第一篇：13級鉆探復習

《工程鉆探》復習提綱

緒論

1、鉆探工程的基本過程

2、鉆進的3個基本作業、2個基本工序、兩項重要內容是什么？

3、鉆探工程的應用范圍和分類？

4、鉆孔及其要素

5、根據孔深，鉆孔可分為哪幾類？ 第一章

鉆進設備

1、什么是鉆探設備？

6、鉆機的作用？

7、鉆探工藝要求鉆機能完成的工序是？

8、回轉式鉆機的基本組成有那些？

9、回轉器有哪幾種方式？

10、要求回轉器的結構與性能必需滿足那些要求？

11、給進機構任務是？

12、給進機構其性能應滿足那些工藝要求？

13、傳動機構的任務是？

14、鉆機的技術參數是什么的重要依據？

15、鉆機的技術特性參數包括那些內容？

16、選用、評價鉆機的原則有那些？

17、泥漿泵在鉆探工作中的作用？

18、泵按工作原理分為哪幾類？往復式泵的主要優點？

19、巖心鉆具的組成有哪些？鉆桿柱的功用是什么？為了減少鉆桿柱的磨損和侵蝕，在什么條件下，如何合理使用以延長鉆桿柱的使用壽命？

第二章 巖土的可鉆性

1、什么是巖土的可鉆性？巖土的可鉆性及其分級極為重要，它是合理選擇什么的依據，同時也是制定鉆探什么的基礎和考核什么的依據。

2、在生產中，通常以什么來作為衡量巖土可鉆性的指標？巖土的可鉆性是個多變量函數，它主要受哪些因素的影響？目前國內外評價巖土的可鉆性有哪些方法？

3、鉆頭碎巖刃具與巖石作用的主要方式有哪些？

4、碎巖刃具有各種各樣的形狀，在研究時我們一般抽象為哪兩種壓頭對巖石的作用？

5、軸向力和切向力共同作用下巖石的應力分布分哪幾個區？碎巖工具對巖石的作用有哪些特點？

6、巖石變形破碎有哪幾種方式？常用哪些指標來衡量巖石破碎的效果？

7、平底圓柱型、球型、尖楔狀切削具壓入時的巖石變形破碎過程？

8、關于破碎巖石時消耗的能量與破碎產物的關系，黎金格爾定律和基爾別切夫定律？ 第三章 回轉鉆進 第一節 硬質合金鉆進

1、什么是硬質合金鉆進？適用于哪些巖層？有哪些特點？

2、簡述硬質合金鉆進的孔底碎巖過程？

3、硬質合金鉆進對塑性巖石來說，鉆頭切削具切入巖石的必要條件是什么？鉆頭切削具的切入深度與鉆壓、切削具寬度、刃尖角及巖石的抗壓強度成什么比例關系？對脆性巖石來說，回轉切削過程的實質是什么？

