巖心鉆探工程質量講稿ppt課件

1、巖心鉆探工程質量,巖心鉆探工程質量課件,巖心鉆探工程質量（六大指標） 一、鉆孔布置； 二、巖、礦心采取率與整理； 三、鉆孔彎曲度與測量、孔深誤差測量與校正； 四、簡易水文觀測和工程地質編錄； 五、原始班報表； 六、終孔與封孔。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,每項鉆探工程開工前，地質人員應進行技術、質量交底。負責鉆探的技術人員，都必須提出技術質量和其他要求，并向機組交底。機組則根據任務要求，從技術、機具、人力等方面為達到要求的質量，作好開工前的準備工作。 機組以技術和質量要求為依據，按規(guī)程和施工組織設計要求施鉆，并隨時檢查，當發(fā)現質量問題苗頭時，要及時采取控制措施；對已造成的質量事故，要

2、采取補救措施。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,巖心鉆探質量六大指標，執(zhí)行國土資源行業(yè)技術標準地質巖心鉆探規(guī)程（DZ/T02272010,于2010年11月11日發(fā)布，2010年12月31日實施 ）。 一、鉆孔布置 鉆孔(孔位、方位、傾角)布置準確，符合設計要求。按設計參數和地測人員標定的鉆孔方位、孔位、傾角安裝鉆機，保證水平、牢固。安裝完畢進行全面驗收，合格后地質下達開孔通知，方可開孔鉆進。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,二、巖、礦心采取率與整理 1、鉆孔平均巖心采取率不得低于75。礦化帶重要標志層以及礦層與礦層頂、底板35m范圍內的采取率不得低于85。厚大礦體內部礦心采取率低

3、于85%的連續(xù)長度不能超過5m，否則應采取補救措施。礦心按可采層計算，由于礦床的類型、各礦種的具體要求以及礦山地質工作程度和鉆孔性質的不同，其采取率標準，可根據具體情況由地質鉆探部門共同商定，報上級主管部門審批后執(zhí)行。巖礦心采取率的計算，應以實際鉆進固體礦層為對象。除設計要求外，表面覆蓋物、浮土、流砂層、廢礦坑及天然洞的進尺，不參與采取率的計算。巖粉、坍塌物不能充作巖心。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,2、為避免選擇性磨損，盡量保證礦心的完整度，回次進尺不得超過巖心管長度，從巖心管退心時，用橡皮錘輕擊震動，防止過猛敲打破壞巖心。取出的巖、礦心，應洗凈（松散的巖礦心例外）后自上而下按順序

4、裝箱，不得顛倒或任意拉長，巖心應按回次編號（巖心10cm，礦心5cm），每回次應填放巖心票（包括沒有巖心的回次，巖心箱應進行編號，箱子規(guī)格要符合要求且結實）。巖心票一律用3H的鉛筆填寫，其數據必須與報表一致，巖心箱用紅色油漆和毛筆編寫。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,3、選用合適的取心鉆具是保證取心質量的重要措施。為此，在原規(guī)則內容基礎上，選取國內外已用且可靠的取心鉆具。 4、巖心保管和運送質量，是鉆探質量的重要部分。取出的巖心裝箱編號，放置在平坦干燥處妥善保管，不得丟失。終孔后，在地質人員的監(jiān)護下，巖心移交入庫，防止混淆、破壞或污染。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,1.根據各

5、礦區(qū)地質條件、巖礦層的物理機械性質和技術因素，正確地選擇取心方法和工具。 2.各類專用取心工具必須妥善保管，使用前要認真檢查，每次用后要清洗檢查、注潤滑油。 3.取心困難的巖礦層中，應盡可能選用金剛石或硬質合金鉆進。 4.在取心困難的礦層中鉆進時，應限制轉速、壓力和泵量，適當控制回次進尺長度和時間。 5.鉆進時回次進尺不得超過巖心管長度。 6.在礦層、礦層頂底板和重要標志層中，巖、礦心沒有采取上來時，須專程撈取，不應繼續(xù)鉆進，必需鉆時不得超過0.5米。撈取巖、礦心時應盡量采用噴反、無泵或鋼絲鉆頭等有效方法。 7.退取巖心時要細心，盡可能地避免人為地破碎，并嚴格防止巖、礦心上、下順序顛倒。,20

