鉆探工程基本概念

鉆探工程基本概念鉆探工程1.鉆頭；2.巖心；3.巖心管；4.異徑鉆頭；5.鉆桿柱；6.孔口管；7.鉆機(jī)；8.回轉(zhuǎn)器；9.卡盤；10.提引水龍頭；11.游動(dòng)滑車；12.鋼絲繩；13.天車；14.塔腿；16.升降機(jī)；17.高壓膠管；18.水泵；19.電動(dòng)機(jī)；20.循環(huán)槽；21.沉淀池；22.接收箱；23.吸水管；24.指重表；25.立根臺(tái)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西3鉆探技術(shù)方法分類1按鉆進(jìn)方式分沖擊鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)古時(shí)：竹篾、繩索現(xiàn)代：鋼繩、氣動(dòng)液動(dòng)沖擊器鋼粒鉆進(jìn)合金鉆進(jìn)牙輪鉆進(jìn)金剛石鉆進(jìn)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西4古代卓筒井鉆探設(shè)備示意圖現(xiàn)代沖擊鉆機(jī)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西5鉆探技術(shù)方法分類2按循環(huán)介質(zhì)分空氣鉆進(jìn)泡沫鉆進(jìn)充氣泥漿鉆進(jìn)泥漿鉆進(jìn)無固相泥漿低固相泥漿油基泥漿水基泥漿加重泥漿淡水泥漿鹽水泥漿2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西6鉆探技術(shù)方法分類3按循環(huán)方式分正循環(huán)反循環(huán)泵吸反循環(huán)射流反循環(huán)氣舉反循環(huán)CSR反循環(huán)設(shè)備：專業(yè)化？多樣性？多功能？2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西7一.鉆機(jī)的分類1、按用途分類（1）巖心鉆機(jī)（2）工程鉆機(jī)（4）水文水井鉆機(jī)（3）石油鉆機(jī)（5）特種鉆機(jī)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西8（1）沖擊式鉆機(jī)（4）復(fù)合式鉆機(jī)（2）回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)（3）振動(dòng)式鉆機(jī)一.鉆機(jī)的分類2、按鉆進(jìn)方法分類2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西93、按結(jié)構(gòu)特征分類

回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)按照回轉(zhuǎn)器的類型劃分為：（1）立軸式鉆機(jī)（2）轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)（3）移動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)（動(dòng)力頭式）2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西10早期鉆探設(shè)備集錦2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西112023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西122023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西132023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西14CS1000CS15002023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西152023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西16KP3500型全液壓鉆孔機(jī)KTY-2500鉆機(jī)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西17勘探者一號(hào)YDX-3型全液壓地質(zhì)巖心鉆機(jī)

2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西18HCD-5U工作狀態(tài)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西19DrillcorpWesternDeepHole-UDR1000withSafe-T-Load2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西20BoartLongyear-UDR1000withWesternAircompressorpack2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西21RoweEnterprises-UDR1000withoptionalwalkwayandplatformdiamonddrilling-NorthQueensland2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西22一、HYDRACORE4000鉆機(jī)動(dòng)力200馬力鉆進(jìn)深度m：