4、在硬質合金鉆進過程中，在碎巖的同時也伴隨著切削具的磨損，切削具被磨損的程度由哪些因素所決定？

5、鉆探用硬質合金切削具有哪些形狀？形狀的確定主要考慮哪些因素？

6、取心式硬質合金鉆頭的結構要素有哪些？硬質合金切削具在空白鉆頭上鑲嵌形式有幾種？構成刃口有哪幾個角度？

7、硬質合金切削具在鉆頭底面上有幾種排列方式？硬質合金切削具在鉆頭底面上的排列形式，應考慮哪些因素？

8、取心式硬質合金鉆頭分為哪幾類？

9、什么是鉆進規程？硬合金鉆進規程包括哪些？什么是最優鉆進規程？ 強力鉆進規程？ 特殊鉆進規程？

10、如何確定最優的回次鉆程時間？

11、不同地層的鉆進特點有哪些？ 第二節 牙輪鉆頭鉆進

1、牙輪鉆頭鉆進的特點有哪些？敘述牙輪鉆頭的碎巖原理？

2、牙輪鉆頭的基本參數有哪些？

3、鉆壓、轉速對牙輪鉆進的影響是什么？ 第三節金剛石鉆進

1、金鋼石鉆進有哪些特點? 敘述金剛石鉆頭破碎巖石機理？

2、金剛石聚晶燒結體和金剛石復合片各有哪些特點？

3、金剛石的有哪些物理力學性質？

4、金剛石鉆頭有哪幾部分組成？分為哪幾類？

5、選擇金剛石鉆頭的原則？ 第四節 鋼粒鉆進

1、鋼粒鉆進的特點有哪些？鋼粒鉆進的缺點和使用上的局限性？

2、鋼粒鉆進的碎巖方式有那些？

3、鋼粒鉆進的投砂方法有哪些？

第四章 沖擊及沖擊回轉鉆進

1、什么是沖擊回轉鉆進？它對哪些巖石有很好的效果？沖擊回轉鉆進用鉆頭有哪些主要的類型？

2、簡述沖擊回轉破巖機理？

3、為什么說破碎堅硬巖石時，沖擊鉆進比回轉鉆進更為有效？ 第五章 其它鉆進方法

1、螺旋鉆進的特點

2、螺旋鉆分類

3、旋挖式鉆機的優點

第六章 鉆孔沖洗及護壁堵漏

1、鉆孔沖洗液的功用？鉆探對沖洗液有哪些要求？鉆孔沖洗方式有幾種？

2、沖洗介質的種類及使用范圍有哪些？

3、泥漿的功用？為保證鉆探所鉆地層的要求，經常對泥漿的哪些性能進行測定？（要求掌握概念）

4、常用的泥漿處理劑可分為哪幾類？在泥漿的化學處理中，無機處理劑起的作用有那些？有機處理劑在泥漿處理中的作用有那些？

5、什么是復雜地層？分為哪幾類？敘述復雜地層的特征有那些？

6、孔壁巖層經常受哪幾種力的影響？敘述在鉆進過程中如何對孔內復雜情況進行分析與判斷？

7、敘述防塌泥漿的機理有哪些？

8、鉆孔漏失一般的的治理方法？

第七章 巖礦心采取

1、鉆探工程質量指標有哪些？

2、鉆探對采集巖礦心的要求有哪些？

3、巖礦心按采取難易的分類？

4、常用的取心工具有哪些？ 第八章 鉆孔彎曲與定向鉆進

1、什么是鉆孔彎曲？鉆孔彎曲會帶來哪些不良后果？

2、鉆孔的空間位置三要素？鉆孔彎曲的原因與規律（特別是地質規律）有哪些？

3、鉆孔偏斜的危害性？

4、鉆孔彎曲必須進行效正，通常把鉆孔軌跡繪制在什么平面上？測斜通常是按一定的測距測量鉆孔的——，然后計算各測點的——，畫出——。

5、鉆孔彎曲采用的計算方法有哪幾種？

6、什么是定向鉆進？定向鉆孔分為哪幾類？定向方法有哪些？定向鉆孔施工工藝。第九章水文鉆探與成井工藝

1、什么是水文水井鉆探？水文水井鉆探的特點？水文孔的孔身結構包括哪些內容？綜合起來水文孔一般下哪幾種套管以保證鉆孔質量？

2、水文水井鉆探常用哪些鉆進方法？

3、成井工藝包括哪些工序？

4、過濾器有哪些類型？確定過濾器的主要尺寸有哪幾個方面？

5、在井管安裝前應作好哪些準備工作？

6、什么是止水？止水有哪幾種？常用哪些材料？

7、洗井的目的是什么？洗井的方法有哪些？ 第十章 工程地質勘察鉆探和工程施工鉆

1、什么是工程地質勘查與工程施工鉆探？工程地質鉆探的目的有哪些？

2、工程地質孔的類型有哪些?

3、工程地質勘察鉆進方法？工程地質常用的成孔方法？

第二篇：深部鉆探

深部鉆探特點

1.深部鉆探技術目的意義

我國礦產資源分布廣泛，從目前礦產資源勘查開發利用情況來看，我國礦產資源探明程度僅為 1/3 左右，在地質找礦方面還有相當大的潛力。為了延長礦山服務年限，在有資源潛力和市場需求的老礦山周邊或深部開展深部找礦工作就顯得意義重大，此外，最新的成礦理論都表明在我國大陸深部蘊藏著潛力巨大的礦產資源。在深部找礦過程中，除了利用更成熟的地質理論和更先進的物化探方法、遙感技術等新探測技術外，最終還需要使用鉆掘（探）技術來取芯取樣，證實推斷和探測的正確性。這種深度的資源勘查鉆探工作對鉆探取芯取樣質量、鉆探速度、施工成本、環境保護、安全防護等方面都提出了更高的要求。深部巖心鉆探的特點是施工周期長，孔壁穩定性較差，而且隨著鉆進的延續，取心及起下鉆次數增加使鉆孔穩定性更差，極易發生孔內事故；頻繁提下鉆，會加劇鉆桿等損傷。鉆探取芯的關鍵技術是鉆探設備、器具和工藝方法，它們不僅對鉆探效率、施工成本、取芯質量及環境保護等方面有重要影響，而且對縮短整個勘探周期、加快開發利用步伐有著直接的意義。

2.深部鉆探的特點

（1）深孔巖心鉆探與淺孔不同，施工周期長，孔壁穩定性差。在裸眼鉆進中，開孔的一段時間內，裸露地層在泥漿護壁的作用下孔壁是相對穩定的，隨著鉆進的延續，孔壁裸露時間長，長時間的泥漿失水使孔壁巖層吸水膨脹，孔壁失穩；并且，深孔巖心鉆探，取心和起下鉆具時間劇增，因受長時間升降鉆具引起的抽吸和壓力激動作用，導致孔壁穩定性更差，極易發生塌孔、掉塊，甚至出現埋鉆和卡鉆等孔內事故。

（2）隨著鉆孔的延深，鉆具重量、升降鉆具次數和時間的增加，都加劇了孔壁拉槽現象的發生。同時，孔內預見性增加，復雜地層鉆進的風險幾率大幅提高，如出現地層破碎、孔內漏水、坍塌等，迫使進行復雜地層的護壁堵漏，甚至采取多次擴孔、下入多級孔內套管。（3）無巖心鉆進工作量增加。深部找礦勘探的目的層多在深部，一般設計為全取心孔段，上部第四系復蓋層和非含礦地層因地質情況已經基本查明多為無心鉆進，所以，對于深部勘探鉆孔將大量增加無心鉆進工作量。

3.深部鉆探關鍵技術

（一）金剛石繩索取心技術

繩索取心鉆探技術在全球地質找礦鉆探施工中是應用最廣泛、綜合地質效果最佳的鉆探技術。自 20 世紀 70年代中期我國開始推廣應用，但在應用廣度和深度上與國外發達國家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術完成的巖心鉆探工作量仍不足全部固體礦產巖心鉆探工作量的30%。國產繩索取心鉆具存在材質不佳、加工質量差、易折斷和脫扣等問題，不能滿足 1000m 深鉆孔的需要。而深部找礦一般采用的替代方案是使用內徑可以通過繩索取心鉆具內管的普通鉆桿來完成鉆孔取心作業，這就在完成取心作業的同時增大了鉆孔工作量。金剛石鉆頭的使用壽命是限制金剛石繩索取心技術應用于深部找礦的另一個原因。自 20 世紀 60 年代開始研究，70 年代開始推廣金剛石鉆探技術以來，我國金剛石鉆頭制造水平有了很大提高，但是其使用效果與國外仍存在較大差距。雖然在金剛石超硬復合材料方面進行了大規模的攻關研究，制造了一些聚晶、復合片產品，但其性能也遠遠趕不上國際水平。這就使得國內金剛石鉆頭鉆進壽命短、效率偏低。據調查，我國的金剛石鉆頭壽命在硬巖地層還不足 40m。

（二）反循環連續取樣（心）鉆探技術

反循環連續取樣（心）鉆探技術采用壓縮空氣作為循環介質，利用雙壁鉆桿以沖擊回轉全面碎巖和連續巖屑作為地質樣品的方式鉆探施工，隨著鉆進的不斷進行，巖屑被高速氣流 連續地經雙壁鉆桿的中心攜帶至地表，并按照順序將巖屑收集起來作為地質化驗分析的地質樣品。國內外大量的鉆探施工經驗證明，采用該法獲取的地質樣品不僅完全能達到確定礦體埋藏深度、礦體厚度、品位等物化參數的基本要求，而且其鉆探施工速度要比傳統的取柱狀 巖心施工速度提高 5 ～ 10 倍，施工成本也將大大降低。根據2006 年有關統計資料，反循環連續取樣（心）鉆探技術在澳大利亞完成鉆探工作量的比例超過 80%。我國在 20 世紀 80 年代中期曾開展了該項技術的研究并進行推廣應用，但由于地質上是以巖屑代替傳統的柱狀巖心，且需使用特殊的雙壁鉆桿，所以推廣應用受到較大阻力。