6、21/3/26,提高巖礦心采取率的措施,三、鉆孔彎曲度與測量、孔深誤差測量與校正 1、一般情況下，直孔每100m測量一次頂角及方位角，頂角允許誤差每百米不超過2。斜孔每鉆進50m，測量一次頂角及方位角，頂角允許誤差每100m不超過3。除此之外在下定向管、套管或換徑5m后，見礦頂、底板及終孔時均需測量頂角及方位角，礦體薄時可只測地板一處。隨著鉆孔的加深，誤差可以遞增計算。方位角偏差，一般不超過勘探網的1/4。磁性礦區(qū)要用陀螺儀對頂角及方位進行測量?？仔背顣r，應及時進行糾斜。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,鉆機安裝應水平、穩(wěn)定，立軸不得曠動，并不得使用彎曲鉆具。 孔口定向管應定位正確、牢

7、固。開孔鉆進時，應選用鋒利的鉆頭，主動鉆桿不得有偏擺，軸心壓力要均勻，要隨鉆孔加深而加長巖心管。 當巖層由軟變硬時應采用慢速、輕壓鉆進一定深度后，改用硬巖層的鉆進參數。當鉆進破碎帶、軟硬互層等巖層巖石時，粗徑鉆具長度不得小于4 m。.應使用鋒利的鉆頭和長、直、重、厚、剛的鉆具(如大巖心管小鉆頭的倒塔式鉆具、肋骨巖心管等)，有條件時也可試用沖擊回轉鉆進。 鉆進中應減少換徑次數，換徑時可采用導向鉆具導向，鉆進深度為1-2 m后再正常換徑鉆進。深孔鉆探時宜采用鉆鋌加壓。擴孔時要帶內導正器，換徑時要帶外導正器。粗徑鉆具要用綜合式異徑接頭連結，其中心線必須一致。換徑時導正管要長于4米，第一回次的小徑巖心

8、管長度要短于1米。,2021/3/26,預防孔斜可采用下列措施,發(fā)現孔斜超過允許偏差時應根據孔斜程度和巖層特點及時糾斜?？仔辈淮髸r用一般糾斜方法，即不要特殊工具，只是操作上應用孔斜規(guī)律，利用自然增斜或減斜，或者反轉鉆進和回填老孔等方法糾斜。特殊糾斜方法是專用糾斜工具糾斜，一般為楔鐵導斜糾斜方法和萬向接頭糾斜方法兩大類，每類中又有許多鐘方法，可參考有關資料選用。 在易斜巖層地區(qū)施工，應根據地層、見礦深度等條件合理設計開孔角度和彎曲強度，已掌握鉆孔彎曲規(guī)律的礦區(qū)應設計受控定向孔。要盡量選用金剛石或硬質合金鉆進。必須采用鋼粒鉆進時，應盡量用噴反鉆具，必要時降低軸心壓力，控制鉆進速度。,2021/3/

9、26,預防孔斜可采用下列措施,孔斜不大時用一般糾斜方法，即不要特殊工具，只是操作上應用孔斜規(guī)律，利用自然增斜或減斜，或者反轉鉆進和回填老孔等方法糾斜。特殊糾斜方法是專用糾斜工具糾斜，一般為楔鐵導斜糾斜方法和萬向接頭糾斜方法兩大類，每類中又有許多鐘方法，可參考有關資料選用。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,2、每鉆進50m、進出含礦層（礦層小于30m只測一次）、下套管、終孔時均要進行一次孔深測量，誤差小于1者可不修正孔深，當大于1時應查明原因，及時消除，將偏差值按比例分配至鉆程內各層厚度值中，報表修正后即為達到指標要求。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,校正孔深，尤其深孔鉆進時更為重

10、要。在鉆探過程中，隨著頻繁地更換并加長鉆具，鉆孔累計深度往往與實際孔深存在一定的偏差。如果偏差太大，對孔內下管、控制深度、孔內觀測作業(yè)和事故位置判斷等均有影響，造成孔深記錄與實際不符，其原因是在量測鉆具、讀數、記錄和計算四個環(huán)節(jié)上出現了差錯。為了保證孔深的準確性，不僅現場使用的量具經常校核（標準立根可直接參與計算），且與鉆進使用量具統一，精確到厘米，下鉆前每根鉆具要準確量測并記錄。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,機場使用的木尺或鐵尺必須保持兩端平齊，刻度準確、清楚，并注意經常校正。 丈量機上就時應停止立軸回轉，基準點必須一致，并應準確丈量，及時記錄。 加減鉆具必須用鋼卷尺丈量尺寸。 校

