钻探现场施工操作规范图.docx

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钻探现场施工操作规范图

为了确保地质勘探质量工作，提高钻探生产技术科学施工，规范钻探工艺生产流程，并促进各勘探项目在施工工期内钻探质量指标完满完成，特制定131队钻探施工流程。

根据我队现参与施工的项目，钻孔类型可分为：

探煤孔、水文孔、水井、井筒检查孔、瓦斯排放孔、煤层气井等，钻探施工工艺流程如下：

钻探施工工艺流程图:

2.钻探施工设计

任务（标）书

1.地质设计

3.定孔

5.搬迁安装

4.修路平场

6.钻前准备

7.开孔验收

8.钻孔施工（开孔-终孔，包括探煤孔、水文孔、水井、井筒检查孔、瓦斯排放孔、煤层气孔等）

9.原始资料交验

10.拆卸搬迁

一、前期工作步骤：

任务（标）书

包括施工目的、任务和技术要求，设计工程量、施工顺序、勘探区内地层及地质构造介绍等。

地质设计

依据地质设计要求编写钻探施工设计，包括设备选择、钻进方法、钻孔结构、钻进工艺、安全质量环保措施等，经主管队长和总工程师审批后，项目部（公司）和钻机必须严格执行。

钻探施工设计

根据地质设计和施工合同，以及选用的施工设备，由钻探、地质及有关部门人员一起进行现场实地踏勘，在不影响地质设计和施工合同的情况下，应综合考虑道路交通、水源、居住及地形地貌等影响因素，为钻探施工创造安全、便利的条件，尽量少占用农田。

同时应防范可能发生的洪水、泥石流、坍塌、滑坡等自然灾害。

孔位一经确定，不得擅自改动。

定孔

简易道路必须满足搬运设备车辆的安全行车要求。

钻场地基应平坦、稳固、安全、适用，需填方时，其填方面积不应超过塔底面积的1／4，地基土层松软时，应采用加固措施，地基大小应满足设备安装和钻探施工的需要。

修路平场

设备的搬迁安装工作应有专人指挥，相互配合，符合《中华人民共和国道路交通安全法》有关规定，严格遵守《煤炭地质钻探规程》（MT/T1076-2008）、《地质勘探安全规程》（AQ2004-2005）和省局《钻探现场安全文明生产标准》（Q/SMDZ001-2009）中的相关规定及要求，严防“三违”现象的发生。

搬迁安装

人员配置、分工及岗前培训，各项管理制度和安全措施的落实，各种材料的准备。

检查好钻具、各类配合接头，配套打捞工具。

作好下井钻具的丈量和记录，准备好各种生产用原始记录表格、报表。

准备足够量的开孔泥浆。

按技术要求调校仪表，保证灵敏准确；高低压管线、油水管线按规定试压合格，保证灵、通,无跑、冒、滴、漏现象。

钻前准备

（1）开孔前，项目部组织安监、生产、地质等相关人员对钻场的安全防护设施、钻塔和机械设备的安装、冲洗液循环系统、各项安全制度的落实、劳动保护用品的配置、材料的准备情况等进行全面检查验收，并对机械设备进行试车运转，检查合格后，填写钻孔开工验收书，若发现问题应及时整改处理。

（2）召开孔验收会，由地质人员介绍钻孔的地质预想柱状、设计目的、岩矿层情况、技术质量要求及终孔层位等；钻探技术人员介绍钻探施工设计和相关的技术要求和措施；安监人员提出安全要求及注意事项；机长提出具体施工方案；最后由项目部下达开孔通知书后，钻机方准开孔施工。

