第五講 鉆進(jìn)成孔方法

1、1第五講 鉆進(jìn)成孔方法竇竇 斌斌 博士、教授博士、教授2012.072012.072水文地質(zhì)和水井鉆的鉆孔（井）方法：水文地質(zhì)和水井鉆的鉆孔（井）方法： 取芯鉆進(jìn) 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法 擴(kuò)孔鉆進(jìn) 全面鉆進(jìn) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn) 沖擊鉆進(jìn)法 反循環(huán)沖擊鉆進(jìn) 泵吸反循環(huán)鉆進(jìn) 反循環(huán)鉆進(jìn)法 氣舉反循環(huán)鉆進(jìn) 射流反循環(huán)鉆進(jìn) 空氣鉆進(jìn)法 ；潛孔錘鉆進(jìn)法 3第一節(jié)第一節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)一、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的原理、特點(diǎn)及一、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的原理、特點(diǎn)及適用范圍適用范圍（一）鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的原理（一）鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的原理 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的基本原理是：鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)的基本原理是：借助于一定重量的鉆頭，在一定的高借助

2、于一定重量的鉆頭，在一定的高度內(nèi)周期地沖擊井底，使巖石破碎而度內(nèi)周期地沖擊井底，使巖石破碎而獲得進(jìn)尺。在每次沖擊之后，鉆頭在獲得進(jìn)尺。在每次沖擊之后，鉆頭在鋼絲繩帶動(dòng)下，回轉(zhuǎn)一定的角度，從鋼絲繩帶動(dòng)下，回轉(zhuǎn)一定的角度，從而使鉆孔得到規(guī)則的圓形斷面。而使鉆孔得到規(guī)則的圓形斷面。4工作原理圖工作原理圖5（二）鋼絲繩沖擊鉆的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍（二）鋼絲繩沖擊鉆的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1 1鋼絲繩沖擊鉆的特點(diǎn)鋼絲繩沖擊鉆的特點(diǎn)（1 1）沖擊鉆進(jìn)是以沖擊動(dòng)載荷破碎巖石的，由于巖石在動(dòng)載作）沖擊鉆進(jìn)是以沖擊動(dòng)載荷破碎巖石的，由于巖石在動(dòng)載作用下容易發(fā)生應(yīng)力集中，使得破碎效果比靜載作用好得多，因用下容易發(fā)生應(yīng)力集中，使

3、得破碎效果比靜載作用好得多，因此，用沖擊方法破碎巖石，特別是大卵礫石、漂石、裂隙硬巖此，用沖擊方法破碎巖石，特別是大卵礫石、漂石、裂隙硬巖等巖層，具有效率高、消耗功率低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。等巖層，具有效率高、消耗功率低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。（2 2）設(shè)備簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便，維修方便。）設(shè)備簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便，維修方便。（3 3）鋼絲繩沖擊鉆，只能鉆進(jìn)垂直井孔，故在應(yīng)用上受到限鋼絲繩沖擊鉆，只能鉆進(jìn)垂直井孔，故在應(yīng)用上受到限制制。 62 2鋼絲繩沖擊鉆的應(yīng)用范圍鋼絲繩沖擊鉆的應(yīng)用范圍（1 1）鉆鑿大直徑水井；）鉆鑿大直徑水井；（2 2）鉆鑿露天礦山爆破孔；）鉆鑿露天礦山爆破孔；（3 3）用于鉆進(jìn)基礎(chǔ)樁孔、連續(xù)墻鉆

4、孔、壩基處理孔以及）用于鉆進(jìn)基礎(chǔ)樁孔、連續(xù)墻鉆孔、壩基處理孔以及其它工程孔。其它工程孔。7二、鋼絲繩沖擊鉆機(jī)二、鋼絲繩沖擊鉆機(jī) 鋼絲繩沖擊鉆機(jī)一般是組裝在汽車(chē)或拖車(chē)上，安裝和鋼絲繩沖擊鉆機(jī)一般是組裝在汽車(chē)或拖車(chē)上，安裝和運(yùn)輸都很方便。運(yùn)輸都很方便。 我國(guó)水文地質(zhì)和水井鉆探（井）工作中，廣泛使用的我國(guó)水文地質(zhì)和水井鉆探（井）工作中，廣泛使用的沖擊鉆機(jī)有沖擊鉆機(jī)有CZ20cCZ20c型，型，CZ22CZ22型，型，CZ30CZ30型和豐收型和豐收120120型，豐收型，豐收250250型等。這些鉆機(jī)都是由動(dòng)力機(jī)、主軸、沖擊型等。這些鉆機(jī)都是由動(dòng)力機(jī)、主軸、沖擊機(jī)構(gòu)、卷筒、桅桿和行走機(jī)構(gòu)等部件組成。