11、正孔深丈量鉆具尺寸時必須使用鋼卷尺，并將丈量結果逐根記錄在班報表上。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,3、孔深和孔斜測量必須及時，不得終孔一次進行。見礦部位，地質人員有權要求機臺檢測，終孔測斜地質編錄員應在現場監(jiān)測。 4、每次測得的孔深和孔斜數據，及時真實填寫在原始班報表中 。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,四、簡易水文觀測和工程地質編錄 1、每班至少觀測1-2次孔內水位，每回次中要測量提鉆后、下鉆前的孔內水位，測量間隔時間要大于5分鐘，遇有嚴重漏水、涌水、縮徑、崩塌、裂隙、溶洞等異?，F象，應及時準確記錄其孔深，地下水自流的鉆孔，按水文地質要求測量水頭高度和涌水量。測量后的結果要

12、及時填入記錄表中，如水位太深測不到，或崩塌掉快，涌水等無法測量時，也要在班報表中說明情況。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,做好簡易水文地質觀測的措施： 要及時觀測水位及其他應測項目；水位觀測的基準點必須一致，讀數要準確，測繩不得任意割接。 2、鉆孔工程地質編錄內容包括：統計與描述巖心塊度，繪制巖心塊度柱狀圖；統計節(jié)理裂隙；確定鉆孔中流砂層、破碎帶、裂隙密集帶、風化帶與軟弱夾層、巖溶發(fā)育帶、蝕變帶的位置和深度等。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,五、原始班報表 1、原始班報表由機臺各班指定專門記錄員記錄和保管，記錄員必須真實反映生產情況，報表填寫一律用鋼筆現場及時填寫，內容真實詳細

13、，數字準確清晰，出現錯誤應以橫線劃去錯記部分后在旁重寫，不得涂改、挖補、撕毀或重新抄寫。 2、交接班班長和機長要校核，親筆簽字，不得代簽。 3、原始班報表要整潔，終孔后裝訂成冊，經機組長、地質人員核查簽字后，交資料室歸檔存查 。 4、原始班報表記錄內容見下表：,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,5、鉆探記錄是一項重要的統計資料和原始資料，是鉆探質量標準的主要內容之一。記錄工作按原始班報表記錄內容表進行。 時間記錄：從鉆探開始至終孔的全部工作時間稱為總臺時。其中包括生產時間與非生產時間。生產時間指純鉆進時間與輔助時間；非生產時間指事故與停鉆時間。 1）純

14、鉆進時間：是指鉆具在孔底開始工作到鉆具離開孔底時的這一段時間。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,2）輔助時間：指在生產上必須的輔助時間，包括升降鉆具、上下套管、濾管、更換鉆具、掃孔、擴孔、孔內觀測、取樣、測斜、設備保養(yǎng)及特殊作業(yè)如堵漏、止水、爆破以及短時間遷移孔位、安裝拆卸等。 3）事故時間：指由于孔內事故或機械事故造成現場停產的時間，即從事故發(fā)生到排除的全部時間。 4）停鉆時間：指由于勞動力、泥漿、水源、材料或配件不足而造成停工等待的時間。 5）總臺時的時間是連續(xù)的，從開孔到終孔不應出現時間的中斷。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,進尺與深度：累計深度是根據上次孔深和本回次鉆進終

15、了，提升鉆具以前，量得機上余尺求出回次進尺后而累計的深度。 鉆進情況：鉆進工藝是指采用的鉆進方法及技術，如硬質合金鉆進、針狀合金鉆進、表鑲和孕鑲金剛石回轉鉆進，金剛石沖擊回轉鉆進、硬質合金沖擊回轉鉆進、鋼粒鉆進、沖擊鉆進或震動鉆進等。護壁類型是指采用泥漿、粘土、水泥漿、化學漿液或套管等。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,孔內情況：根據孔內發(fā)生的情況實事求是地及時記錄，有多少項記多少項，不得漏記。 鉆進參數：鉆壓、轉數、沖洗液量。 簡易水文觀測：孔內水位，漏水位置與損失量，涌水位置、涌水量及水頭高度 。 巖心記錄：巖心編號、采長、采心率、完整度等。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,孔

