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  5.4.1.4钻进过程中应经常检查冲洗液技术性能,不符合要求时应及时调整或更换。

  5.4.1.5钻进过程中,遇到岩层变化或非均质岩层时,应及时调整钻进技术参数,控制好钻进速度。

  5.4.1.6钻进过程中,禁止随意提动钻具。

遇岩心堵塞情况时,可上下轻微活动钻具,处理无效应尽早提钻。

严禁在大钻压情况下长时间硬磨。

  5.4.1.7下钻时应配好机上余尺,严禁在回次进尺中途将钻具提离孔底加钻杆。

  5.4.1.8在易超径地层中施工,钻孔设计时应采取防超径措施(在裸眼孔径大于钻杆外径1.3倍时视为超径)。

在施工过程中,若在某同一孔段经常发生钻杆折断事故时,应及时采取措施进行处理。

 二、复杂岩层钻进

  5.4.2.1遇复杂岩层应选用外径超规格尺寸的钻头,或调整钻头与钻杆的级配,增加钻杆与孔壁的环状间隙。

  5.4.2.2为了防止岩心堵塞,允许卡簧内径小于钻头内径0.1mm~0.2mm,卡簧座底端与钻头内台阶的距离亦应适当调小。

  5.4.2.3应严格控制钻具的升降速度。

在钻具接近钻孔底部时应匀速下降,在需要连同内管提升时,提升速度应降低。

  5.4.2.4应严格控制回次进尺长度。

严格执行回灌措施。

  5.4.3硬而致密的弱研磨性(打滑)岩层钻进

  5.4.3.1选用胎体硬度HRC20~25和浓度小于75%的孕镶钻头。

  5.4.3.2适当加大钻压,迫使胎体磨损和金刚石出露。

待钻进正常后应随即将钻压恢复正常。

  5.4.3.3适当减小泵量,借孔底增加的岩粉来加速胎体的磨损,促使金刚石出刃。

  5.4.3.4在冲洗液中添加摩擦剂,增大钻头与孔底的摩擦,促使金刚石出刃。

  5.4.3.5上述方法处理无效时,将钻头提到地面,对胎体进行喷砂、砂轮打磨、砂子研磨、酸腐蚀等,使金刚石出刃后再下人孔内。

  5.4.3.6选用金刚石冲击回转钻进方法或单管薄壁钻头。

 

  5.4.5预防岩心堵塞的措施

  5.4.5.1应严格控制、精确调节卡簧、卡簧座与钻头的配合尺寸。

  5.4.5.2钻进遇水膨胀、节理发育等易堵地层时,应采用内径较小、补强较好的钻头,使岩心较顺利进入内管。

  5.4.5.3为使较破碎岩心能够平滑、顺利地进入内管,内管可以涂适宜的润滑脂或采用镀铬内管。

  5.4.5.4采取相应的减震措施,减少由于震动造成岩石破碎而引起的堵塞。

  5.4.5.5钻进时禁止随意提动钻具。

“开”、“关”车应平稳,钻压、泵量要均匀。

三、钻进操作注意事项

  6.1.4.1在下孔前,应严格检查硬质合金钻头的镶焊规格、质量,不合格者禁止下人孔内。

  6.1.4.2当钻具下人孔内距孔底0.50m时,应轻压慢转,并以大泵量冲孔,缓慢扫到孔底。

  6.1.4.3钻头扫到孔底后,应轻压慢转钻进5min~10min,再逐步调整到正常钻进技术参数。

  6.1.4.4正常钻进时,应保持均匀加压,不应无故提动钻具。

当孔内发现异常时,应随即判明原因,及时处理。

  6.1.4.5扫孔、开始正常钻进或倒杆后开始钻进时,钻具应在减压状态下开车,以避免造成钻杆折断事故。

钻进硬岩在钻压不足时,严禁采用单纯加快转速的做法,以避免硬质合金过早磨损。

  6.1.4.6钻进松软岩层时,应适当增加泵量以及时清除孔内岩粉。

应合理选择钻头形式和钻压。

钻进遇水膨胀的松软岩层,应采用肋骨钻头,以增大孔壁与钻具间的环状间隙。

发生“蹩泵”现象处理无效时,应立即提钻。

  6.1.4.7在松软岩层中采用肋骨或无岩心钻头钻进时,回次初始,应慢速扫过上回次钻进的孔段,以修整孔壁,保持孔径一致。

当钻进砾岩、破碎岩层或裂隙岩层以及硬岩层时,应使用底出刃较低的钻头。

相邻回次的钻头切削具内外径出刃应保持基本一致。

  6.1.4.8应保持孔底干净,当孔底残留硬质合金较多时,应专门捞取或磨灭;

