SLT291水利水电工程钻探规程条文说明.docx

SLT291水利水电工程钻探规程条文说明.docx

《SLT291水利水电工程钻探规程条文说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SLT291水利水电工程钻探规程条文说明.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

SLT291水利水电工程钻探规程条文说明

中华人民共和国水利行业标准

水利水电工程钻探规程

SL/Txxx－20xx

条文说明

目次

3

基本规定..............................................................................................................

4

4

准备工作..............................................................................................................

5

4.1

组织策划.......................................................................................................

5

4.2

钻进方法的选择...........................................................................................

5

4.3

设备机具的选择与使用...............................................................................

5

4.4

作业准备.......................................................................................................

6

5

钻探方法与工艺..................................................................................................

7

5.1

硬质合金钻进...............................................................................................

7

5.2

金刚石钻进...................................................................................................

7

5.3

绳索取心钻进...............................................................................................

8

5.4

金刚石复合片钻进.......................................................................................

9

5.5

冲击钻进.......................................................................................................

9

5.6

液动冲击回转钻进.....................................................................................

10

5.7

空气潜孔锤钻进.........................................................................................

10

5.8

其他钻进方法.............................................................................................

10

6

定向钻探与定向取心........................................................................................

12

6.1

定向钻探.....................................................................................................

12

6.2

定向取心.....................................................................................................

13

7

水域钻探............................................................................................................

16

7.1

一般规定.....................................................................................................

16

7.2

漂浮钻场.....................................................................................................

16

7.3

架空钻场.....................................................................................................

17

7.4

冰上钻探.....................................................................................................

17

8

冲洗液和护壁堵漏............................................................................................

18

8.1

冲洗液.........................................................................................................

18

8.2

护壁堵漏.....................................................................................................

18

9

钻孔取样............................................................................................................

20

9.1

土样采取.....................................................................................................

20

9.2

岩心采取.....................................................................................................

21

9.3

岩心（样）保护.........................................................................................

22

9.4

水文地质观测与水样采取.........................................................................

22

10

孔内事故预防和处理......................................................................................

23

11

钻探质量与验收..............................................................................................

24

11.1

钻探质量...................................................................................................

24

11.2

钻探验收...................................................................................................

24

12

安全生产..........................................................................................................

25

12.1

一般规定...................................................................................................

25

12.2

钻场安全规定...........................................................................................

25

12.3

钻进过程安全规定...................................................................................

25

12.4

水域钻探安全规定...................................................................................

25

3基本规定

3.0.1钻探口径系列是钻探工程最基础的规定，根据现行国家标准《地质岩心钻探钻具》（GB/T

1690－2014）的规定，为了统一钻孔公称口径，结合水利水电工程钻探实践现状，钻孔公称

口径系列为30mm、38mm、48mm、60mm、76mm、96mm、122mm、150mm。

公称口径只代表理论钻孔口径尺寸，以便于统一钻具的规格系列，实际的钻头、扩孔

器外径尺寸可根据不同的钻进方法和地层情况在合理范围内确定。

3.0.2钻孔直径应满足钻探技术要求，目前各规范的要求总体一致。

3.0.3钻孔深度分类的目的在于统一水利水电工程钻探孔深标准，便于针对不同深度选用相

应的设备、方法、工艺，确保钻探质量与效益。

3.0.4GB/T9151中规定，地质岩心钻探岩石可钻性是岩石被碎岩工具钻碎的难易程度，即

岩石的抗钻性能，与岩石的强度、硬度、弹塑性、研磨性和结构特征相关。

测定岩石可钻性的方法还有微钻法、破碎比功法、切槽法等，其指标也可作为确定岩石可钻性级别的参考。

3.0.5GB/T9808规定了钻探用无缝钢管的代号、订货内容、尺寸、外形、重量、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量说明书。

