要求取上的岩（矿）心保持原生结构和原有品味，以便划分矿石类型，观察矿物原生结构和共生关系；尽量避免人为破碎，颠倒和扰动。3、 纯洁性：要求取上的岩（矿）心不受外物的侵蚀、污染和渗进，以免影响矿石的品味、品级和物理性质。如煤心混入黏土将使样品的灰分增加，滑石混入泥浆将使二氧化硅含量提高等。4、 避免选择性

28、磨损：矿心的选择性磨损，会使其内在物质成分发生变化，造成矿物人为贫化和富集，歪曲原品味和品级。5、 取心部位准确：要求取上岩（矿）心的位置准确，为了得到岩（矿）层准确的埋藏深度、厚度和产状，以准确地计算矿产储量和确定其地质构造。取土的方法：压入法：分为连续压入法和断续压入法两种。前者是用滑轮组合装置将取土器一次快速的压入地层中，适用于较软土层中的取样；后者是将取土器分两次货多次压入地层中。击入法：击入法一般适用于较硬与坚硬的土层取样，分为孔外击入法和孔内击入法两种，回转击入法：采取坚硬土层中的土样或岩样时，若上述取土方法无法采取，可采用机械回转钻进用的回转压入式取土器（双层取样器）。若须在岩层

29、中采取原状样品，则可在岩心钻探的岩心中直接挑选原状样品。常用岩（矿）取心方法：卡料卡取法；卡簧卡取法；干钻卡取法；沉淀卡取法；楔断器卡取法。常用取土工具：一、取土器的基本技术参数：取样管直径：取土器的内外径尺寸是否合理，关系到土样质量的好坏。若直径过小取上来的土样是扰动土，若直径过大则给施工带来不便。因此，取土器的直径选择时要考虑取土方法、土层性质及试验环刀直径。面积比：面积比是指取土器最大断面与土样断面之比的百分数。面积比愈大，土样被扰动的可能性愈大。一般采取高质量土样的薄壁取土器，面积比取10%，采取低级别土样的厚壁取土器面积比可达30%。内间距比：内间距比即取土筒内径与刃口处内径之差对刃

30、口处内径之比的百分数。内间距比是取土器内侧与土样间摩擦力的标志，摩擦力的作用使土样周围发生扰动，并阻止土样进入。故内间距比过小，将造成扰动宽度增加，若内间距比过大，摩擦力小，提取时，土样容易由土样筒内脱落。外间距比：外间距比是指取土器筒靴外径与取土筒外径之差对取土筒外径之比的百分数。外间距比是取土器外侧与土壤摩擦力的标志。外间距比过大，取土器易于进入土层，但太大将会增大其破土面积，增加面积比。对一般粘性土和老黏性土的外间距比以1%为宜；对于软黏土取零。取样管长度：取样管长度要满足各项试验的要求。考虑到取样时土样上、下端受扰动及制样时试样破损等因素，取样管长度应较实际所需试样长度大些。刃口角度：

31、刃口角度也是影响土样质量的重要因素。该值愈小则土样的质量愈好。但是刃口角度过小，刃口易于受损，加工处理技术和对材料的要求也更高，势必提高了成本。国内生产的取土器值一般为510。常见取土器类型：贯入式取土器：贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入土中。这类取土器又可以分为敞口取土器和活塞取土器两类。敞口取土器按取样管壁分厚壁、薄壁和束节式三种，活塞取土器又有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。回转式取土器：回转式取土器的基本结构与岩心钻探的双层岩心管相同，分为单动三重管取土器和双动三重管取土器。回转式取土器可采取较坚硬、密实的土类以至软岩的样品。单动三重管取土器适用于软塑坚硬状

32、态的黏性土和粉土、粉细砂土额，土样质量级。双动三重管取土器适用于硬塑坚硬状态的黏性土、中砂、粗砂、砾砂、碎石土及软岩，土样质量亦为级。常用取心（岩（矿）心）工具：1、单层岩心管钻具2、 双管钻具：双动双管钻具；单动双管钻具。3、 绳索取心钻具 4、反循环取心钻具岩心整理：岩心清理；岩心丈量；岩心的整理。钻孔的空间位置：孔深L：孔深L是指孔口到测点钻孔轴线的长度。在钻进过程中，对孔深随时都有记录。顶角：顶角是钻孔轴线与铅垂线之间的夹角。倾角是水平面与钻孔轴线的夹角。顶角与倾角互余。当=0时，钻孔为垂直孔；当=90时，钻孔为水平孔；当090时，钻孔为倾斜孔。方位角：方位角是指钻孔轴线的水平投影与正