当孔底残留岩心超过0.30m或岩心脱落时,应使用旧钻头进行捞取或处理。

  6.1.4.9下钻遇阻或采取岩心时,严禁猛墩钻具。

  6.1.4.10由钢粒钻进换用硬质合金钻进时,应先捞净孔底残留的钢粒。

  6.1.4.11应合理掌握回次钻程,严禁“打懒钻”,以避免钻头外径磨损过度,造成下回次新钻头扫孔、旧钻头钻进的不合理现象。

四、无岩心钻进

 1、钻头的选择

  ①钻进可钻性为1~3级岩石,可使用矛式或三翼锥形钻头。

  ②钻进可钻性为4~5级岩石,可使用三翼平底钻头或三牙轮钻头。

  ③钻进可钻性为6~7级岩石,可使用三翼钻头或复合片钻头,金刚石无岩心钻头等。

2、钻进技术参数

  ①钻压:

应根据岩石可钻性、钻具组合、钻头类型及钻头直径等因素综合考虑。

一般使用三翼钻头钻压为120N/mm~200N/mm(钻头直径,下同);

使用三牙轮钻头钻压为350N/mm~500N/mm;

使用金刚石无岩心钻头钻压为390N/mm~470N/mm;

使用复合片钻头时,一般钻压为800N/片~1000N/片。

  ②转速:

应根据岩石可钻性、钻头直径及岩石完整程度等条件选择,一般采用150r/min~300r/min。

  ③泵量:

应根据孔径、钻速及孔壁情况选择,一般为100L/min~250L/min。

3、钻进操作注意事项

  ①钻进时,应使用钻铤或加重钻铤加压,其总质量应超过所需钻压的30%。

  ②为防止孔斜,应采用带防斜装置的钻具钻进。

  ③注意检查钻头水眼畅通情况及钻头侧刃磨损情况,不合格者严禁使用。

  ④钻进时注意观察泵压及孔口返水等情况,发现异常应及时处理。

  ⑤保持冲洗液良好性能。

提钻时应进行回灌。

  ⑥提钻和加钻杆(加尺)前,应酌情进行冲孔作业,保持孔内清洁,防止卡、埋钻事故。

7冲洗液与护壁堵漏

  7.1冲洗液的选择

  7.1.1应根据地层、岩(矿)性质、地下水情况、钻进方法、钻孔深度及工程要求选用不同类型的冲洗液。

  7.1.2钻进完整、孔壁稳定的地层,可采用清水作冲洗液。

金刚石钻进、斜孔、定向孔和深孔应加入润滑剂减阻。

  7.1.3钻进较完整、轻微水敏性地层应采用低固相或无固相冲洗液。

  7.1.4钻进蚀变严重、水敏性强的岩层(如糜棱岩、千枚岩、泥页岩),应在冲洗液中加入适量的防塌抑制剂。

  7.1.5钻进岩盐、芒硝、钾盐、天然碱等水溶性地层,应选用饱和盐水等强抑制性冲洗液。

7.1.6钻进中地层发生漏失或涌水,应根据压力平衡钻进技术,采用低密度冲洗液(如泡沫泥浆、充气泡沫冲洗液等)或加重泥浆

  7.5堵漏

  7.5.1漏失层判断

  7.5.1.1发现漏失后,提钻检查取出的岩心是否存在松散、孔隙、裂隙、溶隙、节理发育等现象,结合水文地质情况,判断地层类型属于含水层、漏失层或原漏失孔段再次漏失。