开孔验收

二、各类型孔钻孔施工过程

根据我队参与施工的各类勘探项目，钻孔类型可分为：

煤田孔、水文地质孔、水井、井筒检查孔、瓦斯排放孔、煤层气井等。

选择三翼或刮刀钻头，不取心。

防止孔口塌陷和确保钻孔垂直，对水龙头和高压胶管要用绳牵引或用导向装置将其扶正，钻进过程中要用升降机将主动钻杆吊直，防止主动钻杆倾斜、摆动。

开孔泥浆选用细分散泥浆，钻遇松散沙层时，坚持提钻回灌，钻进参数采用轻压慢转适当的泵量；在严重风化带和卵石层中钻进时要提高泥浆粘度，防止孔壁坍塌，必要时下套管护孔。

1、煤田孔施工过程

开孔

（松散层）钻进

钻压：

根据镶嵌合金型号、数量确定，一般0.5kN-1kN/颗，中硬、完整岩层取大值；较软及破碎岩层选较小值。

转速：

线速度以0.5m/s-2m/s为宜，一般中硬、完整、致密岩层取大值；较软、破碎岩层取小值。

针对不同口径和岩层硬度及产状差异选取不同转速。

泵量：

应满足上返速度的需要，一般以0.1m/s-0.6m/s为宜，钻速快、岩屑颗粒大时选大值，反之可减小泵量。

钻进参数

钻进注意事项

拧卸钻头时要严防牙钳咬伤合金和夹扁钻头；不允许用大锤敲击钻头。

孔内脱落岩心或残留岩心在0.5m以上时，应用旧钻头处理；下钻遇阻不得猛蹾，可用自由钳拧动钻杆或开车试扫。

发现切削具磨钝、崩刃或钻头水口减小时，应进行修磨，符合要求后才能继续使用。

新钻头下孔时，应在距孔底0.5m-1m以上慢转扫孔到底，逐渐调整到正常钻进参数。

钻进中保持压力均匀，不许无故提动钻具，发现孔内有异常，经处理无效应及时提钻。

钻进硬岩层时，严禁在压力不足情况下单纯加快转速。

基岩

（取芯）钻进

1）应根据地层、岩（煤）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。

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。

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。

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。

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。

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。

钻井液的选择

钻机钻进至终孔层位后，由岩心鉴定员到现场进行判层，确定钻进至终孔层位后下达测井通知书，通知测井。

测井前应了解清楚孔内情况和泥浆性能，用原钻进钻具进行通孔，并超过最大测深10m，并采用性能良好的泥浆进行充分冲孔、循环。

下仪器前，应对仪器、电缆（钢丝绳）连接处、绞车制动进行认真检查；下放仪器应均匀、缓慢，中途遇阻应提出仪器重新下钻通孔，并调整泥浆性能，充分冲孔、循环后，再下入仪器。

测井

测井结束后，地质、钻探技术负责人根据测井资料与实际钻探资料的对比，对钻孔质量进行初步验收，包括岩煤采取率、煤层的厚度和深度误差、孔斜、原始资料等，如果偏差超过规范要求，必须采取补救措施。

现场验收

现场验收合格后，由地质鉴定员下达封孔通知书，经项目负责人和监理签字后方可封孔。

（1）封孔应严格按照封孔设计要求进行。

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。

（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。

（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。

（4）需要分段封孔时，应选择合适的架桥材料做隔离塞，并将其牢靠地固定在预定的孔深。

钻具下端水泥浆出口处与隔离塞上端面的距离应控制在0．5m以内。

（5）应严格按照配比，配制封孔水泥浆，水灰比一般为0．5；还应根据所用水泥品种、灌注量大小、天气温度酌情适当调整水灰比。

（6）用水泥浆进行封孔时，其所需水泥量和水量可按公式

（1）和公式

（2）计算：

G水／G灰=m……………..

（1）

G水/r水+G灰/r灰﹦V……………..