BQ 1524 NQ 1067 HQ 457 PQ 4572023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西23主機(jī)運(yùn)輸狀態(tài)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西24動(dòng)力站運(yùn)輸狀態(tài)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西25動(dòng)力站和操作臺(tái)2023/2/1中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院張曉西26動(dòng)力頭水龍頭方鉆桿上球閥方鉆桿下球閥方鉆桿旋塞工作原理通過專用扳手旋轉(zhuǎn)球心軸，實(shí)現(xiàn)開關(guān)旋塞的目的。鉆桿回壓凡爾投入式單向閥投入式單向閥鉆探工程質(zhì)量指標(biāo)巖心采取率鉆孔彎曲度與測(cè)量間距簡易水文觀測(cè)孔深誤差的測(cè)量與校正原始報(bào)表填寫封孔與封孔質(zhì)量巖心采取率1、地質(zhì)要求取心的巖層、鉆孔平均巖心采取率不得低于65％；2、礦化帶重要標(biāo)志層以及礦層與礦層頂板各3-5M范圍內(nèi)不得低于75％（巖金礦80％）；3、可采的薄礦層每層平均采取率不低于75％，厚度較大的礦層從礦層頂板開始每5M或10M的平均采取率不低于75％（巖金礦80％）；4、取出的巖礦心，應(yīng)洗凈后自上而下按次序裝箱，不得顛倒或任意拉長，巖心應(yīng)按規(guī)定編號(hào)，每回次應(yīng)填放巖心票（包括沒有巖心的回次），巖心箱應(yīng)進(jìn)行編號(hào)，箱子規(guī)格要符合要求且結(jié)實(shí)。鉆孔彎曲與測(cè)量間距1、垂直孔允許頂角每100M彎曲2度，斜孔每100M彎曲3度，按孔深累計(jì)計(jì)算；2、方位角偏差，在設(shè)計(jì)時(shí)與地質(zhì)商定，一般不超過勘探網(wǎng)1/3-1/4;3、測(cè)量間距，實(shí)測(cè)頂角小于5度時(shí)，每鉆進(jìn)50M測(cè)一次頂角和方位；4、磁性礦區(qū)要用防磁測(cè)斜方法；5、終孔測(cè)斜地質(zhì)編錄員應(yīng)在現(xiàn)場監(jiān)測(cè)。簡易水文觀測(cè)

1.在以清水為沖洗液的鉆孔中，每班至少觀測(cè)水位1～2回次。每觀測(cè)回次中，提鉆后、下鉆前各測(cè)量一次水位，間隔時(shí)間應(yīng)大于5分鐘。以泥漿為沖洗液的鉆孔中，一般可不進(jìn)行水位測(cè)量。

2.鉆進(jìn)過程中遇到涌水、漏水、涌砂、掉塊、坍塌、縮徑、逸氣、裂隙、溶洞及鉆具掉落等異常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)記錄其深度。

3.在地下水自流鉆孔中，可根據(jù)水文地質(zhì)的要求接高孔口管或安裝水壓表測(cè)量水頭高度和涌水量。

4.孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)熱水，應(yīng)測(cè)量孔口水溫及井溫?？咨钫`差的測(cè)量與校正1.在下列部位必須校正孔深

(1)每鉆進(jìn)100米、進(jìn)出礦層時(shí)(礦層厚度小于5米時(shí)，只測(cè)量一次)。繩索取心鉆進(jìn)時(shí)因提鉆長度不等，可參照上述要求及時(shí)進(jìn)行測(cè)量；

(2)經(jīng)地質(zhì)編錄人員確認(rèn)的重要構(gòu)造位置及劃分地質(zhì)時(shí)代的層位；

(3)下套管前和終孔后。2.孔深誤差率小于千分之一時(shí)不修正報(bào)表；孔深誤差率大于千分之一時(shí)要修正報(bào)表，孔深經(jīng)修正后即為達(dá)到指標(biāo)要求。原始班報(bào)表1、要在現(xiàn)場用鋼筆及時(shí)填寫，要真實(shí)準(zhǔn)確；2、交接班班長和機(jī)長要親筆簽字,不得代簽；4、要整潔，終孔后裝訂成冊(cè)。封孔及封孔質(zhì)量1、要有封孔通知書和封孔設(shè)計(jì)書；2、水泥封孔要用325號(hào)以上未過期的水泥，水灰比要符合設(shè)計(jì)要求；3、每封完一層要在封孔段頂部位置取水泥漿樣證實(shí)；4、搬遷后要埋水泥標(biāo)樁，并保證其質(zhì)量。封孔及封孔質(zhì)量

2.不同地質(zhì)條件下的封孔要求

(1)見易溶、易蝕、易流散、易被破壞的工業(yè)礦層(如油、氣、鹵水、礦化水、可溶鹽、硫鐵礦、自然硫等)、含水層、含水構(gòu)造的鉆孔均須在頂、底板上下各五米范圍的隔水層處，用325號(hào)以上的普通硅酸鹽水泥或抗硫酸鹽水泥封閉；

(2)見除了上述之外的其他固體礦層，但未見含水層和含水構(gòu)造并且孔位低于侵蝕基準(zhǔn)面的鉆孔，可用325號(hào)以上的水泥或其他隔水材料封閉鉆孔最上部隔水層與透水層交界處；封孔及封孔質(zhì)量(3)礦層不厚或礦層與礦層、礦層與含水層較近時(shí)，可一并封閉；