（三）高精度受控定向鉆探技術及巖心定向技術

受控定向鉆探技術是一種可以使鉆孔軌跡按照預定方向前進的特殊鉆探技術，該項鉆探技術還可以實現在一個主孔內鉆進多個分支孔的羽狀鉆孔。在普通鉆孔難以到達的勘探部位和坑道內以及陡斜礦體的勘探中，利用高精度受控定向（取心）鉆探技術可以明顯減少鉆探工作量和施工費用。由于地質巖心直徑較小，地質鉆探取心對這項技術關注熱度不夠。受控定向鉆探技術是深孔施工單位必備的手段，是施工的保證，是處理孔內事故的方法。深孔施工控制孔斜是重中之重，如何根據地質地層設計好防斜措施，減小孔斜和孔斜的變化率。

4.深部鉆探工藝問題

1.深孔鉆探對鉆機鉆具的要求

（1）立軸式鉆機、動力頭式鉆機的合理選擇及配套鉆塔、大泵量泥漿泵。

（2）鉆桿必須具備能鉆達設計深度所需要的強度，應研制管壁增厚、抗沖擊性強，耐磨蝕的輕合金鉆桿(如鋁欽合金、鋁鎂合金)，提高接頭強度，有效密封防漏。

（2）鉆進時間長，鉆孔深，需要提高鉆桿耐磨性，鉆桿與多套繩索取心鉆具的合理使用.（4）深孔中定向鉆進與糾斜中井下動力鉆具的耐磨性及工作穩定性。2.超深孔對沖洗液的特殊要求

深孔的沖洗液是在高溫、高壓狀態下進行工作的，按一般地溫梯度推算，2000米孔底溫度一般在60一80℃，高溫將促使泥漿中的粘土分散性增高，泥漿發生增稠現象，甚至完全喪失流動性。高溫能加速有機化學處理劑的氧化和高分子裂解斷鏈，使處理劑失去作用.引起泥漿失水量的顯著上升或流動性遭到破壞。高溫還會加劇泥漿被可溶性鹽類的污染。一般認為：高壓對沖洗液液相化學變化和水基泥漿性能的影響不大。對超深孔沖洗液抗高溫處理劑的基本要求是：熱穩定性好，親水性強，有較強吸附基。金剛石鉆進超深孔盡可能使用抗高溫的乳化沖洗液為好。3.深孔防斜

深孔的防斜是應引起特別嚴密重視的技術問題，在淺至中深孔段尤應注意。安裝底座的水平度，轉盤中心與立軸的垂直度，定向管的垂直度、筆直性、同心度、套管的筆直性等都應嚴格控制。鉆具與孔壁間隙較大，超過級配要求時均應力爭在鉆桿、巖心管接頭等處加扶正器或穩定器。淺至中深孔段還應考慮使用鉆挺。防止深孔超深孔彎曲主要措施如下：

（1）提高鉆具在運動狀態下的穩定性，其主要措施為：采用滿眼鉆具，減少鉆柱與孔壁之 間的環狀間隙；采用剛性更好，強度更高的鉆汗；采用特殊鉆具穩定系統；使用渦輪鉆，螺桿鉆，核能鉆等井底動力機。

（2）合理地選用鉆頭，主要措施有：鉆頭結構必須適應巖層物理力學性質；必須選用銳利的、自銳式的、長壽命鉆頭；采用特制防斜鉆頭。

（3）鉆進工藝防斜要點，主要措施為：嚴格控制給進速度、限制機械鉆速；嚴格控制鉆壓，注意鉆壓與轉逮的配合。

深孔鉆探裝備

1.深孔鉆機

鉆機是實施深孔鉆探的前提和必備條件，在深孔鉆探中起著非常重要的作用。目前國內外地質找礦鉆探鉆機應用最多的主要有全液壓動力頭鉆機和立軸鉆機兩種類型。立軸鉆機采取機械傳動、立軸回轉、液壓控制，主要優點為：傳動效率較高，消耗功率低；提下鉆輔助時間較短；處理事故能力較強；可靠性高，實用性強；維修方便，對操作技能要求較低；制造成本較低。立軸鉆機主要缺點為：給進行程短(多為0．6m)，鉆進中須頻繁停車倒桿；工作平穩性較差；轉速分擋控制，不能無級變速； 加桿繁瑣，鉆具須提離孔底；不易實現斜孔鉆進；搬遷、安裝時間較長。動力頭鉆機采取液壓傳動、動力頭回轉、液壓控制，主要優點為：給進行程長，可平穩連續給進；無級變速，工作平穩；易于實現斜孔鉆進；加接鉆桿方便，鉆具不提離孔底；鉆進工藝適應性好；搬遷、安裝方便；操作控制集中、方便，易于實現遠程遙控及自動化控制。動力頭鉆機的主要缺點：提下鉆輔助時間長；傳動效率較低，功率消耗大；處理事故能力較差；液壓系統密封件壽命較短；維修較復雜，費用高；制造成本高。目前國內部分深孔巖心鉆機的主要型號、技術 參數見表

1、表2。

國外地質巖心鉆探經驗介紹，動力頭鉆機可減少設備安裝導致的機械事故，同時提下鉆具實現塔上無人操作，減少了高空作業的風險，施工安全性高。與立軸式鉆機相比，全液壓動力頭鉆機轉速范圍寬，可無級調速，同時深孔巖心鉆機動力頭通孔直徑一般較大，能更好地滿足不同鉆進工藝方法的需要，如金剛石取心鉆進、跟管鉆進、反循環連續取心(取樣)鉆進、定向鉆進等。全液壓動力頭鉆機一般為模塊化一體結構，多為履帶自行，鉆進場地占用小，鉆機如使用桅桿、桅架，可方便地施工大斜度地面鉆孔，立軸式鉆機往往需要改進鉆塔結構。全液壓動力頭鉆機為自動化鉆進、智能化鉆進提供了良好的平臺，鉆進參數監測和控制更加便利。雖然一些設備制造企業在成熟的6檔XY系列鉆機基礎上，放大鉆機部件，提升鉆進能力，推出了N規格口徑鉆深超過2000m的立軸巖心鉆機，如XY-8B、XY-9型立軸式巖心鉆機等，但是隨著我國現代化程度的提高，動力頭鉆機的價格會逐漸下降，其相對立軸式鉆機的比較優勢會進一步增大，動力頭鉆機適宜的孔深范圍會越來越大，所以說動力頭鉆機是我國地質巖心鉆機的發展方向。