16、深校正：校正前后鉆具長度、孔深，誤差等數據。 孔斜測量：鉆孔彎曲度，方位角、頂角測量數據。 孔內事故：孔內事故發(fā)生時的孔深、位置、鉆具長度規(guī)格、機余，事故處理工具規(guī)格型號、長度，以及處理情況。 其它：主要材料消耗（鉆頭等）、孔內遺留物、封孔情況等。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,做好原始記錄的措施: 記錄員應認真負責地做好當班的各項記錄，機長(或綜合記錄員)要每天校對原始記錄，發(fā)現錯誤要及時修正，無誤后簽字自存并定期移交統計部門保存。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,六、終孔和封孔 1、鉆孔施工至設計位置或穿過礦體3-5m方可終孔（不得超過設計的10%，否則需變更或另行設計）。終

17、孔直徑不小于設計要求的終孔直徑。終孔時由質量管理部門人員到現場進行驗收，在鉆孔質量驗收報表上簽字。 2、設計要求封孔的，終孔時，地質人員按地質、水文共同研究的封孔要求，填寫封孔通知書交于機臺，機臺按要求封孔，并將封孔實際情況填寫登記表中。封孔后立即埋設標石，在標石上注明孔號，并用水泥固定。如為長期觀測的水文孔，應保留套管，并蓋好枷鎖。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,不同的地質條件下封孔要求： 必須封孔的鉆孔：見主要含水層，含水結構或見主礦層以及第四系殘坡積層，均需嚴格封孔。主礦層（或主要含水層，含水構造頂、底板）上10-15m至下5m范圍內需用GB325號水泥封孔，如礦層不厚或礦層與礦

18、層、礦層與含水層距離比較近時，可一并封孔，開孔后的基巖部位也需要用水泥封閉2m以上。 僅封孔口鉆孔：見礦，但未見含水層，含水構造及孔位低于侵蝕基準面者，只封孔口部位。 不封閉的鉆孔：需要長期進行水文觀測或對農田水利灌溉有利的鉆孔經上級部門批準后可不封孔。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量,1.封孔前必須準確掌握封閉段孔深及隔離塞(架橋)的位置，正確選用有一定強度的架橋材料，并將其固定牢靠。 2.使用泥漿做沖洗液的鉆孔，應根據情況自下而上清洗封閉段孔壁上的泥皮。 3.水泥必須用清水攪拌均勻，水灰比應小于50%。 4.可根據實際情況分別采用泵送、導管注入和注送器注入水泥漿的方法，水泥漿出口距隔

19、離位置的距離應小于0.5米。 5.注漿過程不要中斷，封閉長度在5米以內時不得提動鉆具；水泥漿灌注完畢，要準確掌握替漿的清水用量，不得過多。 6.用套管護壁的鉆孔，應先封好套管下部各封閉段后再起拔套管。,2021/3/26,提高封孔質量的措施,優(yōu)質孔（完全滿足地質要求的鉆孔） 是指鉆孔完工后，經驗收施工質量全部達到標準的鉆孔；根據礦區(qū)地質條件的特點，某些鉆孔經上級主管部門批準，質量標準可省略幾項，其余各項標準均已達到要求的鉆孔；有得鉆孔在施工過程中，某些標準未達到設計或規(guī)范要求（如巖芯采取率、孔斜等）經采取措施補救后，達到質量要求的鉆孔，也列入完全滿足要求的鉆孔。,2021/3/26,鉆孔質量評

20、價標準,合格孔（基本滿足地質要求的鉆孔） 是指鉆孔完工后經驗收部分質量標準未達到要求，但周圍鉆孔質量好或礦床構造比較簡單，厚度、品位變化較小，經驗證對比，認為不再需要采取補救措施的鉆孔；屬于普查性質的鉆孔和構造孔，質量標準尚未達到設計要求，但如已取得原始設計要求了解地質情況的也為合格孔。 報廢孔 是指由于施工原因，地質設計原因或其他原因造成的地質上不能利用的鉆孔。,2021/3/26,鉆孔質量評價標準,第一條每條鉆孔在施工前，必須由地測室向鉆探隊下達施工任務書，鉆探隊依據施工任務書進行鉆機安裝。由于地質人員檢查不認真導致鉆孔設計參數錯誤，視情節(jié)嚴重程度考核地測室500-1000元。 第二條巖心