3.0.6水文地质试验钻孔应采用清水钻进，孔底沉淀物厚度不应大于10cm，松散地层宜采

用跟管钻进。

3.0.8钻探是勘察的基本工作，多数情况下物探、原位测试、取样试验工作也要密切配合，

通过合理布置钻探、物探工作，并综合利用，可以降低成本，提高效率。

3.0.9勘探作业单位是直接从事钻探作业的主体。

为劳动者配备必要的劳动防护用品，是国

家劳动法和职业健康安全管理体系的基本规定。

3.0.10注意保护和有效利用土地资源，尽量利用已有道路，减少占用耕地、农田、林带。

终

孔后应恢复占用的农田、耕地和植被。

保护好工作及生活的生态环境。

4准备工作

4.1组织策划

4.1.1钻探项目组织实施前，通过资料收集和实地踏勘工作，摸清摸全项目各方面具体情况，是编制项目钻探作业计划的前提条件。

资料收集的渠道包括：

互联网信息、交通地图、区域地形图、地质勘察技术大纲、前期勘测地质报告、其他与工程有关的各类资料等。

实地踏勘的方式包括：

现场探查、照像摄影、上门走访、问询调查、通讯联系、接触

沟通、洽谈商议、了解询价等。

通过踏勘所获取的真实准确情况，是修路平钻场、设备搬迁、水管架设线路、占地及农作物赔偿、供水供电、生活住宿等方面的准备工作，制订和落实具

体解决方案的依据与基础。

重要钻孔主要包括：

控制性钻孔、深孔、特别复杂地层钻孔、重要孔内试验内容钻孔等。

特殊钻孔主要包括：

新工艺新器具研发试验钻孔、新技术新方法推广应用钻孔、特殊试验内容或要求钻孔、倒垂孔、水平孔、斜孔等。

专项作业方案，是实施每个重要钻孔及特殊钻孔的具体方案，是保证钻孔达到钻探任务书中各项重要及特殊要求的工作方法和技术措施。

4.1.2钻探作业计划，是整个项目钻探技术工作和管理工作具备计划性、可行性和先进性的指导文件，是整个项目对钻探质量、进度、安全、成本各方面保障的工作要求。

4.2钻进方法的选择

4.2.1常用钻进方法可根据碎岩工具不同划分，称为硬质合金钻进、金刚石钻进、复合片及

聚晶金刚石钻进；或可根据碎岩方式不同划分，称为冲击钻进、回转钻进和冲击回转钻进；

也可将上面两种划分法混合起来，称为硬质合金回转钻进、金刚石回转钻进、硬质合金冲击回转钻进、金刚石冲击回转钻进等。

4.3设备机具的选择与使用

4.3.1钻探设备选择与配置，还需兼顾考虑利于拆卸和搬运、利于易损件及配件的购置和零

部件的更换维修等因素；钻探机具的选择与配置，还需兼顾考虑适应可能采取的钻进方法变换需要。

3除规定的一般散装钻机的钻架类型，另有整体式钻探机组、配有桅杆式钻架钻机、

车装式钻机、履带式钻机等，属于各种整体钻机自带式钻架，其安装和使用要求应按此类整体钻机的相关使用规定执行。

4附属设备包括：

泥浆搅拌及处理设备、小型发电设备、拧管机、电焊机、切割机、小型机械检修设备、钻探工艺所需专用设备和其他满足钻探特定需要的专项设备等。

5目前可供选择的地质钻探取心钻具与钻头种类较多，宜优先选择使用技术性能可靠、确保取心质量满足要求、钻进效率和经济效益好的钻具组合。

4.4作业准备

4.4.1修建钻场应符合下列要求：

1确定钻场和孔位，还需兼顾考虑尽量减小不利地形地貌自然条件的影响，

尽量不占或

少占农作物用地、不损坏或少损坏农作物等因素。

2场地面积在满足钻探作业需要的前提下，需考虑尽量减少平场修筑工作量，设备布置方式与方位宜兼顾考虑安全、便利和工作习惯。

4斜坡上采用填方修筑的钻场，钻架支腿或塔基位置应选择避开安装在填方部位，若确需布置在填方部位，必须采取可靠的加固措施。