  7.5.1.2提出全部钻具后,用测钟测量孔内稳定水位,判断漏失层。

  a)孔内无稳定水位,则漏失层是孔底的非含水层;

  b)孔内稳定水位与漏失前静(地下)水位一致时,则漏失层可能在孔底,也可能是原漏失层发生再次漏失;

  c)孔内稳定水位低于静(地下)水位时,表明漏失层在孔底;

  d)孔内无含水层,稳定水位在原漏失层之下时,表明原漏失层再次漏失,新钻井孔段没有漏失。

  7.5.1.3准确记录提出钻杆的湿痕位置,其深度就是钻井时的动水位。

  7.5.1.4有条件的施工单位可以采用专用测漏仪(压力传感器、旋转叶片流量计)或物探仪器(井温测试、放射性示踪原子测量、电阻测量)来判断漏失层位置。

  7.5.3堵漏方法

  7.5.3.1随钻堵漏法

  a)桥接堵漏材料,亦称惰性材料,对冲洗液无明显的化学作用的材料都可以使用。

包括颗粒状、纤维状和片状三种类型材料。

常用的有核桃壳、珍珠岩、沥青、锯末、棉籽壳、云母片、塑料片等,粒状规格为4目~20目粗、中、细三级,纤维状4目~40目四级,片状4目以下,厚度在0.01mm~0.25mm范围。

根据孔内漏失速度和裂隙大小,将三种不同规格材料在水源池内与冲洗液搅拌均匀经泵送入孔内循环封堵,加量1%~3%。

  b)单向压力暂堵剂,短棉绒纤维和木质纤维经化学处理的堵漏剂,经泵送入孔内循环封堵,加量1%~3%。

  7.5.3.2用PHP处理的无固相或低固相冲洗液漏失时,可增加PHP浓度至0.5%~1%,然后再加入CaCl、石灰或水泥使之胶联,漏失严重的可加入部分惰性材料,如锯末、石棉、棉籽壳等。

  7.5.3.3水泥护壁堵漏

  a)应优先选择速凝、早期强度高、密度低的硫铝酸盐水泥或矿渣、火山灰硅酸盐水泥,也可用普通硅酸盐水泥加速凝剂或早强剂;

  b)应经过室内小型试验,确定配方和外加剂加量,现场施工前必须做复查试验。

试验内容包括初凝和终凝时间、流动度、可泵期、抗压强度和水灰比;

  c)根据漏失情况,确定光钻杆下入深度。

钻杆下端应下在漏失层的中部或下部,精确计算水泥浆流出钻具到达漏失层的时间,然后缓慢上提钻具,并逐步替浆,控制在漏失层之上10m~15m替完,再开泵冲洗;

  d)隔离液与替浆液一般用现场冲洗液,如果灌注柴油、水泥、膨润土软泥(比例为1.5:

1:

1)时.必须使用柴油与水隔离开。

柴油在钻杆内的长度视漏失层深度保持在30m~50m;

  e)应根据水泥浆配方性能,其候凝时间一般在8h以上。

扫水泥塞后试压,发现漏失应重新灌注;

应准确、详细记录灌注水泥过程中的各项数据(注人量、顶替量、返出量),以备检查;

  f)因孔内地层压力过低或无压力而导致堵漏失效,可加入能够降低水泥浆密度的惰性堵漏材料,如火山灰、微硅等。

  7.5.3.4袋式堵漏

  a)复合堵漏袋:

较大裂隙漏失可根据孔径做成≯50mm~200mm、长0.5m~2m的堵漏袋或香肠式串联袋使用。

袋内装快干水泥,黏土球,堵漏丸、片,从孔口投入,或用绳索下放至漏失层,用尖钻头下钻挤压堵漏材料到漏失通道内架桥,然后再注水泥充填缝隙;

  b)大型尼龙袋:

钻遇较大溶洞、裂隙或暗河时,堵漏袋面料为薄而富有弹性的尼龙布,袋子制作成两头小中间大,缝接牢靠,应能承受1.5MPa~2:

MPa的压力。

袋长视溶洞、裂隙长度,一般为3m~7m、直径0.4m~1.5m,用带销钉的钻具下放至孔内,立于溶洞的底与顶部。

然后经钻杆灌注袋能容纳的水泥浆量,提钻剪断销钉,候凝8h~10h,水泥浆硬化后扫孔。

  7.5.3.5应用清洁的水配制水泥浆,水温不应超过30℃。

灌注时应根据气温高低选择水灰比,见表34。

使用地勘水泥,应用减水剂调节其流动性及可泵期。

7.5.3.7灌浆前应充分做好准备工作,灌浆时不应间断,全部灌浆量应一次灌完。

  7.5.3.8灌浆前应事先计算并准备出替浆量(清水),待灌浆完毕后,应立即按量泵人,然后徐徐将钻具提离浆面10m左右开泵清洗管路。

  7.5.3.9漏失处理完毕,应重新调整冲洗液性能后再恢复正常钻进。

 7.6套管

  7.6.1在钻进不稳定地层,或遇到裂隙,溶洞,暗河,含承压水、气的地层,不能继续使用冲洗液钻进时,或因钻探施工技术需要时,应及时下入套管进行隔离。

  7.6.2下管前,应采用同径钻具导向,换径钻进3m~5m,并彻底清理孔底;

并先用较长(不短于7m)同径钻具进行探孔(大口径钻孔,钻具不应短于10m)。

  7.6.3下管前,应对要下人孔内的套管、套管丝扣、接头进行检查,不合格者禁止下人孔内。

同时准备齐全下管所用工具。

  7.6.4下管前,应准确丈量每根套管长度,编号排队,并记录在原始班报表中。

  7.6.5下管时,套管下部应安装套管鞋或木引鞋;

每个套管丝扣均应涂抹松香等密封防脱扣材料。

应优先选用反(左)丝的套管丝扣连接方式。

  7.6.6下管时应严格控制下管速度;

中途遇阻应提出套管,重新通孔,严禁采用冲击或开车强力扭转处理。

禁止使用管钳拧卸套管。

  7.6.7为便于起拔,应在下入的套管外壁涂抹黄油类润滑剂;

对可能起拔困难孔段的套管,可加缠一层PVC塑料薄膜,并在其外再涂抹一层黄油类润滑剂;

泵人套管与孔壁环状间隙中的泥浆应具备良好润滑性能。

  7.6.8套管下端应座在坚硬或较坚硬、完整的岩层上,其下端应以黏土或水泥封固2m以上;

套管与孔壁间应灌满泥浆;

套管上端(或孔口)应用黏土、水泥严密封闭,并固定牢靠。

  7.6.9一次下入套管数量较多,超过升降机提升负荷时,应在套管内适当部位架设浮力塞。

  7.6.10下套管后严禁立即采用钢粒钻进,以防发生卡钻事故。

  7.6.11套管下完,所下套管不准备起拔,则应采用标号42.5以上水泥进行固井工作。

  7.6.12起拔套管时,套管数量较多或起拔困难,应采用割管器分段切割后再行起拔。

二、采取煤(岩)心措施

1、金刚石钻进应采用岩心卡簧采取岩心。

应严格控制卡簧尺寸及其配合尺寸,以保证取心质量。

严禁用其他卡料取心,严禁干钻取心。

2、孔口打捞作业顺序:

停车—钻机立轴顶起钻具,离开孔底50mm~70mm—开车,缓慢转几圈,拧(顶)断岩心—升降机拉紧钢丝绳—松开立轴卡盘—提升立轴钻杆—若是双管钻具则提钻;

若是绳索取心钻具,则接着进行:

孔口木马夹持器卡牢钻具—卸开立轴钻杆—孔口安装导向滑轮—下入打捞器—打捞岩心。

顶断岩心后,严禁将钻具再放回孔底试探。

3、打捞器在冲洗液中以1.5m/s~2m/s速度下降,在1000m孔深范围内,当打捞器落在内管总成上端时,可听到轻微的撞击声;

然后应缓慢试提绳索.在确认内管已提动后,方可正常提升。

冲洗液由钻杆中溢出时,说明打捞成功;