圖1 XY-9型（4000m）立軸式巖心鉆機（左）與HCR-8型（3000m）全液壓動力頭鉆機（右）

表1 國內部分全液壓動力頭式深孔巖心鉆機的主要技術參數

表2 國內部分立軸式深孔巖心鉆機的主要技術參數

2.深孔泥漿泵

泥漿泵是深部地質鉆探的主要配套設備。泥漿泵通過泥漿循環系統輸送鉆探沖洗液，實現潤滑鉆柱、冷卻鉆頭、排除鉆屑、護壁堵漏、孔底動力以及傳遞孔底監測信號等功能，確保鉆探施工安全、高效。深部巖心鉆探，一般開孔直徑大，鉆孔結構多級，鉆具配套多樣。同時，繩索取心鉆探單回次鉆進時間長，沖洗液循環壓力損失大，其特殊的鉆探工藝對泥漿泵提出了更加苛刻的技術要求。首先，深孔巖心鉆探用泥漿泵應可無級或多級變速，流量調節范圍大，泥漿壓力高；第二，泥漿泵易損件壽命長，并可以快速更換，確保孔內安全；第三，流量、壓力控制準確，可實時數字顯示。以YWB－360/300/250 型泥漿泵(見圖 2)為例，該系列泥漿泵采用了變量泵定量馬達液壓無級驅動，解決了 2000 m 地質巖心鉆進過程中，不同鉆進方法、不同口徑對泥漿流量及壓力的要求，達到為不同孔底動力鉆具提供有效的泥漿動力的目的。通過示范工程試驗，驗證了該泥漿泵的先進性、適用性、經濟性三者并重，采用大缸徑、長行程、低沖次的設計理念增加了易損件的使用壽命。該泥漿泵具有以下主要特點：泥漿泵流量為 95 ～360 L/min、壓力 45 ～15MPa，能夠滿足深孔多工藝鉆進的需要； 柱塞外圓面熱噴涂 Ni60 +20% 碳化鎢并經磨削拋光，使用壽命增長；柱塞盤根選用“壓不垮”結構設計，由丁腈橡膠與純芳綸編織密封材料制作并相間排列組合；泥漿泵鉆進時沖次低，壓力小，大大提高了易損件的使用壽命；連桿小頭軸瓦選用銅鋁鐵合金表面滲硅特殊硬化處理；連桿大頭采用自制的帶內外瓦并附有保持架的滾針軸承，以滾動軸承代替滑動軸承，溫升較低；采用雙馬達串并聯驅動泥漿泵，有效降低了功率損耗。

圖2 YWB－360/300/250 型泥漿泵

3.深部鉆探鉆具 3.1鋁合金鉆桿

由于鋁合金鉆桿質量輕、力學性能好、耐腐蝕、與井壁摩阻小、彎曲時彎曲應力小、埋鉆時處理事故簡單，因此近年來輕質鋁合金鉆桿成了地質鉆探尤其是深孔定向地質鉆探關注的熱點（見圖3）。

鋁合金鉆桿柱的關鍵結構要素是鋁鉆桿與鋼接頭的連接問題。俄羅斯傳統鋁鉆桿采用無止推面的三角形絲扣連接，而高可靠性鋁鉆桿的連接方式有 3 個特點：(1)采用梯形絲扣與接頭連接；(2)鋁鉆桿設置了內支撐端面和錐形配合面；(3)通過高溫裝配工藝實現絲扣、配合面及支撐端面的過盈配合。在深井(尤其是斜井和水平井)鉆進條件下，鉆桿柱最容易發生疲勞破壞。而新型鋁鉆桿的錐形配合面及支撐端面可減輕絲扣的負擔，明顯提高接頭的抗疲勞指標，比普通三角形螺紋提高抗疲勞強度 60%—80%。這類鋁鉆桿自 1993 年起已成功用于海洋深水鉆井作業。鋁合金鉆桿的特點：

①與傳統鉆桿材料鋼相比，鋁合金具有寶貴的物理力學性能。鋁合金的密度和彈性模量幾乎是鋼的 1/3，而比強度(斷裂強度極限與密度之比)卻是鋼的 1.5～2 倍。鋁合金鉆桿質量輕，在鉆機能力一定的條件下，用鋁鉆桿能鉆達鋼鉆桿無法達到的深度。

②鋁合金在腐蝕環境中的穩定性非常好。它表面覆蓋一層穩定的氧化膜阻止與環境的進一步反應，可用于任何濃度的硫化氫和二氧化碳環境，而且其抗腐蝕能力與溫度無關。

③鋁合金鉆桿與井壁的磨阻小，可減輕起下鉆的阻卡。鋁鉆桿的浮力系數比鋼小得多，可節省 20%～25%的起下鉆時間，并節省燃料。所以，鋁合金鉆桿用于 3000m 以深的鉆井最有效。