4.4.3钻探设备安装和拆迁应遵守下列规定：

3随着水利水电工程钻探设计钻孔深度的不断增加，优先选择使用轻型、中型甚至大

型钻塔，有利于提高上下钻和立放钻架过程的操作安全。

钻塔特别是大型钻塔的安装、使用、拆卸过程，应严格执行钻塔使用说明书的各项技术要求和安全规定。

4钻塔配备的活动工作台的配置、安装和使用，应严格遵守相关的技术要求和安全规定。

钻塔应按规定的标准进行配置和安装避雷装置。

7人工搬运设备器材的道路条件应能满足设备器材中最大部件的顺利通过。

指挥人力

搬运设备器材，应注意多人合力搬运时的相互配合，特别是起肩、落杠、转弯、过坎、上坡、下坡时人员之间的动作协调。

禁止向山下及坡下采用抛掷或滚放的方法搬运设备器材及物资

用品。

8开钻前的技术检查可由钻探机组的机长负责组织，安全检查验收宜由项目钻探作业计划中安全管理规定所要求的相关人员负责组织。

5钻探方法与工艺

5.1

硬质合金钻进

5.1.1

岩石可钻性分级见本规程附录

A。

5.1.2

根据GB/T9808-2008附录A的规定，将原规程钢材牌号

DZ－40调整为牌号ZT380。

5.1.3

表5.1.3-1、表5.1.3-2和表5.1.3-3参照《地质工程钻探工艺与技术》（中南大学出版

社，2008）进行修订。

在钻进过程中，用以衡量回转速度的指标有：

转速（n）、线速度（v）。

两者的关系是：

v

式中：

v——钻头切削具的线速度，m/s；

n——钻头每分钟转速，r/min；

D——钻头直径，m。

πDn

（5.1.1）

60

线速度（v）直接反应了切削具运动的快慢，消除了钻头直径大小的因素，为一个经验

取值。

但通常表示切削具运动快慢的指标，仍用转速（n）来表示直径一定时钻头旋转的快慢。

可钻性达到8级及以上的岩层，由于硬质合金钻进效率低，同时，随着金刚石钻进普遍应用，这类岩层均采用钻进效率更高的金刚石钻进。

5.1.4采取岩心时，如果用钢粒作卡料，钢粒掉到孔底，会造成下回次硬质合金钻进硬质合金块损坏。

5.2金刚石钻进

5.2.1金刚石钻头的选择：

目前金刚石钻头品种规格越来越多，规程中只能作原则性的规定，选择时还应看厂家的说明书。

金刚石钻头在选用时，还应考虑金刚石的品级和浓度。

金刚石品级高时强度高，可以降低浓度使金刚石用量减少，可增大底刃的压力，从而适应坚硬岩层的钻进。

表镶金刚石钻头对胎体无太大的选择、孕镶金刚石钻头工作原理类似砂轮片的工作原

理，金刚石需要保持自锐和更新，所以，选择金刚石品级和胎体的硬度与耐磨性时要与岩层的特性相适应。

扩孔器的选择和使用：

扩孔器起到扩大孔径和扶正钻头的作用。

扩孔器上的切削材料

只要求底刃工作而不要求侧刃工作，侧刃只要求有高的耐磨性就可以了。

保持扩孔器的直径即保持了钻孔的直径，使钻孔在更换钻头后能保证钻头顺利下到孔底。

由于扩孔器的作用，

起钻时增大了钻具与孔壁之间的过水断面，从而可以减少抽吸力，有利于孔壁稳定。

基于上述理由，扩孔器应比钻头直径大0.3mm～0.5mm或在破碎岩层中，扩孔器直径可加大至1.0mm。

一般地说，扩孔器的寿命应大于钻头寿命的3倍以上，在选择扩孔器时，应当注意到这一点。

5.2.3金刚石钻进技术参数主要包括钻压、转速、泵量和泵压，它们既是独立的，又是相互关联的。

操作者要统筹兼顾，才能达到效率高、质量好、成本低、事故少，收到最佳经济效

益。

钻压和转速的乘积与消耗功率成正比，机械输出功率只能基本保持一个常值。

在一般情况下，首先要保证钻压，然后再调整转速。