（2）

式中：

m——水灰比；

G水——水的质量，单位为千克（kg）；

G灰——水泥的质量，单位为千克（kg）；

r水——水的密度，r水=1；

r灰——水泥的密度，r灰=3.1；

V——需配制的水泥浆体积，单位为升（L）。

（7）应根据孔内水位的高低，计算出并备好所需的替浆水量，以便压送钻杆中的水泥浆液。

严禁以水泵排量和泵送时间估算替浆水量的多少，否则影响封孔质量。

（8）替浆水量按式（15）计算：

式中：

Q——替浆水量，单位为升（L）；

L——钻杆长度，单位为米（m）；

t——孔内水位高度，单位为米（m）；

g——每米钻杆容积，单位为升（L）；

K——地面管路的容积，单位为升（L）。

一般常规钻进地面管路容积为50L～60L，金刚石钻进地面管路容积为40L～50L。

如果采用漏斗灌注法就不必加K（地面管路的容积）。

（9）应在替浆水压送完后，将钻具提出水泥浆面10m～15m，再用清水清洗钻具、水泵等。

（10）封孔注浆过程不应中断，封闭长度在5m以内禁止提动钻具；长孔段、大剂量灌注水泥浆时，可采用边灌注边提升钻具的方法。

但应控制钻具下端不提出水泥浆液面，以保证水泥浆灌注的连续性。

（11）在灌注水泥浆时，应观察孔口返水情况，防止封住钻具。

在封闭层段内，若遇有漏水、涌水、裂隙发育或溶洞时，应先隔离或止水后再进行封闭，并适当加大配比材料系数。

（12）用套管护壁的钻孔，应先封好套管下部各封闭段后再起拔套管。

（13）每一封闭层段应在设计封孔层段顶部采取砂浆样，并装入砂浆样盒保存备查。

封孔作业凡未达到设计要求时，均应补封。

封孔

2、水文地质孔和井筒检查孔施工过程

水文孔和井筒检查孔施工流程基本一样，一般要求全孔取芯，岩芯直径要满足岩石力学样要求。

先采用小径取芯，然后用大径一次或逐级扩孔，满足抽水试验和下止水套管的要求，井筒检查孔孔斜要求较高，钻进过程中必须按设计要求及时做好测斜工作。

施工流程如下：

一开（松散层）钻进

开孔钻进时要加强防斜措施，必要时加上扶正器。

松散层取芯按设计要求进行，沙土层采用冲击取芯或干钻取芯，卵砾石层可采用钢丝钻头取芯。

开孔至见基岩。

钻进方法和工艺与探煤孔一样，但水文孔和井筒检查孔的岩芯采取率要求较高，必须根据地层情况和设计要求，正确选择取芯工艺和钻进参数，严格执行操作规程，保证岩煤芯采取率达到设计要求。

二开（基岩）

钻进

测井

同煤田孔

在松软地层宜选用螺旋翼片钻头（或复合片扩孔钻头），在卵砾石层和基岩中宜选用牙轮扩孔钻头（或潜孔锤钻头）。

扩孔钻头应具有超前导向结构。

钻头选择

钻压：

根据岩性确定，钻头直径单位长度上的压力在第四系沙土地层为0.25kN/cm-0.5kN/cm，在黏土层为0.3kN/cm-0.6kN/cm,在卵砾石层和基岩为0.8kN/cm-1.5kN/cm。

转速：

根据岩性和钻头直径确定，一般以钻头外沿的线速度表示，黏土层为1.5m/s-2.5m/s，沙土层为1.5m/s-2m/s，卵砾石、破碎地层为0.6m/s-1m/s。