21、采取率不得低于65%，礦體及其頂底板3-5米內的礦心采取率不得低于80%。達不到上述指標，可視為廢孔，無利用價值不予結算；達不到上述指標，但尚有利用價值，可降低單價10%30%結算。 第三條厚大礦體礦心采取率低于85%的連續(xù)長度不得超過5.0米，若不采取措施，則鉆孔以報廢處理。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量管理辦法,第四條工程地質鉆孔單回次采取率不得低于85%，否則視為廢孔。 第五條在破碎巖層中鉆進時，每回次進尺不得超過 0.5米，回次采取率低而且又未能有效控制和采取措施的，根據實際情況處罰 100-200元。 第六條巖礦心順序顛倒、胡亂擺放者，每回次罰款100-200元。 第七條巖礦

22、心必須清洗干凈，自下而上從左到右按次序裝箱，并填寫巖芯票，凡大于0.10米的完整巖芯都應統一編號。對于松軟、破碎、粉狀及易溶巖芯，要盡量維持原狀。違反上述各項，每項、每回次罰款50元。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量管理辦法,第八條巖心箱要堅固耐用，嚴禁使用開幫、掉底、隔板松動的巖心箱，巖心箱要用紅漆統一規(guī)范編號，編寫時要做到書寫工整、清晰、數據準確。機臺凡使用不合格巖心箱、巖心標注不規(guī)范，每次處罰50元。 第九條 鉆孔鉆進50米時，必須通知測斜人員測斜，不按規(guī)定進行測斜的，處罰100元；不配合測斜人員進行測斜工作的，處罰 100元。 第十條在鉆進過程中，應對孔內涌水量、失水量等進行測量

23、并做好記錄，違者罰款50-100元。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量管理辦法,第十一條鉆孔彎曲度應符合規(guī)程和地質設計要求，偏斜超差要及時糾斜，不及時采取補救措施的，處罰200元。 第十二條鉆探原始班報表記錄，要做到真實、準確、整潔，違者罰款20-50元。 第十三條鉆孔達到設計孔深應提前通知地測室地質人員，待地質人員現場確認后，方可按終孔程序進行終孔。擅自停鉆終孔，不予驗量。 第十四條鉆孔終孔后，在地質人員的監(jiān)督下把巖心及時運到巖心庫驗收、庫存。運送時，要有專人送，防止翻倒、丟失，發(fā)生以上問題，全孔報廢。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量管理辦法,第十五條鉆孔終孔后，經地測室地質人員同

24、意方可進行封孔，并做好標記，違者罰款50-100元。 第十六條大口徑鉆孔一定要做好施工記錄，包括堵漏、固井、套管等記錄，如果記錄不完全、不準確，罰款100元。 第十七條嚴格巖心管理，嚴懲巖心造假者，經查實后處罰 2000-4000元，并上報分公司進行處理。 第十八條本辦法自下發(fā)之日起正式執(zhí)行。 （公司制【2010】4號，二0一0年三月二十五日）。,2021/3/26,巖心鉆探工程質量管理辦法,1、什么是鉆孔彎曲 2、鉆孔為什么會彎曲 3、如何確知鉆孔彎曲 4、鉆孔彎曲的防治,鉆孔彎曲與測量,鉆進(井)工程施工中，由于自然和技術因素的影響，實際的鉆孔軌跡往往偏離設計軌跡。這種現象稱為鉆孔彎曲或鉆

25、孔偏斜。 地質成果危害 歪曲礦體產狀、打丟礦體、遺漏斷層或改變勘探網度，從而影響對礦體的評價、構造的判斷和儲量計算的精確程度。 鉆探施工危害 鉆具在孔內彎曲變形嚴重，鉆具與孔壁摩擦阻力增加，磨損加劇，鉆桿折斷事故增多，升降鉆具困難，鉆進功耗增加和鉆進速度下降。 其他方面的危害 水文水井鉆探中，由于鉆孔彎曲，可能會造成深井泵無法下入到鉆孔中，或引起深井泵的過早損壞。 在鉆孔樁施工中，會引起樁基傾斜，影響樁基承載力。,鉆孔彎曲概述,要完全避免鉆孔彎曲是很困難的。但是，應當采用一切可能的 措施，把鉆孔彎曲程度控制在允許的范圍之內。從鉆探工藝與技術 角度出發(fā)，了解鉆孔在地下空間的位置，研究鉆彎曲的原因