33、北方向之间的夹角。从正北方向起按顺时针方向计算。钻孔弯曲的类型：顶角弯曲：如果钻孔轨迹只有顶角变化，而无方位角变化，则这样的钻孔轨迹是垂直平面内的曲线。顶角变化亦称为顶角弯曲。顶角增大时，称顶角上漂；顶角减小时，称顶角下垂。在这种情况下钻孔轨迹的水平投影是一直线，而它的剖面是一曲面。这种曲线可能拟合为单一的圆弧、抛物线或其他曲线，也可能拟合为不同直径的圆弧或其他曲线组成的复杂曲线。方位角弯曲：方位角变化称为方位弯曲。方位角增大时，方位弯曲为正值；方位角减小时，方位弯曲为负值。（1） 如果只有方位角变化，而无顶角变化，则钻孔轨迹呈螺旋状，为一空间曲线。（2） 如果钻孔轨迹既有顶角变化，又有方位角

34、变化，则这样的钻孔轨迹即可能是空间曲线，也可能是倾斜平面内的曲线。钻孔弯曲测量的原理：1顶角测量原理：液面水平原理悬锤原理。2、方位角测量原理：地磁场定向原理：当罗盘的磁针呈水平状态时，将永远指向大地磁场。利用这一特性，可测钻孔磁北方位角。地面定向原理：在地面用经纬仪，油已知坐标点导测一通过孔口中心的方向作为定位方向，然后，将此定位方向设法传到孔内各测点。惯性定向原理：利用陀螺测斜仪对有磁性干扰的钻孔进行测斜，无论在工作效率还是测量精度上，都比前述两种定向方法高。测斜仪举例：JXY-2型测斜仪适用于非磁性矿区直径大于80mm的钻孔内测量顶角和方位角。仪器的主要技术性能：顶角的测量范围：060。

35、顶角的测量误差：在030不大于1，在3060不大于2 。方位角的测量范围：0360。方位角的测量误差：不大于4（在4时）。钻孔空间位置的确定：常用三种方法来处理测斜数据：原角全距法，即将某点所测得的数据用以控制此测点至下一测点整个孔段；原角半距上移法，即将某测点所测得的数据，用以控制该测点上下各一半距离；均角全距法，即将上下两侧点所测得的数据取平均值，作为计算这个孔段用。作图法初级定向孔的应用条件：1、方位基本稳定、顶角变化大的地层。它的设计方法有沿线移孔法和变角法。沿线移孔法。既是不改变原设计钻孔的倾角，仅在钻孔地质设计的剖面上，根据勘探线的方向沿勘探线移动钻孔的孔口位置。若钻孔弯曲规律是钻

36、孔顶角上漂，则孔口位置就沿勘探线向后移；若钻孔弯曲规律是顶角下垂，则孔口位置就沿勘探线向前移。从而利用钻孔自然弯曲规律达到设计目的。变角法。即不改变原设计钻孔的孔口位置，在设计自然弯曲定向钻孔时，只改变原设计钻孔的顶角，利用钻孔自然弯曲规律使钻孔轴心线按设计穿过矿层以达到设计的目的。2、顶角变化小、方位角变化大的地层。离线移孔法。离线移孔法就是将原设计的钻孔孔口，离开勘探线。当钻孔方位像右弯时，则钻孔孔口向左移；当钻孔方位向左弯时，则钻孔孔口向右移。这种方法分离线平移法和离线扭移法两种。扭角法。扭角法就是不移动钻孔位置，只改变开孔方位。使开孔方位与原设计的钻孔方位形成一夹角。受控定向钻进工具：

37、保持原来钻孔方向的工具；增加钻孔自然弯曲强度的工具；使钻孔按预定方向弯曲的工具。受控定向钻进的定向：直接定向；间接定向；随钻定向。钻孔冲洗与护壁堵漏的目的：1、清洁孔底，携带岩屑；2、冷却和润滑钻头及钻柱；3、平衡井壁岩石侧压力；4、平衡（控制）地层压力；5、悬浮岩屑和加重剂；6、在地面能沉除砂子和岩屑，调配后能循环利用；7、有效传递水利功率；8、承受钻杆和套管的部分重力；9、提供所钻地层的大量资料；10、水利破碎岩石。冲洗液的类型：水基冲洗液：水基冲洗液是一种以水位分散介质，以黏土（膨润土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。水基冲洗液还可分为淡水盐水冲洗液（包括海水及咸水