否则再次下放打捞器重新捞取。

反复捞取无效则应提钻处理。

4、打捞时应做到“两头慢、中间稳”,即开始提升时慢、按近孔口时慢,中途提升要稳。

一般提升速度为0.5m/s~2m/s。

尤其在地层不稳定的情况下,提升岩心时应及时回灌冲洗液。

5、当内管总成已提到孔口时,应将打捞器与内管总成之间系以安全绳,以防脱钩摔坏和碰弯内管总成。

6、内管总成提出后,应先检查岩心采取情况,在确认外管和钻杆柱内无岩心后,方可把备用内管总成投入钻杆中,接上钻杆开泵压送(一般90L/min)。

注意观察泵压表,当泵压明显升高时,说明内管总成已到达外管预定位置,此时应减少泵量至正常,待泵压正常后,方可开始扫孔钻进。

严禁过早扫孔钻进,防止内管总成不到位,造成打“单管”。

7、遇地层严重漏失、孔内没有水位时,应采用打捞器的脱钩装置,将内管总成送人孔内,或用机上钻杆对准孔口,泵人适量的冲洗液,然后尽快投入内管总成。

严禁干孔直接投入内管总成。

8、当打捞内管遇阻时,不应强拉硬拔,应先脱卡,提出打捞器,再分析原因,对症处理。

9、发现钻杆折断、脱扣后,不准投放打捞器捞取内管。

10、提出内管后,发现岩、煤心缺失或脱落时,应首先检查内管总成,分析原因,妥善处理。

若发现岩心全部脱落,则应提钻处理。

11、钻具下至孔底后方准投放内管总成,严禁内管与钻具同时下入孔内。

12、打捞岩心前应适当冲孔,以保持孔内清洁。

13、应严格执行“三打捞”制度,即岩心堵塞(蹩泵)、钻速缓慢或突然加快、残留岩心超过0.3m时,应打捞内管。

14、孔内残留岩心长度超过0.2m时应专门捞取。

9.3.1提高岩(矿)心采取率的措施

  9.3.1.1应根据施工矿区地质条件、岩矿层的物理机械性质,正确选择取心操作工艺、取心器具、钻进参数和冲洗液类型。

  9.3.1.2下钻前应对取心器性能进行全面检查,取心器应单动灵活、水路畅通、半合管封闭严密可靠、钻头切削具出刃锋利、各种间隙匹配合理。

使用后应检查、清洗、注油。

  9.3.1.3任何情况下,回次进尺长度不应超过岩心管有效容纳长度。

禁止使用已弯曲的粗径钻具。

  9.3.1.4钻进取心困难的岩矿层时,应适当控制转速、压力、小泵量,并限制回次进尺时间和进尺长度;

应优先选用金刚石绳索取心钻进工艺。

  9.3.1.5采用卡料卡取岩心时,应根据岩性及岩心长度确定卡料规格及投入数量,并充分冲孔,确保卡取牢固。

卡取岩心时,禁止干钻或猛暾钻具。

  9.3.1.6接到见煤预告书后,钻机应根据煤层情况,研究、制订“见煤”及“打煤”措施。

应严格执行守煤制度及班长负责操作制,各小班应统一操作,禁止各行其是。

  9.3.1.7严格执行“见软就提钻”和“进尺缓慢就提钻”打捞岩心的原则,防止因出现岩心堵塞而把煤层打丢、打薄的情况。

同时切实做好判层记录工作,准确记录见软、见硬的孔深。

煤层第一回次进尺,应控制在0.5m以内。

  9.3.1.8在矿层、矿层顶底板和重要标志层中,岩、矿心没有取上来时应专程捞取。

需要钻进时,回次进尺长度严格控制在0.5m以内。

  9.3.1.9煤层顶板岩石坚硬时应采用金刚石钻头钻进;

严禁采用钢粒钻进煤层顶板;

严禁使用金属卡料卡取煤层顶板岩心;

应捞尽岩心后方可钻进煤层。

  9.3.1.10采用绳索取心钻进煤层顶板时,应确保内管总成到位后才能开始扫孔钻进。

以防造成打“单管”把煤打薄、打丢。

可根据下述方法判断内管总成是否到位:

  a)内管总成配有到位报信机构的,可根据泵压的变化来确定;

  b)内管总成未配有到位报信机构的,将内管总成投入钻杆内后,监听内管到位的撞击声;

  c)用冲洗液压送内管总成时,按孔深、泵量计算内管总成到位时间。

9.3.1.11退出岩心时应细心,防止造成岩心人为二次破碎。

必要时应使用专用工具,如丝杠、水压器等。

取出的岩心应及时清洗干净,自上而下按顺序放入岩心箱内,不得颠倒。

 9.3.2预防钻孔弯曲措施

  9.3.2.1坚持开孔验收制度,确保设备安装质量,“天车、立轴、孔口”三点一线。

严禁使用旷动的立轴导管及弯曲的立轴钻杆。

  9.3.2.2开孔时,应选用锋利的钻头;

