砂卵石层金刚石钻进与取样技术浅谈(2)

3 钻进工艺

3.1主要钻探工具

①钻头：砂卵石层中卵石强度普遍较高，适合使用抗冲击性能较好的硬质胎体钻头。钻探中采用胎体硬度HRC40—45，金刚石粒度为60—100目的孕镶式或电镀式钻头。为增强钻头的抗冲击性能，采用厚胎体，并减少了水口数量，加大水口的深度，可防止崩刃，减少抽吸现象。

②钻具：为了取得质量较高的芯样，钻探时采用直径Φ91mm 的SD金刚石双管单动钻具。为了达到较好的单动效果，钻具单动接头采用两盘园锥滚柱轴承，以保持较大的盘距；另外采用内径相同的卡簧与钻头，以减少岩心的堵塞，钻具内管长度和间隙可能够根据地层变化情况自由调节。

3.2 钻进方法

3.2.1钻孔设计

首先应将机械安装在平坦、牢固场地上，使钻机天车、立轴、钻孔的中心在一条直线上，不能马虎开钻。河床覆盖层表层结构松散，需要采用常规工艺跟管法开孔，打入Φ127mm孔口管，其打入深度根据上部松散层厚度来确定，以穿过松散层厚度为限。根据钻探经验，一般一次裸孔钻进的安全深度约30m左右，如果要求钻探深度大于30m或孔内出现不稳定的现象时，则需要再下直径为Φ108mm保护套管，方可继续钻进。

3.2.2钻进参数

①立轴转速：砂卵石层结构松散，相当于在破碎和非均质岩石中钻进，用SD钻具进行钻进时应根据冲洗液返回情况、钻机负荷能力和孔壁稳固情况来确定立轴转速。一般每回次开始钻进时，起始转速以200～300r/min为宜，经过几分钟磨合后，若孔内返浆较好，钻机平稳，可采用500~700r/min的转速，反之应使用低速钻进。

②钻压：加压要适当、均匀，不能忽大忽小，更不能过大。钻压过大，金刚石切入岩石过多，就会堵塞水路，造成金刚石冷却不良，导致烧钻。砂卵石层属松散地层，应采用较低钻压，一般较正常压力值小一倍，采用2～4MPa压力。当钻进速度均匀、钻机平稳时，可适当增加压力。

③泵量：冲冼液具有冷却钻头、排除岩粉、调节钻头胎体磨损等作用，钻进时泵量必须均匀、连续，不能过大过小。冲冼液泵量的大小直接影响覆盖层的采样率、钻速和钻头的使用寿命等。考虑到砂卵石层取芯的效果，一般泵量应控制在40～50L/min之间，并根据岩层变化情况适时调整泵量大小。

3.2.3操作事项

砂卵石层本身结构松散，可钻性差，为取出好的岩样应加强现场操作的管理。

①必须保持冲洗液良好的性能，设专人管理，经常除砂，根据钻进情况及时调整冲洗液的性能，使之能够满足护壁、排砂等要求。

②下钻前应认真检查钻具，确保卡簧、卡座和钻头内径尺寸符合要求，保证卡簧在卡簧座中能够自由移动。钻具下至离孔底约0.5m时，应开泵冲洗，待孔口返水后方可轻压慢转扫孔到底，以防下钻过快，孔底沉淀堵塞水口。

③正常钻进时，转速和钻压不要忽高忽低，不要活动钻具。若发现岩心堵塞，处理无效时，应立即提钻，检查原因。

④提钻时应慢速、均匀上提，以防芯样滑落和钻头抽吸作用，破坏孔壁的稳定。