(4)需要進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)或?qū)r(nóng)田灌溉有利的鉆孔，可暫不封閉。但對(duì)礦床充水有嚴(yán)重影響的鉆孔，必須封閉；

(5)孔壁嚴(yán)重坍塌或孔內(nèi)有遺留物堵塞，無法處理時(shí)，可以只封上述部位以上的孔段。3.封孔后必須在孔口中心處設(shè)立水泥標(biāo)志樁(用水泥固定)。機(jī)長將《鉆孔封孔設(shè)計(jì)和封孔記錄表》送交地質(zhì)、探礦部門存檔。

4.根據(jù)需要，經(jīng)地質(zhì)與探礦部門共同研究，可選擇少量鉆孔進(jìn)行封孔質(zhì)量檢查。鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

及鉆前工程鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是與鉆進(jìn)有關(guān)的，所有工程計(jì)算的基礎(chǔ)。鉆孔結(jié)構(gòu)是指鉆孔由開孔至終孔，鉆孔剖面中各孔段的深度和口徑的變化情況。一般來說，換徑次數(shù)越多、鉆孔結(jié)構(gòu)越復(fù)雜；換徑次數(shù)越少，鉆孔結(jié)構(gòu)越簡單。在可能情況下，應(yīng)使鉆孔結(jié)構(gòu)盡量簡單。一、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)1．鉆孔的用途和目的；2．該地層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石物理力學(xué)性質(zhì)；3．鉆孔的設(shè)計(jì)深度和鉆孔的方位方向、頂角方向；4．必需的終孔直徑；5．鉆進(jìn)方法、鉆探設(shè)備參數(shù)。二、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容1．確定各巖層的鉆進(jìn)方法；2．確定鉆孔終孔直徑；3．確定套管層次、下放深度和套管直徑；4.擬定孔身直徑和開孔直徑。鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)錦屏磷礦千米鉆孔斜情況CCSDPP-1孔斜情況CCSDPP-2孔斜情況當(dāng)?shù)貧v史上鉆孔孔斜的情況鉆前工程鉆前工程工作包括：鉆場布置、修筑地盤和地基、安裝基臺(tái)本、安裝鉆探設(shè)備、布置沖洗液循環(huán)系統(tǒng)、驗(yàn)收、開孔等。一、鉆場的確定和布置鉆探場地用以安裝鉆塔、鉆探設(shè)備、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、管子架等等。場地大小取決于鉆孔的設(shè)計(jì)孔深。設(shè)計(jì)深度愈深，所需鉆塔高度就愈高，各種設(shè)備的外部尺寸愈大，循環(huán)系統(tǒng)及管子架等占的面積也愈大。同時(shí)，需要配有泥漿及水的儲(chǔ)備池。場地的長軸方向決定于鉆孔的傾角及方位角。鉆垂直孔時(shí)，無須定向，應(yīng)考慮力求挖方及填方的工作量最少；而且工作方便、安全。鉆場布置基本原則(1)設(shè)備相互間的距離，在利于工作，利于安全的情況下力求緊湊；(2)所用工具布置恰當(dāng)，使用時(shí)既感到方便又可節(jié)省工作時(shí)間；(3)應(yīng)該適當(dāng)考慮到改善工作條件和環(huán)境衛(wèi)生。設(shè)備布置原則主要設(shè)備的布置和傳動(dòng)方式有兩種：聯(lián)合傳動(dòng)和分別傳動(dòng)。這兩種傳動(dòng)方式的采用主要考慮兩條：(1)動(dòng)力機(jī)的類型。柴油機(jī)多采用聯(lián)合傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)采用分別傳動(dòng)。(2)鉆孔的深度。鉆淺孔所需功率小，可采用聯(lián)合傳動(dòng)，而鉆深孔時(shí)為了提高動(dòng)力利用系數(shù)，則采用分別傳動(dòng)。二、修筑地盤、地基鉆機(jī)類型地盤面積鉆機(jī)類型地盤面積總面積(m2)長寬(m)總面積(m2)長寬(m)XB-1000A1541411SPJ-3001401410XU-6001431311JU-10001541411XY-41541411XY-21541411XY-51541411淺槽地基臥枕地基鉆前工程的重要性