④在相同井眼曲率下，鋁合金鉆桿的彎曲應力遠小于鋼鉆桿，從而適用于鉆斜井、曲率半徑小的定向井和水平段長的水平井。

⑤鋁合金鉆桿具有和鎳鈷合金相似的無磁特性，方便隨鉆測量儀器的使用。

⑥鋁合金鉆柱對裸眼和套管的作用力減小，能有效地保護套管，適應裸眼段更長的井。鋁合金鉆桿內泥漿的流動阻力小，可提高鉆頭的水功率。

⑦使用鋼鉆桿時處理孔內鉆桿事故常需要漫長的時間，甚至造成鉆孔報廢。而處理鋁合金鉆桿事故時，用一般牙輪鉆頭就可對井下鋁合金鉆具掃孔。

圖3 鋁合金鉆桿（白色部分為鋁合金）

3.2深孔金剛石鉆頭

深部巖心鉆探通常采用繩索取心工藝，由于其輔助時間少、取心質量好、提下鉆次數少且對地層干擾小等優勢得到鉆探工作者的廣泛認可，但繩索取心鉆探效率的體現主要取決于碎巖工具——金剛石鉆頭的切削效率和使用壽命，簡單說來就是繩索取心鉆頭的工作壽命決定了繩索取心鉆探的提鉆間隔。如果鉆頭壽命不能保證實現較大的提鉆間隔，繩索取心鉆進的優越性就蕩然無存，盡可能提高鉆頭壽命、減少提鉆次數是提高繩索取心鉆探效率的關鍵因素。目前，繩索取心金剛石鉆頭的工作壽命和切削效率問題比較突出，在很大程度上制約了繩索取心鉆進工藝的發展和推進 3.2.1深孔金剛石鉆頭的特點：

⑴由于設備能力和鉆探管材的限制，與淺孔鉆探相比較，高轉速更加受到限制，以磨削為主要特征的孕鑲金剛石鉆頭的效率難以得到體現。

⑵壓力控制精度降低： 由于孔深加大，鉆孔也必然存在不同程度的彎曲，導致鉆桿柱在回轉中與孔壁的接觸面積大幅度增加而消耗一定的鉆壓，同時還因無法有效判別壓力的準確分解而導致鉆進規程參數中的壓力參數控制難度加大，使得金剛石鉆頭工況的隨意性更加突出，金剛石壽命難以在正常標定的工況下工作。

⑶孔深大，地層溫度和循環介質溫度也偏高，鉆頭冷卻條件發生變化，鉆頭結構設計要在水口、水槽方面有針對性。

⑷深孔鉆進，起下鉆作業時間更多，鉆頭壽命對生產效率的影響相對淺孔來說更加明顯，因此對鉆頭長壽命的要求更加嚴格。3.2.2提高深孔金剛石鉆頭壽命的措施

⑴在滿足金剛石鉆頭強度、鋒利度和冷卻效率的前提條件下，提高孕鑲金剛石鉆頭工作層高度能明顯提高鉆頭壽命，理論上鉆頭壽命與工作層高度成正比例關系（圖4左）。⑵加強保徑和合理增加保徑規高度。在增強保徑的措施中，適當增加保徑規的高度，一方面有利于增補保徑材料(如聚晶)的數量，增加保徑料的空間排列分布的靈活性； 另一方面，增加了鉆頭工作的穩定性，減少鉆頭在回轉過程中的渦動作用，提高鉆頭的壽命（圖4中）。⑶聚晶金剛石鉆頭有利于提高鉆頭壽了提高深孔孕鑲金剛石的壽命。采用聚晶與工作層復合技術，在工作層中添加超硬鑲嵌體，可以增加胎體的耐磨性。選擇低磨耗比聚晶并合理控制數量，將會在保持鋒利度基礎上有效提高鉆頭的使用壽命。⑷金剛石有序排列提高孕鑲鉆頭壽命。有序排列金剛石鉆頭具有時間等效自銳性，鉆進效率高，出刃大，工作壽命長，適用于制造深孔鉆進厚壁繩索取芯鉆頭，地層適應性也得以增強（圖4右）。

⑸深孔鉆進工藝參數的合理采用有利于提高鉆頭壽命

在鉆進過程中，需要根據巖石的性質、強度、研磨性和完整程度等合理選擇金剛石鉆頭，還需合理使用鉆進工藝參數主要有轉速、鉆壓和泵量三大規程參數。

圖4 高工作層鉆頭（左）、提高規徑刃高度及加強保徑鉆頭（中）及有序排列鉆頭唇面（右）

3.2繩索取心鉆具

繩索取芯鉆進是一種先進的巖芯鉆探工藝。它采用大直徑的鉆桿，在鉆具里面套裝一根取芯管，在鉆進過程中，巖芯緩慢地裝在取芯管內。當回次進尺終了，巖芯裝滿取芯管時，采用帶繩索的打撈器，從鉆桿中把取芯管提出，提取巖芯后，又從鉆桿中把取芯管放到孔底，繼續鉆進。繩索取芯與普通鉆進取芯相比，具有控制鉆孔偏斜度、提高鉆進效率、降低工程成本、提高巖芯采取率、減少孔內事故等優點；尤其在鉆穿復雜地層方面，有著其它施工技術無可比擬的優點，因而被廣泛應用。繩索取芯裝置主要由雙管部分、打撈機構、彈卡機構、懸掛機構、到位報信機構、巖芯滿管或堵塞報信機構、調節機構、緩沖機構、單動機構、容納與卡取巖芯機構、扶正機構、打撈器部分、打撈機構、繩卡機構、送入機構、安全脫卡機構等典型部件組成。目前國內的繩索取心鉆具以無錫鉆具廠生產的S系列繩索取芯鉆具最具有代表性，其規格有S56、S59、S59B、S75、S75B、S95、S95A等。其主要規格見表3。

表3 S系列繩索取心鉆具規格參數

目前，繩索取心已經成為地質巖心鉆探的主流技術方法。除部分煤田和沉積巖復雜地層外，繩索取心鉆探技術已經在深孔固體礦產資源勘查施工中得到普及。國內有關研究機構、鉆探用戶及生產企業一直在積極關注深孔、特深孔繩索取心鉆探技術的優化和完善工作，開發新產品，研究深孔鉆探工藝。

繩索鉆桿的優化研究應成為長期和重要的技術工作方向，繩索鉆桿承受著地面鉆機傳遞的回轉扭矩和自身重量產生的拉力，同時是輸送高壓沖洗介質、撈取巖礦心和投放內管總成的通道，具有薄壁和基本內平的特點。在地質鉆探設備和器具中，回轉的繩索鉆桿的受力情況和工作條件最為復雜和惡劣。繩索鉆桿的優化研究應作為最重要的技術，選用高強度優質合金管材，優化設計螺紋類型，重視鉆桿和接頭螺紋副的加工、熱處理和表面處理工藝；設計合理的到位報信、堵塞報信機構和打撈投放裝置，提高深孔、特深孔鉆進或特殊鉆探施工用繩索取心鉆具可靠性。此外，還應該提高繩索取心管材材料的綜合機械性能，從強調“高強度”為主，向“高強度、高性能”方向發展。有序淘汰成分組配不合理、有害元素較高、熱加工性能較差的部分地質管材，逐步向與高性能石油鉆井管材(材質)靠攏。同時，改進提高管材的淬透性，增強管材彈性(韌性)、抗疲勞性、抗磨蝕性和抗沖擊性能，改善金相組織結構，使研發的新型管材基本達到深孔繩索取心鉆探施工要求。