38、钻井液）、钙处理冲洗液、饱和盐水冲洗液、混合乳化（水包油）冲洗液、不分散低固相聚合物冲洗液、钾基冲洗液、聚合物冲洗液。油连续相冲洗液：油连续相冲洗液（习惯称为油基冲洗液）是一种以油（主要是柴油或原油）为分散介质，一加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。气体型钻井流体：气体冲洗液是以空气或天然气作为钻井循环流体的冲洗液。冲洗液的性能要求：良好的冷却散热能力和润滑性能；良好的剪切稀释性能；良好的护壁、防漏、稳定性；不腐蚀钻具。选用冲洗液的基本原则：致密、稳定地层，选用清水；松散、掉块、裂隙或遇水膨胀地层，首选不分散低固相泥浆，也可

39、选淡水泥浆或钙处理泥浆；易溶解的矿层（如岩盐等），为保护矿心，防止冲蚀孔壁，应选用盐水泥浆（含盐大于1%，pH值为79.5）。金刚石钻进，应选用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆、乳化泥浆做冲洗液。钻孔冲洗方法：全孔正循环；全孔反循环；孔底局部反循环。泥浆的组成和功用：泥浆时黏土颗粒均匀而稳定地分散在液体（水或油）中形成的分散体系。分散体系是由分散相和分散介质组成的。分散相是指被分散的物质，如泥浆中的黏土颗粒；分散介质是指分散相颗粒所在的连续介质，如泥浆中的水。泥浆的性能：黏度：黏度是指液体流动时具有不同流速的各层间内部摩擦力的表现。泥浆黏度，是泥浆流动时固体颗粒之间、固体颗粒与液体之间和流动分子之间

40、等得内摩擦的反映。泥浆黏度的大小主要取决于泥浆中的固相含量及其分散程度，固相颗粒的聚结（絮凝）稳定状况，液相的性质和高分子处理剂的性质、分子量及浓度等。相对密度：泥浆的相对密度是泥浆质量与同体积水质量的比值。泥浆相对密度的大小主要取决于泥浆中固相（黏土、岩粉、加重剂等）得含量和固相物质的密度。含砂量：含砂量是指泥浆中大于74m的不易分散的固体颗粒（即200目筛网通不过的颗粒）含有量占泥浆总体积的百分数。所谓含砂，是指上述不易分散的固体颗粒，一般指泥浆中的非黏土矿物。泥浆中含砂量高，不仅会增加对泥浆泵和钻具的磨损，而且会使在孔内形成的泥皮疏松，渗透性大，失水量高，泥皮厚，易引起泥皮垮塌，造成孔内

41、事故，因而在钻进过程中必须做好泥浆的除砂净化工作。滤失量：泥浆在规定的压力差下，在30min的时间内通过一定过滤断面而失去的自由水量，称为泥浆的滤失量，单位为mL/30min。滤失又称试水，滤失量亦称为失水量。所谓滤失量，是指在定压差下，规定时间内冲洗液的液相渗入地层的数量。胶体率：胶体率是冲洗液静止规定时间后胶体成分体积与总体积之比。泥浆的胶体率是以泥浆中黏土颗粒分散和水化程度，以及保持悬浮状态的状况粗略衡量的。测定方法是将100mL的泥浆倒入有刻度的量筒中，静置24h，观察量筒顶部泥浆析出的水分情况。如上部析出5mL水，则胶体率为95%。通常要求泥浆胶体率在96%以上。稳定性：稳定性主要指

42、沉降稳定性。沉降稳定性是分散体系中的固体颗粒在种类场作用下维持其浓度均匀分布的特性。静切力：泥浆在静止状态时，受外力影响开始流动所需最小的力，称为静切力。静切力一般是指破坏1cm面积上泥浆内部网状结构所需的最小的力，单位为帕（Pa)。复杂地层分类：复杂地层常分为漏失地层与不稳定地层两大类，其中漏失地层又分为孔隙类地层、裂隙类地层和溶隙类地层；不稳定地层包括力学不稳定地层（松散多地层，破碎带，承压水，油，气地层）和物理化学不稳定地层（水敏性地层、易溶地层）。复杂地层的护壁措施：孔隙类地层：中小型裂隙采用高黏，高切泥浆钻进；大容量型还可考虑惰性材料充填、化学浆液堵漏和套管隔离；大厚度型用泡沫泥浆钻

43、进、化学快速注浆堵漏和孔底局部反循环钻进。裂隙类地层：以水泥注浆堵漏和套管隔离为主。洞隙类地层：中小型用惰性材料填充和套管隔离，大容量型可采用惰性材料填充后注浆或人工造壁后堵漏，大厚度型采用孔底局部反循环钻进和套管隔离。松散地层（如流砂层、破碎带等）：其表现为岩石结构松散，孔壁极不稳定，孔壁受钻杆柱振动冲打，液柱压力小于地层压力时掉块、坍塌，冲洗液渗漏，起下钻受阻。对这类地层主要采用优质泥浆钻进，以防漏、防塌为主，必要时泥浆做增黏、加重处理，同时要保证孔内液柱压力，另外也可在钻穿后用套筒隔离的办法。在承压水、气、油地层，地下承压层压力大于液柱压力，从钻孔内涌出，引起孔壁坍塌，可采用加重泥浆并保