随孔深加长岩心管,直至正常长度(一般为5m左右);

随孔深增加钻铤,直至钻铤总质量超过所需钻压的20%~30%为止。

回次结束前,钻头切削具已磨钝时,严禁加压强行钻进。

  9.3.2.3应选择合理的钻具结构与级配。

在保证冲洗液畅通及孔内安全的情况下,尽量选择满眼钻进,优先选用钻铤加压。

力求简化钻孔结构,地层条件允许时,换径后可一径终孔。

  9.3.2.4换径时,应采用外导向钻具,其长度不短于5m。

第一次钻进时,小径岩心管要短(不长于1m);

扩孔时应采用内导向器,并增加粗径钻具长度。

应保证换径、扩孔钻具的同心度。

  9.3.2.5在倾角较大(>

60。

)岩层、破碎带、软硬互层、溶洞、老窑或纵向节理发育的岩层中钻进时,应采用“长、直、厚、重、刚”的钻具和锋利的钻头,并合理控制钻压和钻速。

可采用偏重钻铤防斜。

  9.3.2.6在易斜岩层地区施工,应根据地层、见矿深度等条件合理设计开孔角度和弯曲强度。

已掌握钻孔弯曲规律的矿区应设计定向孔。

  9.3.3钻孔纠斜

  9.3.3.1当钻孔实际轴线的偏离值已超过设计最大允许值时,应进行纠斜。

可根据具体情况,选用倒塔式、悬垂式、铰链式钻具或连续造斜器、陀螺仪等机具。

  9.3.3.2当钻孔局部弯曲很大时,可选用偏心楔、弯接头、螺杆钻、连续造斜器纠斜。

  9.3.3.3纠斜过程中应及时测量钻孔顶角和方位角,并作图计算,做到心中有数。

  9.3.3.4属于因回转产生孔斜的钻孔,可采用反转钻进方法进行纠斜。

  9.3.3.5应选择中硬、完整的岩层作为纠斜起点。

下人纠斜钻具前,应将孔内岩心及岩屑捞取干净,并磨平孔底。

  9.3.3.6纠斜钻具应缓慢下到孔底,先轻压慢转,然后加大压力进行钻进。

钻进中禁止提动钻具。

  9.3.3.7使用偏心楔时,应将其卡牢,防止转动或下沉。

  9.3.4做好简易水文地质观测的措施

  9.3.4.1应严格按照设计要求,及时观测水位及其他应测项目。

  9.3.4.2水位观测的基准点应一致,读数应准确。

  9.3.4.3禁止随意割接水文测绳。

  9.3.5降低孔深误差的措施

  9.3.5.1机场使用的铁尺应保持两端平齐,刻度准确、清晰,并注意经常校正。

  9.3.5.2丈量机上余尺时应停止立轴回转,基准点应一致,准确读取,及时记录。

  9.3.5.3只能使用钢卷尺丈量下入孔内的钻具长度,任何情况下禁止估算。

  9.3.5.4校正孔深丈量钻具长度时只能使用钢卷尺,丈量结果应逐根记录在班报表上。

  9.3.5.5处理孔内事故后必须校正孔深。

  9.3.6做好原始记录的措施

  9.3.6.1记录员应在现场及时、认真地填写好各项数据,禁止下班后追记、补记。

  9.3.6.2班长、机长(或综合记录员)应及时校对原始记录,发现错误及时修正。

  9.3.7提高封孔质量的措施

  9.3.7.1应严格按照封孔设计进行封孔。

一般采用水泥封孔。

应使用合格的封孔材料,如水泥应是标号32.5或以上,过期失效、受潮结块者严禁使用;

水质清洁无污染。

  9.3.7.2应根据所封钻孔实际情况确定封闭方法,如泵送、导管或注送器;

应准确计算出所需封孔材料的数量,备足材料。

  9.3.7.3使用泥浆做冲洗液的钻孔,应根据情况使用清水自下而上冲洗封闭孔段上的泥皮。

  9.3.7.4需要分段封孔时,应选择合适的架桥材料做隔离塞,并将其牢靠

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