5、機(jī)構(gòu)、卷筒、桅桿和行走機(jī)構(gòu)等部件組成。 89三、鋼絲繩沖擊鉆具三、鋼絲繩沖擊鉆具 鋼絲繩沖擊鉆具主要有：鉆頭、沖擊鉆桿、鋼絲繩接頭鋼絲繩沖擊鉆具主要有：鉆頭、沖擊鉆桿、鋼絲繩接頭和撈砂筒。和撈砂筒。 101鉆頭鉆頭沖擊鉆進(jìn)的鉆頭是直接破碎巖石的鉆具。沖擊鉆頭底部沖擊鉆進(jìn)的鉆頭是直接破碎巖石的鉆具。沖擊鉆頭底部帶有各種刃角的切削刀，用它將沖擊力傳給巖石。鉆頭中部帶有各種刃角的切削刀，用它將沖擊力傳給巖石。鉆頭中部稱鉆頭體，為了減少鉆頭在運(yùn)動(dòng)中巖粉漿對(duì)它的阻力，鉆頭稱鉆頭體，為了減少鉆頭在運(yùn)動(dòng)中巖粉漿對(duì)它的阻力，鉆頭體上開(kāi)有流通巖粉漿的溝槽，以增大鉆頭的沖擊力。體上開(kāi)有流通巖粉漿的溝槽，以增大鉆頭

6、的沖擊力。 沖擊鉆頭的沖擊鉆頭的刃角，取決于所刃角，取決于所鉆巖石的軟硬程鉆巖石的軟硬程度。一般情況是度。一般情況是地層越硬，刃角地層越硬，刃角的角度越大。的角度越大。112 2沖擊鉆桿沖擊鉆桿沖擊鉆桿是為加重鉆頭重量的實(shí)心沖擊鉆桿是為加重鉆頭重量的實(shí)心鉆桿。鉆桿。鉆桿間的連接方式有兩種：一是絲鉆桿間的連接方式有兩種：一是絲扣連接，另一種是法蘭盤(pán)連接。鉆桿的結(jié)扣連接，另一種是法蘭盤(pán)連接。鉆桿的結(jié)構(gòu)如圖構(gòu)如圖5.145.14所示。所示。123鋼絲繩接頭鋼絲繩接頭鋼絲繩接頭又稱繩鋼絲繩接頭又稱繩卡。它的作用是聯(lián)接鋼卡。它的作用是聯(lián)接鋼絲繩與鉆具；絲繩與鉆具；并使鉆具在鋼絲繩并使鉆具在鋼絲繩扭力作用

7、下，能在鉆頭扭力作用下，能在鉆頭沖擊一次后自動(dòng)回轉(zhuǎn)一沖擊一次后自動(dòng)回轉(zhuǎn)一定的角度。定的角度。 134掏砂桶掏砂桶掏砂桶又稱抽筒，主掏砂桶又稱抽筒，主要作用是撈取井內(nèi)的巖粉。要作用是撈取井內(nèi)的巖粉。也可用它來(lái)鉆進(jìn)砂質(zhì)或粘也可用它來(lái)鉆進(jìn)砂質(zhì)或粘土質(zhì)等軟地層。土質(zhì)等軟地層。掏砂桶為一圓桶，上掏砂桶為一圓桶，上有提梁連接鋼絲繩，下有有提梁連接鋼絲繩，下有活門(mén)抽取巖粉?；铋T(mén)抽取巖粉。 14四、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)規(guī)程四、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)規(guī)程沖擊鉆進(jìn)規(guī)程是指在沖擊鉆進(jìn)時(shí)，為了達(dá)到好的鉆沖擊鉆進(jìn)規(guī)程是指在沖擊鉆進(jìn)時(shí)，為了達(dá)到好的鉆進(jìn)效果，依據(jù)一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鉆具及鉆進(jìn)進(jìn)效果，依據(jù)一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

8、，對(duì)鉆具及鉆進(jìn)工藝參數(shù)進(jìn)行控制，這些人為可以控制的參數(shù)稱之為沖擊工藝參數(shù)進(jìn)行控制，這些人為可以控制的參數(shù)稱之為沖擊鉆進(jìn)規(guī)程。鉆進(jìn)規(guī)程。aDQjSnaDQjSnv223.1)02.1(4 影響鉆進(jìn)速度影響鉆進(jìn)速度v的因素主要有：鉆具重力（量）、沖的因素主要有：鉆具重力（量）、沖擊高度、鉆具的下降加速度、沖擊次數(shù)和巖粉漿密度。擊高度、鉆具的下降加速度、沖擊次數(shù)和巖粉漿密度。15 1 1鉆具的重力（鉆具的重力（Q Q） 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)是利用鉆具在井中自由下落沖擊而破碎鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)是利用鉆具在井中自由下落沖擊而破碎巖石，因此，鉆具重力直接影響著鉆進(jìn)效率。巖石，因此，鉆具重力直接影響著鉆進(jìn)效率。 鉆具