44、持孔内液柱，钻穿后用套筒隔离的方法。钻孔漏失：渗透性漏失：渗透性漏失指冲洗液能维持循环，但有少量消耗时的孔内漏失称渗透性漏失。这种漏失一般不会影响钻进，有时这种漏失往往不久就会停止。部分漏失：部分漏失是指冲洗液循环时只有部分液体返回地表时的孔内漏失。部分漏失又称局部漏失。全漏失：全漏失是指冲洗液不能维持循环，全部流入孔壁岩层，但孔内仍有静止水位时的孔内漏失。全漏失又称无循环。在这种情况下，无论怎样用泵送冲洗液到孔内，而冲洗液都不能返回地表，且孔内仍有液柱静止水位。严重全漏失：严重全漏失是指冲洗液不能维持循环，而全部流入孔壁岩层，造成孔内无静止水位时的孔内漏失。常用护壁堵漏方法：泥浆护壁堵漏；水

45、泥护壁堵漏；化学浆液护壁堵漏；惰性材料护壁堵漏；套管护壁堵漏。一般孔内事故：断落钻具；卡埋钻具；套管事故；钻孔偏斜超差；钻孔漏失。特殊孔内事故：在泥质和吸水性岩层易发生的泥包和吸附卡钻事故；在卵砾石层易发生的孔壁失去稳定性而卡埋钻具事故；在溶洞裂隙地层易发生的漏失和折断钻具事故；在含盐地层和冻结层施工易发生的钻孔超径和钻孔坍塌现象等；在急倾斜、软硬互层中易发生的钻孔偏斜事故；在风化蚀变带和破碎带易发生的岩（矿）心采取率不足现象。孔内事故的处理原则：对事故发生部位、事故钻具位置及孔内情况要摸准摸清；处理事故前，认真研究事故发生前后的征兆，初步确定事故原因、性质，慎重决定处理方法、步骤，并认真地选

46、择和检查处理工具；处理事故要做到快、稳、准、勤。要抓紧时间，及时排除，避免事故恶化。常见的处理方法：捞、提、串、扫、冲、打、顶、反、透、炸、扩、割、劈、磨、偏。钻具折断事故：钻具折断的事故分析：由于钻杆长时间在孔内工作，与孔壁岩石发生摩擦，补课避免地被磨薄、磨偏，使得钻杆的强度下降。钻具脱落与跑钻事故的原因：实行螺纹联结的钻具，由于联结部分松动、脱落，在钻孔中造成掉钻事故。钻孔出现钻具脱落，初步怀疑为丝扣磨损旷量大或钻具自转脱扣造成。钻具挤夹事故的原因：施工过程中，孔内钻具受到极大阻止，回转或升降遇到困难，通常提示发生了夹钻事故。表现为：动力机响声异常或电流表值增高；钻具回转吃力，提动困难；皮

47、带运转不平稳，跳动厉害；孔口冲洗液突然中断或泵压升高；孔内有异常响声。钻具卡阻事故：所钻岩层节理裂隙发育，当岩石破碎、有坍塌掉块时，部分破碎地层因倾角大产生下滑卡钻；钻进时由于钻具稳定性差对孔壁产生“敲帮”，增加了掉块和探头石卡钻的可能性；冲洗液的质量变坏，尤其是失水量过大，造成吸水膨胀岩石缩径或松散不稳定岩层坍塌掉块而卡钻；钻孔弯曲严重的孔段，有时会产生键槽现象卡阻钻具升降，在松软岩层钻进时，由于钻速过高也会造成螺旋孔对钻具造成卡阻。埋钻事故的原因：地质条件复杂。如遇节理发育的砂岩、泥灰岩，易发生钻孔坍塌、掉块，造成埋钻；孔内岩粉聚集。钻进过程中，孔内岩粉聚集通常会造成埋钻事故；操作不当。当遇到下列情况时，必须校正孔深：正常钻进每50100m；遇到主矿层前后。当矿层厚小于3m时，见矿时应校正一次；过矿后，可不校正；换径或下套管和终孔等。封孔的条件：钻孔验收后，凡属下列情况的钻孔应予回填封孔：揭露两个或两个以上含水层或对水文地质条件有影响的钻孔；位于江、河、湖、海防护堤附近的钻孔；穿过工业矿体及在开采矿区施工的钻孔；位于或邻近建筑物地基上的钻孔；对