泵量：

尽可能采用大泵量扩孔，冲洗液上返速度应大于0.1m/s。

扩孔技术参数

扩孔

根据设备、钻具的负荷能力和地层岩性合理选择扩孔口径的级差，条件允许的情况下，应尽量增大扩孔级差，减少扩孔次数。

扩孔钻具应带有扶正器，扩孔时要保持钻孔圆直和下部小孔通畅，每小班应提钻一次，发现问题及时处理。

扩孔速度不宜过快，应与地层相适应；保持连续进行，中途停钻应将钻具提出孔外。

加强泥浆净化，保持孔内清洁，在确保孔壁安全的情况下，尽量降低泥浆粘度和密度。

操作注意事项

止水方法一般上托盘压缩止水法或同径止水法，止水材料选用止水胶带和膨胀橡胶。

下套管前必须做好冲孔、排渣、探孔和换浆工作，认真检查套管质量、校正套管长度和孔深。

为了防止套管无法正常起拔，在止水器上5-10m处加1-2个正反扣安全接手。

螺纹连接的井管，丝扣要涂油，连接螺纹要上满拧紧。

若螺纹配合不好，丝扣上歪或丝扣损坏时，不得勉强紧扣，要卸开修复，重上或更换。

焊接的井管．其两端应车平，并倒角。

焊接时，管口内外壁要对平、焊正、焊牢，必要时应采用拉筋加固。

下管止水

洗井方法：

根据含水层类型确定洗井方法，一般选用活塞洗井、空压机洗井或液态二氧化碳洗井，在同一钻孔中，也可以采用多种方法联合洗井。

洗井工艺必须按《水文地质钻探规程》（DZ/T0148-94）和施工设计要求进行。

洗井

起拔套管

按封孔设计要求进行，有关计算和注意事项同探煤孔。

钻孔封闭

抽水结束后，起拔止水套管。

若套管无法正常起拔时可以用起重机起拔，或从安全接手处倒开，孔内留下一节套管和止水器可采用套、抓或磨等办法进行处理。

抽水试验结束后由水文负责人员通知水文（流量）测井。

水文测井

1）抽水设备的选择主要取决于含水层的水文地质条件，水文孔和井筒检查孔一般水位埋深较大，常用的抽水设备以空压机和深井潜水泵为主。

2）抽水试验应在洗井质量达到要求后进行。

抽水时，抽水降深安排、抽水稳定时间、抽水观测资料等，应根据钻孔类型，按水文地质规范执行。

3）水量观测器具选择和要求：

a）选用流量计、水位计测量。

也可在水量小于0.2L/s时用量桶测量，大于0.2L/s时用堰箱或孔板流量计测量。

b）三角堰箱结构要求：

三角堰口应开成90°，堰口旁设垂直刻度标尺，其零点应与堰口最低点对正，堰板刃口厚度不得超过1mm，刃口坡面应位于水流跌落的方向；堰箱内要设挡水板；抽水时，堰口最低点距溢水跌落面的距离应大于20mm。

4）抽水时，排水渠道应畅通。

5）在抽水试验稳定时间内，不得任意改变抽水设备的转速、风压、风量。

6）抽水试验期间，出现水位、水量突然变化、水质变浑时，要立即查明原因和详细记录，并采取措施使恢复正常后再继续抽水。

7）在抽水期间内，沉淀物不得淤至过滤水管内，探采孔和供水孔抽水结束后，要将井管内的沉淀物排除。

8）抽水试验时，应在现场及时绘制钻孔涌水量（Q）和水位降深（S）关系曲线，以鉴别抽水试验曲线是否正确。

抽水试验

注：

如果需要进行多次抽水试验，在起拔套管之后重复扩孔往后的工序

3、水井施工过程

同煤田孔

工艺及要求同水文孔。

同水文孔

同水文孔

下泵

抽水试验

洗井

下管同第四系井，水井止水是为了隔离含有有害水质或受到污染的含水层，一般选择水泥浆永久性止水，止水位置应选择在隔水性好、井壁较完整的层位。

下管止水

基岩井

（1）下管：

下套管前必须认真检查套管（虑水管）质量，校正套管长度和孔深。

螺纹连接的井管，丝扣要涂油，连接螺纹要上满拧紧。

若螺纹配合不好，丝扣上歪或丝扣损坏时，不得勉强紧扣，要卸开修复，重上或更换。

焊接的井管．其两端应车平，并倒角。

焊接时，管口内外壁要对平、焊正、焊牢，必要时应采用拉筋加固。

下虑水管时必须加扶正器。

（2）填砾：

填砾前要认真检查砾料的质量和规格，砾料应选择质地坚硬、密度大、浑圆度好的石英砾，砾料要进行筛选并用清水清洗。

填砾方法一般选择循环水填砾法，填砾速度不宜过快，向四周均匀填入，以防断砾堵塞，避免从一方填料。

若含水层护壁泥皮过厚时，可先用环状钢丝刷在含水层孔壁处上下提拉破坏孔壁泥皮，再将钻具下放到孔底，用大泵量冲孔排碴；待孔内岩碴排除后，将孔内冲洗液的粘度降低至20s内，密度小于1.15g/cm3。