3.3深孔液動錘

液動沖擊回轉鉆探技術（又稱液動潛孔錘鉆探或液動沖擊器鉆探技術）： 它是利用泥漿泵輸出的高壓沖洗液作為動力傳輸介質，驅動處于井下鉆具組合中液動潛孔錘內的沖錘產生一定頻率和沖擊能的軸向往復運動，對碎巖鉆頭施加沖擊載荷，以提高鉆進效率的工藝技術方法。液動潛孔錘通常連接在鉆頭或巖心管的上部，因而能量傳遞損耗小、效率高。使用液動潛孔錘進行鉆探施工，具有不需增加其它設備、操作簡單、應用范圍廣、鉆進效率高、鉆進質量好的特點。在我國的地質勘探領域已經廣泛應用并成為我國地質鉆探工藝技術的一大特點。

與常規的回轉巖心鉆進相比，液動錘鉆進有以下特點： ⑴可充分利用現場常規設備，配套方便投資少。

⑵鉆壓和轉速較低切削具磨損小鉆頭壽命可提高 30 %。在可鉆性6～7 級的巖石中鉆速可提高 15～70 %，在致密“打滑”巖層可成倍地提高效率。因為它給鉆頭施加的載荷是高頻脈動沖擊載荷，應力集中瞬間可達到極高值易使巖石產生體積破碎。它較好地利用了堅硬巖石脆性大而抗剪切強度低不耐沖擊的弱點，是解決堅硬巖層有效的鉆探技術。

⑶鉆進裂隙及解理發育的巖層，可有效減小巖心堵塞回次長度至少提高30 %對于硬脆碎的破碎帶采用繩索取心液動錘鉆進可以提高回次長度2～3倍。

⑷在大部分易斜地層中可減小鉆孔彎曲程度，提高鉆孔質量。

⑸液動錘鉆進所需沖洗液量大流速高，可減小重復破碎高頻脈動沖擊有利于金剛石出刃，減小鉆頭“打滑”。可節約生產費用15～20 % 液動錘的研究開發以廊坊勘探所最為成功，目前已成功地研究開發出YZ正作用、YS雙作用、YQ復合式、SSC繩索取心等液動錘系列產品，并且已達到了國際領先水平。圖5為SYZX系列繩索取心液動潛孔錘。

圖5 SYZX系列繩索取心液動潛孔錘

目前液動錘在以下方面具有突出的優勢：

(1)液動潛孔錘的使用孔深已達5000m，繩索取心液動錘使用孔深已達1648m；(2)堅硬、致密“打滑"，尤其是脆性地層使用液動錘可大幅度提高鉆進效率；

(3)使用液動錘可有效提高回次長度(過于破碎無膠結松散顆粒或泥類地層，振動可能會導致巖心消耗)；

(4)液動錘鉆進可提高鉆頭壽命，延長起下鉆的周期，減少起下鉆次數，減少對孔壁的擾動幾率；

(5)改善孔內鉆具受力和磨損狀態(小規程，高質量)。

小結

全液壓動力頭鉆機具有明顯的技術優勢，在深孔巖心鉆探施工中的應用將逐漸增加，逐步普及；深部巖心鉆探，開孔直徑大，鉆孔結構多級。同時，繩索取心鉆探單回次鉆進時間長，沖洗液循環壓力損失大，其特殊的鉆探工藝對泥漿泵提出了更加苛刻的技術要求。未來的深孔泥漿泵應從全液壓動力頭鉆機中分離出來，采用單獨配置動力的模式。深孔使用的泥漿泵將逐漸發展為液壓驅動、程序控制、集中操縱、計量數顯、履帶自移、電液一體的高技術機電產品；隨著新材料技術的不但發展，新的高性能鉆桿必將淘汰落后的傳統鉆桿，突破鉆桿的限制，提高深孔鉆進的孔深與鉆進效率；創新科研工作機制，使特深孔鉆具產品開發與繩索取心鉆具標準化工作聯動起來，實現繩索取心的標準化、互換性，同時解決螺紋參數細節優化、合理公差控制、螺紋表面硬化、仿形刀具的推廣以及新型絲扣油研制、研究鉆桿預扭矩和過載扭矩控制能難題，結合螺桿鉆具、潛孔錘的三合一鉆具將成為繩索取心技術的主流技術。隨著鉆探技術的不斷提高、基礎學科在工程領域的深入應用以及新材料的研發，深部鉆探技術發展必將進入一個新臺階。

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[3]梁健，劉秀美，王漢寶．地質鉆探鋁合金鉆桿應用淺析[J]，勘察科學技術，20l0，(3)：62—64．

[4]王達．深孔巖心鉆探的技術關鍵[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2009，35(S1)：l一4． [5] 張偉．關于我國地質巖心鉆機發展方向的分析[J]．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2008，(08)：1—5．