26、、機理 和規(guī)律性，從而采取相應的對策，進行防斜和糾斜。因此了解鉆孔 在地下空間的位置是我們研究鉆孔彎曲的第一步，這包括下面兩個 方面的內容： 鉆孔軌跡的基本要素 鉆孔軌跡彎曲強度,鉆孔空間位置要素,為了解鉆孔軌跡在地下空間的位置，表征其空間形態(tài)，就必須了 解和控制鉆孔軌跡要素。圖中0代表開孔點，X軸代表南北，Y軸代表 東西，Z軸代表地下方向，0ABC是鉆孔的空間軌跡。其基本要素包括： 頂角 鉆孔軌跡上某點的頂角是該點的切線與 鉛垂線之間的夾角，其余角稱為鉆孔傾 角。頂角變化的范圍是090 方位角 鉆孔軌跡上某點的方位角是該點的切線 在水平面上的投影與真北方向之間的夾 角，有磁方位和地理方位。0

27、360 對應的鉆孔孔深 鉆孔軌跡上某點的孔深是孔口到該點的鉆孔軸線的長度,鉆孔軌跡的基本要素,利用鉆孔軌跡的基本要素，可以計算出軌跡上每一點的空間坐標，如下右 圖所示。假設鉆孔軌跡為一斜直線，坐標系的原點為孔口，X軸取正北方 向，Y軸取正東方向，Z軸鉛垂向下。根據鉆孔各個深度上(即測點)的頂角 和方位角。軌跡上的空間坐標計算如下： 式中：x0,y0,z0-孔口坐標； xA,yA,zA鉆孔軸線上點A的坐標； 開孔頂角； 開孔方位角； LA孔口至測點鉆孔軸線的長度。,鉆孔軌跡的基本要素,鉆孔軌跡的彎曲程度實質上是指鉆孔軌跡單位長度鉆孔彎曲角度的變化量 可用曲率k或彎強i表示。曲率的單位是radm，

28、彎強的單位是/m。 它們的關系是： 鉆孔軌跡的彎曲強度可分為頂角彎曲強度、方位角彎曲強度和全彎曲強度。 頂角彎強：鉆孔軸線單位長度上頂角的變化量； 方位角彎強：鉆孔軸線單位長度的方位角變化量； 全彎強：鉆孔軸線單位長度的全角變化量。 如果某一孔段既有頂角又有方位角變化，則產生全彎曲角, 鉆孔軌跡上A、B兩點的全彎曲角可用下式計算： 鉆孔全彎強對于校核鉆桿柱工作的安全性和粗徑鉆具入孔的可通過性有實際 意義。也是設計定向鉆孔軌跡的一個重要參數。,鉆孔軌跡彎曲強度,一、鉆孔彎曲的條件 造成鉆孔彎曲的根本原因是粗徑鉆具軸線偏離鉆孔軸線。粗徑鉆具軸 線偏離鉆孔軸線的方式，可能是偏倒，也可能是彎曲。因此，

29、產生鉆孔 彎曲必要而充分的條件是： 存在孔壁間隙，為粗徑鉆具提供偏倒(或彎曲)的空間 具備傾倒或彎曲的力，為粗徑鉆具軸線偏離鉆孔軸線提供動力 粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定。保持偏倒(或彎曲)和力的方向穩(wěn)定 孔壁間隙和傾倒(或彎曲)力是鉆孔彎曲的必要條件；而粗徑鉆具傾斜 面方向穩(wěn)定是產生鉆孔彎曲的充分條件。 鉆具傾斜面穩(wěn)定在某一方向時，鉆桿柱只自轉而不公轉運動。因此，鉆 孔彎曲是在鉆桿柱自轉的情況下發(fā)生的。如果鉆桿柱公轉，則必定帶動 偏倒或彎曲的粗徑鉆具圍繞鉆孔軸線轉動，使鉆頭在不同的時刻朝著不 同的方向鉆進，這只能產生擴壁作用，而不導致鉆孔彎曲。,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,地質因素 技術因素 工藝方面的