下管填砾

破壁换浆

第四系井

冲孔、排渣、换浆结束后，在下管前应进行探（溜）孔，探（溜）孔器直径比孔径小30～50mm，长度为5～10m。

经探孔确认钻孔圆直、畅通无阻后，才可下管。

探孔

扩孔

确定含水层位置、下管深度等。

水文测井

钻压：

根据所钻岩层需要的破碎强度值，并结合设备能力、钻具强度等安全因素合理选择。

一般钻压用钻头直径单位长度受的力表示，中硬以下的较软岩层用铣齿钻头的钻压为1kN/cm-3kN/cm;中硬以上的较硬岩层用镶齿钻头钻压为3kN/cm-4kN/cm。

转速：

钻头回转线速度以0.8m/s—1.5m/s为宜，遇卵砾石层或严重破碎地层可降低到0.6m/s；地层完整、硬度较低、钻孔较浅时可采用快速。

通常孔径转速70r/min-200r/min；大孔径转速30r/min-60r/min。

泵量：

以满足冲洗液上返速度0.1m/s-0.5m/s为宜，条件允许时取大值。

下钻、钻进操作时要平稳，回转中不得有较大的冲击现象。

每次提钻后要把牙轮钻头和钻具丝扣清洗干净，并进行必要的润滑保养，下钻时丝扣要涂油、上紧。

为防止孔斜，应在最下一根钻铤上加设2-3个扶正器，并掌握好软硬互层钻进的操作。

操作要求

钻进技术参数

钻井液

采用Ø215mmm（或Ø190mmm）牙轮钻头无芯钻进，根据岩石性质、钻孔口径等合理选择牙轮钻头的种类。

一般覆盖层和松软地层选用钢齿牙轮钻头；中硬以上岩层选用镶齿牙轮钻头；坚硬岩层、破碎漏失严重的地层可选用空气潜孔锤钻进。

先导孔施工

4、瓦斯抽放孔施工过程

4.1采用空气潜孔锤施工瓦斯抽放孔

空气潜孔锤钻进注意事项：

（1）下钻前应检查潜孔锤的锤头是否上下活动自如，并向潜孔锤内注入30mL～50mL机油，以起减阻润滑作用。

（2）各种通气管汇丝扣连接紧密，清除钻杆及管汇内杂物以保证气流畅通。

（3）下钻速度不宜过快，若遇阻时可以人力转动钻具，严禁猛墩钻具。

当钻头接近孔底前，启动空压机洗孔，边送风边下放钻具。

当钻头距孔底0.2m时卡紧钻具，开车回转钻具，即可逐步给压钻进。

（4）加杆时,应先将钻具徐徐提离孔底，此时空压机仍需处于送风工作状态。

拧卸立轴时,关闭空压机送气阀门并打开排气安全阀门，加杆后缓慢的下钻并送风，待风及岩粉返上空口再将气锤接触孔底，然后开车回转冲击钻进,严禁不回转冲击钻进。

（5）每次加杆时要向钻杆内注入（机油）2公升，含水地层注油翻倍，保证气锤工作时的润滑性，延长气锤使用寿命。

（6）在钻进过程中遇有风压超限时应及时提起钻具（不停止回转），待缓解后方可继续钻进，否则应及时提钻检查。

若孔内排气阻力过大，潜孔锤停止工作，孔口不排屑时，可上下窜动钻具，待排屑后，潜孔锤即可正常工作。

（7）在钻进过程中如发现回转遇阻，应减轻钻压，降低转速，若回转阻力仍不能消除时，可能是由于钻头上的硬压合金柱脱落所致，应提钻，待粘取干净后方准再下钻。

（8）提钻前，应将钻具提离孔底进行排屑，同时上下提动钻具，待钻具回转无阻、孔口不再排屑后方可停风提钻。

（9）禁止将钻具停在孔底做其他工作（如、清理孔口岩粉）。

