成都理工大学岩土钻掘毕_业论文(编辑修改稿)

成都理工大学岩土钻掘毕_业论文(编辑修改稿)内容摘要：

基台木的断面尺寸与钻机的钻进孔深有关。 根据上述选择原则确定基台木数量为8根；基台木长度为5m；基台木的断面尺寸为250250（mm）。 基台木的连接如图52所示。 图52横顺枕交错连接图钻机场场地基础如图52所示。 1基台木 2基台枕图52 机场地基浅槽基础基台木布置形式如表52和图53所示。 表52 XY5钻机机座螺栓孔的位置尺寸[1]机座前排螺栓孔中心连线到立轴中心的垂直距离260mm机座左右两排螺孔间的距离1000mm主动圆锥齿轮中心至机座底部的垂直高度1100mm图 53 基台木布置图鉴于选择的钻塔类型（SG18四角钻塔）以及钻机场的条件钻塔安装采用分层安装法。 钻塔安装图如图54所示（钻塔右面和左面相同；后面和前面相同）。 图54 钻塔安装结构图循环系统包括水源箱（池）、循环槽、沉淀池，系统的规格应根据孔深，岩层性质，冲洗液携带岩屑的能力合理确定。 为了充分的沉淀岩屑，循环槽尽量长，但该孔位地层多为较坚硬的岩石，产生的岩屑不多，综合机场的布置确定循环系统为：一个沉淀池，规格为211m3；一个水源池，规格为221m3；循环槽按实地情况合理布置。 循环槽的端面尺寸不得太小，否则流速过大，起不了沉淀的作用。 槽尺寸设计为高200mm，以保证循环畅通。 系统布置在离左后塔脚1米并靠近泥浆泵的地方。 沉淀池中上下交错安装挡板，循环槽中可以适当放些筛网或树枝，起到过滤岩屑的作用。 还要防止外来水进入循环系统，并随时清理沉淀池、循环槽内的岩屑。 安全设备包括灭火器、绷绳、避雷针及其装备等。 （1）防火设备：钻机场内应备有足够数量的防火用具如灭火器、沙箱、防火钩等，并设有专人负责。 （2）绷绳安装：绷绳用以保持钻塔平稳，增加钻塔强度、防御大风侵袭而倾倒。 钻塔每根塔腿各设一根绷绳，系于塔高四分之三处。 在安装绷绳时，每根绷绳需装上拉紧器，以利于绷紧绷绳，如图56所示。 （3）避雷针安装：安装避雷针时。 避雷针由接闪器、引下线和接地装置组成。 图 56 绷绳及避雷针装置示意图第6章 钻进工艺设计 钻进方法由于要求全孔段取芯，地层可钻性等级除表层土为2以外其余地层都大于或等于5。 所以采用金刚石绳索取芯方法，效率更高，钻孔质量更好，成本更低。 钻头 钻头选择由于所设计的地层可钻性大多在五级以上，因此选用孕镶金刚石钻头能使钻进效率有所提高。 0～6m地层软选用胎体硬度及耐磨性较低的钻头，6m以下地层可钻性较高选用胎体硬度及耐磨性较高的钻头。 据此选择孕镶金刚石双管钻头的规格如表61所示[2]：表61 孕镶金刚石双管钻头规格地层钻头外／内径（mm）粒度（粒／克拉）胎体硬度HRC胎体耐磨性0～6m9191／68＜4620低6～152m75S75／496040高152～670m59S／366040高孕镶金刚石双管钻头结构如图61所示：图 61 孕镶金刚石双管钻头（1）排队使用：使用钻头时，应根据钻孔结构和岩石性质，考虑可能需要使用的钻头数量，把钻头排队使用。 即按外径和内径的尺寸分组，按排队顺序使用，先用外径大的内径小的。 （2）扩孔器与钻头的配合：～。 （3）卡簧与钻头的配合：。 卡簧的作用是卡取岩心，过小岩心易堵塞，过大卡心不牢，岩心易脱落。 （4）内管，短接，卡簧座的配合：内管低端与短接和卡簧座三个部件组装好后，将其置于垂直位置而不滑脱，且应稍用力才能拔出，方为合宜。 否则在钻进中会因滑落下降，造成憋水和岩心堵塞。 同时，双管钻具组装后，卡簧座底端离钻头内台阶应有3～4mm的间隙，以流通冲洗液和使岩心顺利进入内管。 （5）注意选择最优钻进规程参数和泥浆性能参数，采用有效的防振措施，遵循操作规程等。 （6）控制合理的时效：根据我国目前钻进水平和质量水平，一般建议时效不要超过3m／h。 （7）不要盲目追求钻头进尺：金刚石钻头一经投入使用，就应力求多打进尺，但不要盲目追求钻头进尺。 如已经发现钻头过度磨损或损伤，就应当停止使用。 钻进参数选择 钻压选择孕镶金刚石钻头钻压按公式61计算： （61）式中：F钻头实际工作唇面面积（； q单位底唇面积上允许的压力，（~）。 Ф91mm钻头：Ф75mm钻头：Ф59mm钻头：上述计算为理论钻压值，实际施工过程中钻压控制在相应的范围内，各孔段钻压按照钻探工程专业设计手册选取。 见表62[1]。 表62 各孔段钻压 单位：KN钻头直径（mm）597591钻压～6～108～15钻进软的弱研磨性或破碎、非均质岩层时，宜选下限钻压，反之亦然；每个新钻头的钻进回次应分为磨合阶段和正常钻进阶段，在磨合阶段应使用低钻压、低转速，让钻头唇面形状与孔底及岩心根部逐渐相吻合。 转速选择各孔段转速按照钻探工程专业设计手册选取。 选择见表63[1]。 表63 各孔段转速 单位：r／min钻头直径（mm）597591转速600～1200400～850350～700如果岩石较破碎、软硬不均、孔壁不稳时，宜选用下限转速。 如果钻孔结构简单、环空间隙小、孔深不大时，应尽量选用高转速，反之亦然。 冲洗液泵量在金刚石钻进中冲洗液除了完成排粉、冷却、护壁外，还起润滑钻具等作用。 Q=6vF (L/min) （61）Q金刚石钻进所需泵量（L／min）；F钻孔的环空面积；v环空上返流速，要求v≥～。 金刚石钻头环空间隙很小，冲洗液的流动阻力很大，泵量过大不仅增大工作泵压，容易冲蚀孔壁和岩心，还会过量抵消钻压，引起钻具的振荡[8]。 计算得钻孔冲洗液泵量为50 L/min。 现场选用泵量时按照表64选取。 表 64 金刚石钻进中常用泵量值钻头直径（mm）597591泵量（L/min）30～4540～6050～70钻进坚硬致密岩层时，单位时间产生的岩粉量少，可选择下限泵量，反之亦然。 钻进强研磨性岩层时，为了吸收摩擦产生的热量，需要较大泵量冷却，但携带岩粉磨粒的高速液流会严重冲蚀胎体，诱发金刚石颗粒过早脱落。 因此，应该权衡利弊选择合理的泵量。 钻孔冲洗液 冲洗液的选择该孔0～6m地层为表土层，6～152m地层比较破碎易漏失，152～670m地层致密且较稳定。 宜选用相对密度较低的低固相冲洗液。 本工程选用低固相泡沫冲洗液。 冲洗液的配置泡沫泥浆由低固相泥浆加泡沫剂配制而成，由于气相的大量介入，～。 适用于孔壁不稳定的漏失层等，由于其密度低，因而有利于提高机械钻速和钻头寿命、携带岩粉能力强、失水量小粘度大对孔内复杂情况有更大的适应能力、有利于控制地层稳定[1]。 泡沫泥浆是由气、液、固组成的多相分散体系，配置泡沫泥浆的关键是保证气泡在泥浆中稳定存在，具体注意三点：发泡剂、稳定剂和强力搅拌。 （1）配置程序：原浆：土＋水＋碱，充分搅拌后水化24小时；基浆：原浆中加入CMC，PHP等有机高分子处理剂作稳泡剂；发泡：基浆中加发泡剂，高速搅拌10分钟以上。 （2）性能要求：，／终切力大于45dyn／；泥浆失水量小于15ml／30min；～；泡沫泥浆稳定性不小于8h／500ml。 （3）泥浆配方：高阳土4～5%； 7%；CMC ～%；PHP 200～300ppm；DF1发泡剂150～200ppm。 泥浆性能要求如表65所示：表65 泥浆性能要求表相对密度失水量ml／30min泥皮厚度（mm）PH动塑比流性指数n～8～10～～8～～冲洗液在钻孔施工中起的作用特别重要，对岩矿心采取率，减少孔内事故发生，生产效益的提高等都起主导作用。 严格的冲洗液管理可延长冲洗液使用寿命，降低成本。 具体措施如下[1]：（1）钻机每小班应指定一个人员兼管泥浆；（2）必须按规定的比例和要求调整泥浆，各种化学处理剂不得随意乱加。 （3）钻进过程中，每小班必须测试现场泥浆性能指标（粘度、比重、失水量、含砂量）一次，并记录在班报上。 当泥浆性能发生变化时，应及时调整；现场泥浆测试工具加强保护，用后清洗干净并妥善保管。 （4）钻进过程中，每班在打捞内管时应清理循环槽，每48小时应清理沉淀池。 （5）泥浆循环系统应搭棚避雨，防止雨水和地表水流入泥浆池内。 （6）对废弃的泥浆要采取很有效的处理措施，防止其对环境的污染。 第7章 钻探质量与保证措施 岩矿心采取的质量要求要求岩心分层采取率≥75％。 矿心及矿层顶底板10m内回次采取率≥85％。 对岩矿心采取的质量要求[1]：（1）完整性：要求取上的岩心尽量避免人为破碎，颠倒和扰动；要求保持原生结构和原有品味，以便划分矿石类型，观察矿物原生结构和共生关系。 （2）纯洁性：要求取上的岩心不受外物的侵蚀，污染和渗进，以免影响矿石的品味，品级和物理性质。 （3）避免选择性磨损：矿心选择性磨损，会使其内在物质成分发生变化，造成矿物人为贫化或富集，歪曲原来品味和品级。 （4）取心部位准确：为了得到岩矿层准确的埋藏深度，厚度和产状，以准确的计算矿产储量和确定地质构造，要求取上岩矿心的位置准确。 岩矿心卡取方法采用卡簧卡取法，也叫提断器卡取法。 利用装于钻头上部的卡簧取心装置，在回次终了时稍一上提钻具，即把岩心卡住并拉断。 采用卡簧卡取岩矿心，卡簧与卡簧座、卡簧与岩心之间的间隙，必须很好的配合。 首先，卡簧与卡簧座的锥度要一致。 锥度的大小，在不影响零件强度的情况下，稍大一些较好，一般以3176。 ～5176。 为好。 对卡簧则要求有较好的弹性，较大的接触面积和与岩心有适度的配合，以便在岩心进入时被带动其沿卡簧座锥面上移，并能在自身弹性作用下张开，使岩心顺利通过，上提钻具卡取岩心时，又能在与岩心摩擦力作用下使卡簧不动，卡簧座上移，在锥面作用下压缩卡簧卡紧岩心。 卡簧卡心装置应在下钻前在地面用岩心进行试验，灵活好用才能下入孔内。 钻孔弯曲测量和预防孔斜的原因很多也比较复杂，但总的来说可以归结为两方面：一是地质因素，二是工艺因素。 孔斜是其中一种或两种因素共同作用的结果[1]。 （1）地质因素：岩层的软弱互层，岩层的层理及片理发育是导致钻孔弯曲的重要原因，而且有一定的规律性。 