30、原因,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,二、鉆孔彎曲的原因 形成鉆孔彎曲的原因大致可分為三類：,二、鉆孔彎曲的原因 地質因素 影響鉆孔彎曲的地質因素主要是巖石的各向異性和軟硬互 層。地質因素是客觀存在的，只能通過工藝技術措施來減弱 甚至抵消它的促斜作用 巖石的各向異性 某些具有層理、片理等構造特征的巖石，其可鉆性具有明 顯的各向異性。如右圖所示，鉆頭沿垂直于巖層方向鉆進的 巖石破碎效率最高，而平行于層理的方向，效率最低，傾斜 方向的破巖效率居中。因此，在傾斜巖層中鉆進時，極易產 生鉆孔向垂直于層面的方向彎曲。 鉆孔彎曲強度與巖石各向異性強弱和鉆孔遇層角的大小有 關。所謂鉆孔遇層角就是鉆孔軸線與其在層面上的

31、正投影 的夾角。當遇層角約為45時，鉆孔彎強最大。,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,二、鉆孔彎曲的原因 地質因素 軟硬互層 鉆孔以銳角穿過軟硬巖層界面，從軟巖進入硬巖時，由于軟、 硬部分抗破碎阻力的不同，使鉆孔朝著垂直于層面的方向彎曲；而 從硬巖進入軟巖時，則鉆具軸線有偏離層面法線方向的趨勢。但由 于上方孔壁較硬，限制了鉆具偏倒，結果基本保持著原來的方向； 鉆孔通過硬巖進入軟巖又從軟巖進入硬巖時，最終還是沿層面法 線方向延伸。 鉆孔遇層角存在著臨界值。超過此值時，鉆孔頂層進；低于此 值時，鉆孔將沿硬巖的層面下滑(俗稱順層跑)。這也說明鉆進中粗 徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定是客觀存在的。,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,鉆

32、孔彎曲的原因和規(guī)律,二、鉆孔彎曲的原因 地質因素 軟硬互層,二、鉆孔彎曲的原因 技術因素 開孔階段 開孔階段引起鉆孔彎曲的技術因素有： 鉆機基礎不平； 鉆機立軸安裝不正確； 未下孔口管或孔口管方向不合要求； 主動鉆桿過長 鉆進參數不合理等 開孔階段的鉆孔彎曲會影響整個鉆孔軸線軌跡，使鉆孔軌跡產生很大的偏差。,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,鉆進階段 鉆進過程中造成鉆孔彎曲的技術是鉆具的結構和尺寸。鉆桿柱為一細長柔性 桿件，由于存在孔壁間隙，在壓力的作用下，鉆桿柱將產生彎曲變形，產生水平 分力，使粗徑鉆具偏倒。所以，使粗徑鉆具傾倒或彎曲的力是客觀存在的，粗徑 鉆具在孔底的偏倒角決定于孔壁間隙b和粗徑鉆具長

33、度L，即： 粗徑鉆具越長，鉆具的偏倒角越小，但直徑小而長度過大，剛度不足，鉆具 會被壓彎，即使孔壁間隙不大也會使鉆孔產生較大的彎曲。粗徑鉆具的臨界長度 可按下式計算：,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,3.工藝方面的因素 鉆進方法 鋼粒鉆進時孔壁間隙最大，因此孔斜最大。 硬質合金鉆進時孔壁間隙次之，一般孔斜中等。 金剛石鉆進孔壁間隙最小，通常只有13mm，在鉆具剛度足夠時，孔斜最小。 鉆進規(guī)程參數 鉆壓過大，會造成鉆桿柱甚至粗徑鉆具彎曲，使鉆頭緊靠孔壁一側，此時偏 倒角可能達到最大值，并且鉆具與孔壁摩擦阻力增加，鉆具圍繞只圍繞自身軸 線自轉而不作公轉，此時鉆具傾斜面有固定方向，從而導致鉆孔彎曲。 轉速過高