實(shí)地踏勘、測(cè)量、確定井位是鉆井行業(yè)的基礎(chǔ)工作，是否合理，采集的數(shù)據(jù)、資料是否齊全準(zhǔn)確，如部隊(duì)?wèi)?zhàn)前偵察敵情同等重要，關(guān)系到洽談合同、前期準(zhǔn)備、領(lǐng)導(dǎo)決策，是關(guān)系到整個(gè)工程項(xiàng)目的成敗、盈虧的先決條件。因此，特做以下十個(gè)方面的要求，望承擔(dān)該項(xiàng)工作的部門、人員嚴(yán)格執(zhí)行，認(rèn)真對(duì)待。擴(kuò)大采集項(xiàng)目數(shù)據(jù)資料范圍，滿足下步工作需要。基本要求1．人員組織。測(cè)量隊(duì)、工農(nóng)科(公司工農(nóng)科聯(lián)系甲方、地方人員)、技術(shù)科、調(diào)度室，落實(shí)交通工具(選擇里程表完好的車輛)約定集合時(shí)間、地點(diǎn)。2．?dāng)y帶用品：記錄表格、草圖紙、筆、比例較小的地形圖、羅盤、50m圈尺、短把鐵锨、3m長絕緣拉桿式吊魚桿(測(cè)量沿途線路、橋涵高度用)，鉆機(jī)平面圖、營房布置平面圖?；疽?．需要采集的資料。測(cè)出原點(diǎn)后，首先根據(jù)井深等技術(shù)要求確定鉆機(jī)類型，根據(jù)鉆機(jī)類型，確定占地面積，根據(jù)地面條件，確定大門方向。在原點(diǎn)附近，挖一個(gè)深1米的坑做地層類型確定，做好原點(diǎn)標(biāo)記。測(cè)定原點(diǎn)周圍參照物的方位和距離(以備上鉆前工程時(shí)尋找)，如有障礙需移動(dòng)原點(diǎn)時(shí)，記錄好移動(dòng)方位距離。基本要求4．道路確定。井位確定后，對(duì)沿途路線、高壓電線、通訊等沿線線路和橋涵做現(xiàn)場調(diào)研，做出是否能保證拉運(yùn)設(shè)備的車輛安全通過的結(jié)論，如有電線低、橋涵負(fù)荷不了的情況，現(xiàn)場確定升線改路等可行性方案。用車輛里程表測(cè)定各段的里程，繪制路線圖做出里程標(biāo)識(shí)和拐彎標(biāo)識(shí)。基本要求5．對(duì)周圍的環(huán)境調(diào)研。對(duì)周圍的水源、住宿、停車、購物、醫(yī)療條件、路線距離做調(diào)查記載描述。6．對(duì)當(dāng)?shù)赝ㄓ崡l件調(diào)研。按有線電話的距離、費(fèi)用和用無線電臺(tái)頻率等有關(guān)事項(xiàng)，到當(dāng)?shù)責(zé)o委會(huì)交涉，比較效果費(fèi)用，確定選擇通訊方式，甲方做特殊要求的除外。7．對(duì)井位所在地的自然環(huán)境條件，各季節(jié)最高、最低氣溫、降雨情況、最大風(fēng)力等相關(guān)環(huán)境資料做調(diào)研采集?；疽?．對(duì)當(dāng)?shù)氐慕煌l件、空運(yùn)、水運(yùn)、鐵路、公路的運(yùn)輸能力，離井位的距離遠(yuǎn)近，運(yùn)輸價(jià)格做調(diào)研采集。9．對(duì)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)用料。水泥、毛石、中砂、鋼筋、貨源、價(jià)格及基礎(chǔ)施工隊(duì)伍用工勞動(dòng)力價(jià)格進(jìn)行收集調(diào)研。10．對(duì)井位所在地的柴油、機(jī)油、汽油、重石粉、土粉等常用消耗材料的市場品種、質(zhì)量、價(jià)格和機(jī)加工能力，做調(diào)查分析，納入踏勘井位記錄。西藏東波

科學(xué)鉆探預(yù)導(dǎo)孔施工山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院匯報(bào)人翟育峰工程名稱大陸科學(xué)鉆探選址與科學(xué)鉆探實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目—西藏阿里地區(qū)東波鉆孔鉆探工程設(shè)計(jì)鉆孔深度