此外，钻孔遇到断层，破碎带，坚硬的包裹体，大裂隙和溶洞时，也容易发生偏斜。 钻头从软岩进入硬质岩层时，钻孔方向与岩层层面成锐角相交，即遇层角小于1520176。 时，钻孔沿硬层层面弯曲（顺层跑），当遇层角大于2040176。 时，钻孔弯曲没有一定的规律，具体取决于岩层的硬度差。 当遇层角大于40176。 时，钻孔顶层进。 （2）工艺因素：如果钻机由于各种原因致使立轴角度发生改变，有未及时调整；如果钻具结构不合理或者质量差，使钻具轴线偏离了原设计钻孔方向；钻孔孔径与钻柱直径（φ50mm）相差太大，使孔壁间隙过大，在轴向压力、钻具自重及回转力的作用下，将给粗径钻具上端一个较大的偏斜力，这为钻柱弯曲和钻孔倾斜的发生提供了充分条件。 预防钻孔弯曲首先从弯曲的原因进行分析作好常规防斜，具体措施如下。 （1）在设备安装上的预防机器，设备要及时检修好，钻机回转给进系统工作必须正常，齿筒，立轴导管，立轴，合箱螺丝不能松旷，变角机构牢靠，油压钻机滑轨和机器之间不能松旷。 地基坚实平稳，基台木铺放水平，地脚螺栓牢固；孔口管安装方向准确且安放牢固，天车、立轴、孔口中心三点在一条直线上。 （2）在开孔段的预防开孔时，应选用锋利的钻头，主动钻杆不得有偏摆，轴心压力要均匀，要随钻孔加深而加长岩芯管。 （3）在钻具组合上的预防根据钻孔结构合理选择钻具结构。 提钻取心钻进时，采用φ50mm钻杆务必加接6～8组φ56mm扶正器。 扩孔时要带内导正器，换径时要带外导正器；粗径钻具要用综合式异径接头连结，其中心线必须一致；换径时导正管要长于4米，第一回次的小径岩芯管长度要短于1米。 （4）在规程参数上的预防开孔钻进采用小规程参数；不采用过度磨损的钻头；在易斜地层中钻进，规程参数的配合应力求达到最大的钻速，以减少地质、技术和工艺促斜因素的作用时间。 （5）在特殊造斜地段上的预防遇到片岩地层、倾斜岩层、破碎带、软硬互层时，应使用锋利的钻头和长、直、重、厚、刚的钻具。 钻进软硬互层的易孔斜地层、破碎带地层，要求给进均匀，采取轻压慢转，同时要适当控制泵量。 坚持采用绳索取心回转钻进技术。 总之，作好常规防斜措施同时，坚持采用“满眼”钻具及“锐利”钻头，中、轻压力和高转速的钻进参数；坚持使用扶正器、防斜保直器等措施，同时加强孔斜测量力度，配备精良检测仪器。 在钻孔易斜地层钻进及时总结跑斜情况，采取有效措施防止孔斜，以提高钻探工程质量。 （1）测斜要求钻孔每50m测斜一次，下套管前、换径、穿过溶洞后也应补充测斜。 根据任务书知：顶角允许偏差2176。 /100m，误差值允许累计计算。 （2）测斜仪的选择测斜仪种类很多，有单点和多点之分，也有磁性矿区用和非磁性矿区用之分。 该孔深670m，孔底压强约为（以水的密度计算，实际情况比它大）： （72）所选测斜仪必须能承受较大压力，也要适合该孔径用。 因此选择JXX1小口径测斜仪，技术性能如下：井下仪器尺寸：φ401800mm顶角测量范围：0176。 ～45176。 顶角测量误差：＜177。 176。 方位角测量范围：0176。 ～356176。 方位角测量误差：＜177。 4176。 使用电源：井下：16V直流延时电路，6V直流微电机电路，面扳：3V直流电桥电路承受最大液压：100Mpa 允许最高温度：60℃仪器重量（井下）：11Kg适用条件：用于孔径φ≥46mm。