1、1浅 谈 砂 卵 石 地 层 钻 探 施 工 工 艺刘海啸( 中国煤炭地质总局华盛岩土工程公司)摘要 对于卵石地层钻探,目前一般采用钢粒钻进、清水冲洗、跟管扩孔及泥浆循环等常规钻进方法,取芯质量低劣。为此采用 S M 植物胶 SD 金刚石钻进, 取芯效果显著, 能完整保持岩芯的原状结构, 是目前在这类地层中钻进取芯比较先进的一种方法。关键词 卵石地层 S M 植物胶 SD 金刚石钻具 钻探工艺 取芯效果0.引言2011 年我单位承接了邯郸市融通添鸿商务大厦项目的勘察任务，该项目地上 45 层，地下 4 层，基底压力 850kPa，勘察等级为甲级。鉴于工程重要性，对现场钻探质量提出了很高的要求。
2、经施钻，在场地 2740m 范围钻机跳动剧烈，漏水较严重，根据钻探取芯情况，技术员将该范围统一定性为卵石。由于钻探采用的传统工艺，钻探取芯质量都很差, 对该地层的结构性状及其工程地质条件, 无法进行准确判断。为此我们经过研究后决定试用 SM 植物胶和 SD 金刚石钻具进行试验。经过现场试验，取芯质量得到极大提高，从而较准确的将 2740m 范围划分为砾石和卵石两层，达到了理想效果。通过新老工艺的比较，浅谈一下卵石地层的钻探施工工艺，以积累宝贵经验。1.卵石层结构特点卵石层根据充填物的不同可分为砂卵石和泥卵石。砂卵石结构为松散胶2结、局部有架空层，渗透性强，漏失严重；质地坚硬，结构复杂，松散和软
3、硬不均，颗粒级配无规律性；取心取样较困难。常规钻探只能取出部分大粒径漂卵石，细颗粒被冲洗液冲失，因而要查明其结构与颗粒级配极为困难。泥卵石质地坚硬，结构复杂，漏水情况相对砂卵石较轻，但容易出现憋泵现象。同时由于岩心在钻具中的旋转碰撞及循环介质的润滑作用，取芯质量仍难得以保证。2.卵石层钻进方法2.1 常规钻进方法及特点目前一般采用钢粒钻进、清水冲洗、跟管扩孔及泥浆循环等常规钻进方法。取芯则采用回转钻进干钻、管钻冲击钻进，钢丝钻头捞取等方法。这些方法钻进卵石层的缺点主要表现为：钻机负荷大、孔内事故多、钻进效率低、取样质量差等。2.2 SD 金刚石钻具配合 SM 植物胶冲洗液钻进方法及特点为适应各
4、种硬脆碎地层钻探的要求，成都勘测设计院专门研制了“SD” 系列单动双管系列金刚石钻具配合“SM” 植物胶冲洗液钻进的新技术。也是目前在这类地层中钻进取芯比较先进的一种方法。该方法是以“SM”植物胶为冲洗液，SD 金刚石为施钻工具的钻进工艺。该工艺的主要特点表现为：回转阻力小、钻进速率高、取芯质量好、排砂、携带岩粉能力强等特点。3. SM 植物胶性能及 SD 金刚石钻具结构3.1“SM”植物胶在钻进中的性能具有粘弹减阻、减振和成膜作用等功能；能提高低固相泥浆冲洗液的粘度、降低失水量、改善泥浆流变性、提高泥浆稳定性，护壁防塌；3“SM”植物胶按比例参配纯碱（Ca 2C03）或烧碱（Na0H）后，可
5、配制高粘度泥浆冲洗液而不影响泵吸性能，不增加泵压。造浆性能好，具有润滑性好、流动性好的特点。3.2“SD”系列金刚石钻具结构“SD”系列金刚石单动双管钻具，结构可划分为：导正除砂机构；单向阀机构；双级单动机构；内管机构；外管机构；4.“SM”植物胶冲洗液在卵石地层中的配比砂卵石层的配比SM 胶 粉: 1.5% 3% ( 与水的重 量比) ;Na2C03 : 5% ( 与 SM 胶干粉重量的百分比) ;泥卵地层的配比“SM”植物胶冲洗液：SM 胶 粉: 1.0% 1.5% ( 与水的重 量比 ) ;Na2C03 : 5% ( 与 SM 胶干粉重量的百分比) ;CMC: 0.1% 0.2% ;5.