[6]王人杰;蘇長壽 我國液動沖擊回轉鉆探的回顧與展望 1999(z1)．

第三篇：鉆探協議書

甲方： 乙方：

經甲乙雙方共同商議，本著平等互利的原則，遵守誠實信用，自愿的基礎上，就

鉆孔的鉆探工程有關事宜達成如下協議：

一、乙方合格完成鉆孔后甲方按每米

（：）支付乙方鉆探工程費用。

二、報廢孔按地質原因（4m溶洞以上）無法繼續進行施工，補150元/m。

三、鉆探工程費用包括：機坪的青苗補償、占地租用費用、搬遷道路租用及青苗樹木補償費，鉆機和附屬設備的搬遷費，鉆探中油料費，各種耗材費用，人員工資及鉆探用水等費用。

四、機坪青苗補償費甲、乙雙方各出一半。

五、工程費用結算按405隊財務規定支付。

六、工程施工日期

年

月

日至

年

月

日。

七、鉆探工程質量要求 1鉆探工程質量要求及驗收標準

（1）巖礦心采取率：全孔巖心采取率按分層計算，含礦層及其頂底界3~5m內分層采取率不低于80%，低于80%的連續進尺不

鉆 探 協 議 書 超過5m（以設計實施方案為準）；圍巖巖心分層采取率不低于70%。

鉛鋅礦鉆探施工應保持礦石原有結構特點和完整性，避免礦心粉碎貧化，防止鉆進中漏礦。當含礦層巖心完整率較差時，每回次進尺不得超過0.5m；含礦層及其頂底界3~5m內回次采取率低于80%時，每回次進尺不得超過0.5m；殘留巖心必須及時打撈（除非確保下次能100%打撈上來）。

在硅質巖與含釩頁巖構成的釩礦層中施工時，每回次進尺不得超過0.5m。

其他礦種施工時，依相關礦種規范和礦區設計，礦區特點采取技術措施。

（2）巖礦心現場整理與保管：機臺必須將巖礦心洗凈，自上而下按順序擺進巖心箱內，不得顛倒并在巖（礦）心上用大紅油漆寫明回次號總巖塊數和塊號，填好巖心牌巖心長度在5cm以上者均要編號，編號方法為：回次號（分塊號/回次總塊號）巖心箱上應用紅油漆寫明礦區名稱，鉆孔號、孔深、回次編號和巖心箱號，同時，機場不允許過多堆放巖礦心，在施工過程中應分期分批由專人護送到甲方指定的地點。

（3）鉆孔彎曲度測量：孔深0~100m的鉆孔，終孔測量一次；孔深0~200m的鉆孔，孔深1/2處及終孔各測一次；孔深大于200m的鉆孔，每70m測量一次，終孔測一次，各測點均應測量天頂角和方位角，以鉆孔孔深遞增計算，每100m頂角不超過2°。

（4）孔深校正：一般每鉆進100m校正一次孔深，見主礦體 及終孔必須校正孔深，其允許誤差不得大于1‰；若超過允許誤差，應及時進行檢查重校，并查明原因進行改正。

（5）鉆孔原始報表的填寫：機臺各班必須由專人在現場及時用防水墨水填寫原始班報表，要做到真實、齊全、準確、整潔；填寫有誤時，只能劃改，不能涂改；所有原始資料的責任人必須全部簽字并記錄日期。

（6）鉆孔封孔要求：所有鉆孔均需封孔，封孔位置為含礦層頂界，用水泥往上封閉5m（或按設計），封孔后，孔口必須用水泥設立標志樁并注明孔號，具體封孔要求按礦區技術人員下達的封孔通知書執行。

（7）鉆孔簡易水文觀測：所有鉆孔均需進行簡易水文觀測，觀測內容為：沖洗液消耗量及性質變化，起下鉆水位，鉆進中異常現象及終孔穩定水位等，按要求認真填寫好鉆孔簡易水文觀測記錄表等。

2、鉆探工程質量管理與驗收標準（1）鉆探工程質量管理

①鉆孔施工必須盡量提高巖礦心采取率。巖礦心采取率不合要求，必須進行補斜。經補斜仍未達到要求，為不合格鉆孔。

②鉆孔施工必須及時進行鉆孔彎曲度測量，如沒有按規定要求進行，每發現異常扣款500元，同時乙方須及時補作，部分為作時，該項指標降級。

③鉆孔施工必須及時進行鉆孔孔深校正，如沒有按照規定要求 進行，每發現一次扣款500元，同時乙方須及時補作，該項指標降級；多數無法補作時，該項指標為不合格。

④鉆孔施工必須及時作好簡易水文觀測，如沒有按規定要求進行，每發現一次扣款1000元，少量未作時，該項指標降級；較多時，該項指標為不合格。

⑤鉆孔施工必須及時作好綜合記錄。機臺各班必須由專人在現場及時用防水墨水填寫原始班報表，如沒有按規定要求進行，每發現下一記錄工序工作進行到中期沒記錄上一工序內容時（如本回次鉆進了半個回次還無上回次取心記錄）一次扣款1000元（處理事故的特殊情況除外），少量不全時，該項指標降級；較多不全時，該項指標為不合格。

⑥鉆孔施工必須及時作好巖礦心現場整理及保管。如發現巖心牌不規范，5cm以上巖心未編號，巖心放倒，沒洗干凈，巖心盒油漆未寫，每發現一項一次扣款500元，同時乙方須及時改正，無法改正時，該項指標降級，直至不合格。

⑦巖心牌使用木質巖心牌，其它不得使用。（2）鉆探工程評級

①全部符合要求，定為優質孔。

②簡易水文觀測符合要求，有一項（僅一項）基本符合要求，其余均符合要求，定為優質孔。

③巖心采取率指標合格，簡易水文觀測指標合格，兩項或兩項以上指標為基本符合要求，評為合格孔。④礦心采取率指標合格，簡易水文觀測指標合格，其它指標中任意一項（僅一項）不符合要求，視情況定為合格孔。

⑤簡易水文觀測一項基本符合要求，其他各項指標符合要求，定為合格孔。

⑥達不到上述標準為不合格孔。

八、甲乙權利及義務

1、協助乙方商談機坪、搬遷等事宜。

2、按協議規定及時支付工程費用。

3、督查乙方在鉆探過程中的各項技術指標（巖心采取率、校正孔深、測斜、水位觀測、鉆孔消耗液記錄等）。

九、乙方權利及義務

1、按甲方要求，在規定時間內完成所有鉆探工程任務。

2、所有發生的鉆探費用由乙方支付。

3、乙方負責在施工及設備運輸中造成的一切安全問題，并平承擔由此造成的所有經濟損失，4、乙方負責巖心搬運至公路上，并安排人員將巖心入庫。

此協議一式二份，雙方各執一份，簽字蓋章后生效。

甲方（蓋章）：

乙方（蓋章）：

****年**月**日

第四篇：鉆探工作總結

我是1992年參加工作的，一直在鉆探生產第一線工作，從一名什么都不懂的小鉆工，到現在已經是有著10年鉆機機長經歷的鉆探技師。我很喜歡鉆探這一行，別人都說，干鉆探這個行當太苦、太累，我不這樣認為，我覺得苦中有樂。我參加工作之初就暗下決心，一定要學好鉆探技術。上班的時候，我仔細地觀察師傅們如何操作機器、如何取芯、如何采煤，并認真做好記錄，下班后就將這一天的收獲寫成技術總結，并請師傅們加以指點，所以我進步的很快，工作第三年就當上了班長，第六年時我就走上了機長的工作崗位，回顧這十幾年的工作生涯，我對鉆探工藝施工有了一個比較清晰的認識，現將我的工作經驗總結下來，供大家參考。