强烈振动会造成功率消耗增加，岩心质量降低，

钻头大量消耗，是金刚石钻进的大忌。

调整钻压与转速是消除强烈振动的措施之一。

钻压与

转速还间接与泵量和泵压有联系，加大钻压与转速的同时，也应增大泵量与泵压。

泵量与泵压，如果一切外界条件不变，则增大泵量就会增大泵压。

在实际生产中，二者都要保持在一

定范围，这需要调整钻具钻构、钻头水口的数量与大小、扩孔器形状与规格等。

钻头破碎岩石无论采用何种形式，都必须加一定的钻压。

钻压的大小应根据岩石的硬

度，钻头唇面积，金刚石的粒度、品级、数量等进行选择。

表镶钻头按每粒金刚石压力为15N～20N计算，在坚硬完整岩层，金刚石品级高、颗粒大，应用较高钻压。

钻进过程中，

随着金刚石尖棱的磨钝，钻压应逐渐加大。

孕镶钻头钻压按单位面积钻压4MPa～8MPa计算。

水利水电钻探多为浅孔，钻进中加大钻压往往使钻机被顶起来。

为解决这种情况，应在钻场

上增加重量的办法，比如采用钻架压住钻场，钻杆、套管或其他重物堆放在钻机两侧等措施。

钻压通过钻机压力表反映，因此要随时检查压力表是否完好。

钻压在计算时，要考虑加入其

损失值。

如钻杆受力弯曲而在孔壁消耗的摩擦力，每百米约为500N,孔深200m后不再增加。

又如冲洗液压力对孔底的反作用力使钻压损失约为1000N。

钻压过小会导致钻速过低、钻头

晃动，使金刚石出刃被打光，出现孔壁变大、岩心变细现象。

钻头的转速与钻进效率有着直接的关系，在一定范围内转速越高效率也越高，但是转

速的提高又受到功率、钻具强度和振动等的限制。

钻头的转速通常可以按钻头的外侧线速度

进行计算，表镶金刚石钻头的线速度范围为1.0m/s～2.0m/s，孕镶金刚石钻头的线速度范

围为1.5m/s～3.0m/s。

从排岩粉的观点来看，泵量越大越好。

钻速高时，所产生的岩粉粗而多，为避免岩粉的二次破碎而影响时效、质量和成本，应当选用较大的冲洗液量。

但在孕镶金刚石钻进时，

金刚石要保持一定的自锐性，这与孔底岩粉的多少有一定的联系，孔底岩粉少自锐性就差，

所以泵量太大也是不可取的。

理论研究表明，钻头内外侧保持约0.3MPa的压强差，可保持水口处的冲洗液流速，并保证部分冲洗液流过金刚石刃部，从而迅速带走岩粉，并润滑和冷

却金刚石。

水口太大会使钻头内外冲洗液压强差减少，水口过小会影响冲洗液泵量和泵压，所以钻头水口要随着钻头的磨损而修整。

5.2.5金刚石钻进要避免钻具发生剧烈振动，为改善钻具的稳定性，最主要的措施是采用乳化冲洗液，这一点已被公认为金刚石钻进的成败关键。

金刚石钻进浅孔时：

“禁止不停钻倒杆”，这是因为所谓不停钻倒杆是在无加压情况下进行的，浅孔在不停钻倒杆时会产生钻具漂起而造成堵塞或脱落岩心的情况。

5.2.6所谓钻头打滑，是指在坚硬而研磨性小的岩层中钻进时，金刚石产钻头的刃部被打光磨平，金刚石不再破碎岩石和产生岩粉，从而破坏了金刚石的自锐功能的情况，此时钻头不

进尺，孔内无岩粉，也不会发生烧钻事故。

防止钻头打滑的措施是基于三个方面的原理制定的：

①增大金刚石刃部对岩石的破碎

作用力，包括增大钻压、提高金刚石品级、减少金刚石数量和面积等；②提高金刚石的自锐

性或加以磨锐，包括改变泵量、改变胎体性能、冲洗液中加以研磨颗粒及用砂轮片磨锐等；

③改变切削具破碎岩石的方式，目前主要是采用孔底冲击回转钻进，这是充分利用岩石抗压

强度高而抗冲击强度低的这种特性，从而保持切削具的破岩。

5.2.7大口径金刚石钻进钻孔口径有426mm、529mm、630