6、钻进工艺（1）钻头的选择和使用卵石层中钻进，宜采用 HRC4555 的金刚石钻头，金刚石浓度为 100%，金刚石品级为 JR5。（2）钻进技术参数钻压：在卵石层钻进中，钻压不应过大。如果钻压过大, 钻杆容易挠曲, 钻具不稳定 , 跳动大,岩心容易堵塞，影响钻进效率。通过我们的现场经验可采用钻压范围 5 8kN。4转速：在钻进中，转速影响钻进效率和取心质量。转速越高, 钻杆挠度越小, 钻具越稳定, 进尺越快 , 钻头对岩芯的研磨时间就越短, 采芯质量越好，在可能条件下，应使用最高转速。旋转频率可采用 500850r/ m in 为参数范围，也可以钻头线速度一般应达到 34 m/s 作为参照标准。
7、泵量：影响取芯质量关键的因素是泵量的大小，为减小冲刷液对岩芯的冲刷力，提高取心质量，在能维持钻进的条件下，应选择最小泵量。当地层比较密实时，可适当增大泵量。一般可选用 2540 L/min。采用 SM 胶冲洗液钻进, 由于浆液具有粘弹性减振作用, 且润滑性和滑动性能好。所以正常钻进泵压较低。一般小于 0.5MPa，选用 0.10.3M Pa 为宜。（3）钻进操作技术 开孔宜下入套管，其深度根据地层条件和孔深而定。以不塌孔为原则。 钻具下入孔内，先用低压慢转扫孔到底。孔内钻具负荷不大时，才能开始正常钻进。如果孔内负荷大，不得强行开高转速钻进。 钻头正常钻进时，不得任意改变钻进参数，也不要提动钻具
8、，防止岩心堵塞。 发现岩心堵塞时，可适当提动几次钻具。若处理无效，应立即提钻如果地层松散、砂卵石粒径较小，取心困难时，应降低泵量。 砂卵石钻进速度突然加快时，可能是进入砂层或小粒径砂砾石层。不必改变压力和转速，但要适当降低泵量。 为保证岩芯采取，在钻进薄砂层和夹泥层时，最好在钻穿后进入卵石层 10cm 以上再提钻；如砂层较厚，一个回次钻不穿时，回次末，应停泵5干钻进 10cm 以上再提钻。防止岩芯脱落。 钻进时应精心操作，经常观察供水系统是否畅通，水泵运转是否正常。孔内不返浆时，应防止断浆。如发现泵压突然升高，应立即提钻检查，以防止烧钻事故发生。 在重要孔段钻进取样，提钻时应慢速提升，拧卸钻杆应平稳，防止岩心脱落，退出岩心时，应卸掉钻头，然后轻轻倒出岩心。6.钻进效果评价采用“SD“金刚石单动双管钻具配合“SM” 植物胶冲洗液，在卵石地层钻进中，与常规钻进方法比较，有以下几个突出的优点：（1） SM 植物胶冲洗液流动性好、携粉能力强, 孔底干净, 进尺较快。提高钻孔质量， 。（2）SM 植物胶冲液润滑性好,减小钻具回转阻力, 提高钻进转速, 减少钻头和钻具磨损，降低了工程成本。提高钻探效率，缩短勘探周期。（3）可保持岩样的原状结构,可有效、准确判定地层特征。