鉆探主要是用機械或人工的方式向地球表面鉆出一個直徑較小，深度較大的圓孔，繼而獲取相關的地質信息，為資源的開發提供基礎保障。

鉆探中很重要的一個環節是鉆進。鉆進方法通常從兩方面分，第一是據破碎巖石的外力性質和方式不同，鉆進方法分為：回轉鉆進、沖擊鉆進、沖擊回轉鉆進。進第二種是根據破碎巖石工具(即磨料的材質)分為：硬質合金鉆進、鋼粒鉆進、金剛石鉆進、牙輪鉆進。鉆進過程是鉆孔從開孔鉆進到終孔的施工過程，巖石鉆探鉆進時由動力機帶動鉆機回轉，由鉆桿、巖心管、鉆頭組成鉆頭切削具刻取巖石，以達到不斷往深層鉆進。

在煤田地質鉆探中，硬質合金鉆進最為普通。硬質合金鉆進是硬質合金鉆頭在軸向壓力和鉆具回轉作用下，破碎孔底巖石，同時用沖洗液來冷卻鉆頭，并將破碎的巖石顆粒排出孔外(或懸浮起來)，為切削具繼續破碎巖石創造條件，在硬質合金鉆進中要注意技術參數的掌握。鉆壓、轉速及沖洗液量是可以控制的參數值，在鉆進中要根據地質情況、巖石的狀況進行不同的調整。鉆壓和回轉力構成了切削具破碎巖石的切削力，增加鉆頭鉆壓是提高鉆速的主要途徑。鉆壓大小對鉆進效率和鉆頭壽命都有很大的影響。切削具作用在巖石上的單位壓力必須大于巖石的抗壓強度，才能以體積破碎方式進行工作，從而獲得較高鉆速和減少切削具磨損。在硬質合金鉆進時，鉆頭轉速大小對鉆速影響也很大，生產實踐證明，在同一條件和范圍內，增加轉數即增加了合金切削具破碎巖石的次數，鉆速隨轉速的增加而提高，不同性質的巖石要求的最優轉速也不相同，轉速的增加有最優極限值，超過此值后，鉆速反而會下降。硬質合金鉆進中，沖洗液的質量與數量對鉆進速度也有很大影響，根據證明，鉆速隨沖洗液的畢生或粘度的增大而下降，在鉆探生產中條件允許時，應盡量采用清水、低固相及無固相沖洗液鉆進，提高鉆進效率。在硬質合金鉆進時，應盡量采用的沖洗液量，以迅速地排除巖粉、巖屑、經常保持孔底工作面清潔、提高鉆速，同時也起冷卻、潤滑鉆頭切削具的作用，減少其磨損，延長鉆頭壽命。但沖洗液量過大，液流經過鉆頭底部急劇轉向，造成很大水壓，增大通水阻力，對鉆頭產生很大浮力，使鉆頭有效壓力減少，導致鉆速降低，同時巖礦心和孔壁的沖刷破壞作用也隨之增大，在松軟巖層鉆進，巖心采取率降低，并加劇了孔壁坍塌，也增加了水泵磨損，送水量過小，造成粉屑在孔底工作面堆積，造成孔底重復破碎量增大，增加了切削具孔底的回轉阻力，加速了切削具的磨損，甚至會產生埋鉆、燒鉆及折斷鉆桿事故。

總之，在鉆探生產當中，一定要根據實際情況來確定合理的鉆進技術參數，這樣才能提高鉆進速度和鉆進效率，創造更高的鉆探經濟效益。

第五篇：鉆探工程

鉆探工程（drilling engineering）

在地質勘探和建筑基礎勘查中，用鉆機按一定設計角度和方向施工鉆孔，通過鉆孔采取巖心（或礦心）、巖屑或在孔內下入測試儀器，以探查地下巖層、礦體、油氣和地熱等的工程。簡稱鉆探。探礦工程的重要組成部分。在鉆進中，主要應用機械的方法破碎巖石，其他物理的或化學的破碎巖石方法，尚處于試驗研究階段。按破碎巖石的外力作用方式可分為沖擊鉆進、回轉鉆進、沖擊回轉鉆進、振動鉆進和噴射鉆進等；按鉆進時是否取巖心（或礦心），可分為取心鉆進和不取心鉆進；按破碎巖石所使用的磨料，又分為硬質合金鉆進、鉆粒鉆進和金剛石鉆進等。鉆探是地質勘探的一種重要技術手段，廣泛應用于尋找和勘 探 各種礦產、油氣藏、地下水、地熱，以及為水利建設、工程建筑和交通設施等提供地質資料。

鉆探機械主要包括鉆機、泥漿泵、動力機和鉆塔等。鉆機是用于向地下鉆孔的最重要的機械設備。泥漿泵又稱鉆井泵，是向鉆孔里輸送泥漿或清水等沖洗液的機械設備。鉆塔又稱井架，是架設在鉆場或井場上方，配合鉆機絞車進行升降鉆具的塔架。

鉆探工程按鉆孔用途可分為：①固體礦產鉆探，鉆孔直徑小(46～91毫米)，按礦種的不同，深度從幾十米到2000多米。②石油天然氣鉆探，鉆孔一般開孔915毫米，終孔216毫米，孔深1000～7000米，通常井口要安裝防噴器具。③水文地質鉆探，普查孔直徑小于150毫米，勘探孔直徑150～350毫米，水井直徑 150～550 毫米，孔深 300 米。④ 地熱鉆探，井深1000～3000米。⑤ 工程地質鉆探，為勘察壩基、水庫、渠道、港口工程、高層建筑以及鐵路、公路沿線的工程地質情況。