1000米（可能加深）。目的層

穿過F1斷裂。完鉆原則

孔深達(dá)到設(shè)計(jì)孔深或達(dá)到目的層，經(jīng)專家確認(rèn)質(zhì)量指標(biāo)符合要求。完鉆方式

按地質(zhì)要求進(jìn)行。一、工程概況（一）、施工準(zhǔn)備1、鉆孔設(shè)計(jì)（1）鉆孔設(shè)計(jì)依據(jù)① “大陸科學(xué)鉆探選址與科學(xué)鉆探實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書.② 阿里礦區(qū)的地理和地質(zhì)概況；③ “大陸科學(xué)鉆探選址與科學(xué)鉆探實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)招標(biāo)文件及其補(bǔ)充材料；④ 阿里礦區(qū)鉆孔地質(zhì)設(shè)計(jì)。即與工程設(shè)計(jì)有關(guān)部分，如：主要巖性，破碎帶、斷裂帶、易坍塌層位置預(yù)測(cè)，地層傾角及變化范圍預(yù)測(cè)，復(fù)雜情況提示等資料；⑤ 該區(qū)先前施工的鉆孔、測(cè)井、完鉆等資料；⑥依據(jù)羅布莎科鉆孔施工中遇到的主要困難二、鉆孔施工過程（2）、鉆孔結(jié)構(gòu)根據(jù)以上設(shè)計(jì)依據(jù)，鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：序號(hào)孔徑（mm）孔深（m）備注115020213050311010049550057510002、主要鉆探設(shè)備（1）、鉆機(jī)鉆機(jī)采用的是XY-5鉆機(jī)

鉆桿直徑（mm）：

普通型回轉(zhuǎn)器：

￠50￠60

大通徑回轉(zhuǎn)器：

￠89

鉆進(jìn)深度（m）：

10001500

扭矩（kN.m）：

0.395.64

鉆孔傾角：

9080

立軸轉(zhuǎn)速（r/min）：

正：85；166；261；294；355；577；906；1232

反：65；225

立軸行程（mm）：

500

立軸最大起重量（kN）：

135

卷揚(yáng)單繩最大起重量（kN）：

40

后退油缸移動(dòng)行程（mm）：

450

外型尺寸（L*W*Hmm）：

3190*1495*2140

主機(jī)質(zhì)量（kg）：

3500

配備動(dòng)力：

電動(dòng)機(jī)：

55kW1470r/min

XY-5鉆機(jī)的技術(shù)性能參數(shù)采用“人字型”鉆塔鉆塔“人字型”鉆塔技術(shù)參數(shù)鉆塔型號(hào)額定載荷(KN)有效高度(M)跨度(M)二層臺(tái)高度(M)天車輪數(shù)鉆塔重量(KN)“人字”1009.04.56.0325泥漿泵采用的是BW250型泥漿泵泥漿泵泥漿泵型號(hào)BW-250型式臥式三缸往復(fù)式單作用活(柱)塞泵行程（mm）100缸徑（mm）￠80￠65（另購配件）流量（L/min）2501669060145965235取心絞車采用S3000型取心絞車型號(hào)

外形尺寸（mm）重量（kg）

鋼絲繩最大直徑（mm）鋼絲繩長度（m）配套動(dòng)力S30001460*880*11504008300011kw電機(jī)取心絞車技術(shù)性能參數(shù)發(fā)電機(jī)組采用WD-615發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)組技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）最大功率（kW）常用功率輸出(kW)轉(zhuǎn)速r/min吸氣方式燃油箱容量（L）標(biāo)配重量（kg）標(biāo)配尺寸（mm）WD615.61CD1002001171500增壓8019652376*990*1349（6）、主要鉆探工具名稱規(guī)格數(shù)量名稱規(guī)格數(shù)量鉆具Φ1463套套管Φ14650Φ1303套Φ127100

Φ1103套Φ108200

S955套Φ89500S7510套鉆桿S951000米糾斜鉆具LZ型連續(xù)造斜器1S751500米內(nèi)管總成S955Φ50200米S755機(jī)上鉆桿Φ735根

鉆前工程主要包括設(shè)備人員運(yùn)輸、道路修整、鉆孔場地平整及開挖、鉆探設(shè)備基礎(chǔ)修筑或鋪墊及井場排水系統(tǒng)等幾個(gè)方面。