加杆时人员必须安排到位，密切配合，动作迅速，保证安全。

钻具组合：

φ311.15mm三牙轮钻头+φ159mm钻铤4根+φ127mm钻杆+φ108mm方钻杆

一开采用Ø311mm钻头钻进，钻至稳定基岩

一开钻进

扩孔至Φ450mm孔径，下入Φ325mm表层套管

扩孔下表套

钻具组合：

φ254mm潜孔锤+φ159mm钻铤4根+φ127mm钻杆+φ108mm方钻杆。

钻井参数：

空气潜孔锤钻井参数主要包括钻压、转速、气量、风压。

钻压和转速应低于常规潜孔锤钻进，一般钻压10kN-12kN，转速18r/min-30r/min。

风量应大于25m3/min，风压大于0.6Mpa。

固井候凝

二开采用Ø254mm空气潜孔锤钻进，钻至终孔位置。

二开钻进

冲孔循环

测井

探孔

ya

下入Φ194mm套管

下套管

固井候凝

形成通畅的瓦斯排放通道。

提水

说明：

扩孔、探孔、下管方法和工艺要求同水井施工。

4.2大孔径瓦斯抽放孔施工过程

采用Ø215mmm（或Ø190mmm）牙轮钻头无芯钻进，也可以采用空气潜孔锤钻进。

先导孔施工

钻至基岩之后进行测井。

完钻测井

参照水文孔施工

分级扩孔

探孔

下套管

固井候凝

形成通畅的瓦斯排放通道。

提水

说明：

扩孔、探孔、下管方法即工艺参照水井施工。

5、煤层气井施工过程

a、钻具组合：

φ311.15mm钻头+φ158.8mm钻铤+φ311.15mm扶正器+φ158.8mm钻铤+133mm方钻杆

b、钻井液体系及性能：

钻井液体系

钻井液常规性能

低固相

钻井液

密度（g/cm3）

1.07~1.10

粘度（s）

35~45

PH

8~9

含砂量（%）

＜4

备注

粘度采用马氏漏斗计量

c、钻井参数：

钻压（KN）

转速（r/min）

排量（l/s）

泵压（Mpa）

20~40

50~70

15~25

0.5~1

d、施工注意事项：

开钻采用钠土粉处理钻井液，以防止井壁垮塌和漏失，同时防止冲出大肚子井眼。

配置浆液时土粉要充分水化，可使用小排量减小对井壁的冲刷。

尽量预备好堵漏材料，钻遇漏失层及时采取相应堵漏措施。

钻进中轻压吊打，适当控制钻速，井眼要防斜打直。

确认进入稳定的基岩后（进入稳定基岩10m）一开完钻。

大排量循环钻井液，保证井内清洁无沉砂后起钻。

a、钻具组合：

φ215.9mm钻头+φ158.8mm无磁钻铤+φ158.8mm钻铤+φ214mm稳定器+φ158.8mm钻铤+φ127mm钻杆+133mm方钻杆

b、钻井液体系及性能：

钻井液体系

钻井液常规性能

无固相

钻井液

密度（g/cm3）

1.03~1.05

粘度（s）

28~35

PH

7~8

含砂量（%）

＜0.2

备注

粘度采用马氏漏斗计量

c、钻井参数：

钻压（KN）

转速（r/min）

排量（l/s）

泵压（Mpa）

40~100

60~80

20~25

2~7

d、施工注意事项：

钻水泥塞应轻压慢转，钻铤出套管鞋