34、，鉆桿柱回轉離心力增大，從而加劇鉆具的橫向振動和擴壁作用， 結果孔壁間隙增加。 鉆壓過小，轉速過低，則進尺慢，效率低，鉆頭停留在孔底時間長，也會擴 大孔壁間隙，增加孔斜。 沖洗液量過大，特別是在較軟的巖層中，液流會沖刷、破壞孔壁。使孔壁間 隙劇增，為鉆具偏倒、鉆孔彎曲提供條件。,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,三、鉆孔彎曲的某些規(guī)律性 鉆孔彎曲的規(guī)律性不是絕對的，而是表現為一種趨勢，通常有以下一些趨勢： 在變質巖(如結晶片巖、片麻巖等)中鉆進時，鉆孔彎曲強度大于在沉積巖（如頁巖）中鉆進時的彎強，更大于在巖漿巖(如花崗巖、輝綠巖)中鉆進時的彎強； 均質巖石鉆進的鉆孔彎曲強度小于在非均質巖石中的彎強，且?guī)r石

35、的各向異性程度越高，則鉆孔彎曲強度越大； 層理、片理和軟硬互層中鉆進，鉆孔朝著垂直于層理面、片理面的方向彎曲； 松散非膠結巖石、大溶洞時，鉆孔趨向下垂直位置；鉆遇硬包裹體時，可能朝任意方向彎曲； 層理水平或接近水平的巖石中鉆進垂直孔時，即使巖石各向異性很強，軟硬不均程度很大，鉆孔也不會產生較大彎曲； 孔壁間隙大，粗徑鉆具短，鉆具剛度差，則鉆孔彎曲強度大； 鉆孔頂角小，方位變化大；鉆孔頂角大，方位變化小。頂角超過30時，方位趨于穩(wěn)定，按一般規(guī)律方位角彎曲往往與鉆具回轉的方向一致。,鉆孔彎曲的原因和規(guī)律,為了隨時掌握與控制鉆孔空間位置的變化，預防與糾正鉆孔彎曲， 在鉆進中必須測量鉆孔軌跡各孔段上的

36、基本參素即：頂角、方位角和 孔深。這一工作稱為鉆孔彎曲度測量簡稱測斜。 鉆孔彎曲的測量原理包括頂角測量原理和方位角測量原理， 孔深測量一般只是借助電纜（測繩）或鉆桿將測斜儀下入到指定 深度來控制。,頂角測量原理 1、液面水平原理（氫氟酸測斜） 2、懸錘原理 方位角測量原理 1、地磁場定向原理 2、地面定向原理,鉆孔彎曲的測量及儀器,（鉆孔彎曲的測量及儀器，具體內容將由地測室專人負責培訓。）,一、頂角測量原理 測量頂角度必須符合兩個條件：該角度代表測點鉆孔軸線與鉛垂線的夾角；該角度在鉆孔彎曲平面內。 液面水平原理（氫氟酸測斜） 把2030濃度的氫氟酸注入長度為100150mm內徑為1525mm的

37、玻璃試管中。注入量為試管長度的13左右。然后，將盛有氫氟酸的玻璃試管裝在特制的接頭內，用橡膠塞加以密封。用鉆桿將其下到孔內待測位置，靜止停留1525min后，提鉆取出試管。由于氫氟酸對玻璃的腐蝕作用，在試管 上留有液面痕跡。根據液面的高低，就可算出頂角。 由于有毛細管的作用，試管形成了如右圖所示的蝕痕曲面。由此測出的頂角必須校正，按下式可求出實際頂角： =+E 式中鉆孔的實際頂角，-玻璃試管上實測頂角，E校正角 為了避免計算和校正上的麻煩，可以利用傾斜儀來直接測定。,鉆孔彎曲的測量及儀器,一、頂角測量原理 液面水平原理（氫氟酸測斜）,鉆孔彎曲的測量及儀器,一、頂角測量原理 懸錘原理 懸錘測量鉆孔頂角的原理是利用地球 重力場，如下圖所示。框架可繞a軸靈活 轉動，b軸與a軸垂直相交，在b軸中點0 懸掛一能靈活轉動的弧形刻度盤，刻度 盤轉動面與鉆孔彎曲平面一致，刻度盤 因重力作用永遠下垂。當儀器在垂直孔 內時，刻度盤上的0正對準弧形豎板了 上的標線，即頂角為0；當儀器在傾斜 孔內時，弧形豎板傾斜一個角度，此角度就是鉆孔頂角。,鉆孔彎曲的測量及儀器,懸錘原理測量鉆孔頂角示意圖,二、方位角測量原理 根據鉆孔方位角的定義，方位角