9、重力的計(jì)算公式為：鉆具重力的計(jì)算公式為： LqQ0（N）式中：式中：L鉆頭上的有效刃長(zhǎng)，鉆頭上的有效刃長(zhǎng)，cm。q0單位鉆頭刃長(zhǎng)的鉆具相對(duì)重力，單位鉆頭刃長(zhǎng)的鉆具相對(duì)重力，N/cm。16 相對(duì)重力相對(duì)重力q0值，可根據(jù)巖石的硬度來(lái)選擇：值，可根據(jù)巖石的硬度來(lái)選擇：軟巖軟巖 250300 N/cm；中硬巖石中硬巖石 350400 N/cm；硬巖硬巖 500600 N/cm；極硬巖石極硬巖石 650800 N/cm。 實(shí)際制造鉆具時(shí)，除根據(jù)巖石選擇鉆具的重量外，還要考實(shí)際制造鉆具時(shí)，除根據(jù)巖石選擇鉆具的重量外，還要考慮鉆具上泥漿的慮鉆具上泥漿的“通槽通槽”和整個(gè)鉆具的長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)表明，鉆具和整個(gè)鉆具

10、的長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)表明，鉆具的實(shí)際斷面與鉆孔的實(shí)際斷面之比為的實(shí)際斷面與鉆孔的實(shí)際斷面之比為0.75時(shí)，鉆具下降速度最時(shí)，鉆具下降速度最佳，所以一般選擇取其比值為佳，所以一般選擇取其比值為0.6 0.8之間。之間。 172沖擊高度（沖擊高度（S）和懸距）和懸距 沖擊高度沖擊高度S是指鉆具在沖擊過(guò)程中，鉆具被提離井底的高是指鉆具在沖擊過(guò)程中，鉆具被提離井底的高度。度。改變沖擊機(jī)構(gòu)上的曲柄與連桿連接的位置，可得到不同的改變沖擊機(jī)構(gòu)上的曲柄與連桿連接的位置，可得到不同的沖擊高度。一般沖擊鉆機(jī)其可變的沖擊高度范圍在沖擊高度。一般沖擊鉆機(jī)其可變的沖擊高度范圍在0.61.1m。 由于鉆具是經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的鋼絲繩與鉆機(jī)

11、聯(lián)系著，壓輪的上下由于鉆具是經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的鋼絲繩與鉆機(jī)聯(lián)系著，壓輪的上下擺動(dòng)高度不等于鉆具在井內(nèi)的沖擊高度。如何解決鋼絲繩在受擺動(dòng)高度不等于鉆具在井內(nèi)的沖擊高度。如何解決鋼絲繩在受力后彈性伸長(zhǎng)和不斷延伸的井深問(wèn)題。在實(shí)際工作中，常采用力后彈性伸長(zhǎng)和不斷延伸的井深問(wèn)題。在實(shí)際工作中，常采用控制放繩和留懸距的辦法，來(lái)提高鉆進(jìn)效率?？刂品爬K和留懸距的辦法，來(lái)提高鉆進(jìn)效率。18懸距是當(dāng)壓輪停止到上死點(diǎn)時(shí)，待鋼絲繩靜止后，鉆頭距懸距是當(dāng)壓輪停止到上死點(diǎn)時(shí)，待鋼絲繩靜止后，鉆頭距井底的距離。井底的距離。留懸距不僅防止因鋼絲繩松弛而造成鉆具抖動(dòng)、進(jìn)而產(chǎn)生留懸距不僅防止因鋼絲繩松弛而造成鉆具抖動(dòng)、進(jìn)而產(chǎn)生鉆具絲扣

12、脫扣等事故外，還可以防止鋼絲繩載荷突然增大給鉆鉆具絲扣脫扣等事故外，還可以防止鋼絲繩載荷突然增大給鉆機(jī)帶來(lái)的損害。懸距值的大小，根據(jù)巖石性質(zhì)而定。鉆進(jìn)軟巖機(jī)帶來(lái)的損害。懸距值的大小，根據(jù)巖石性質(zhì)而定。鉆進(jìn)軟巖時(shí)，因每次沖擊切入巖石的深度較大，懸距可以少留甚至不留。時(shí)，因每次沖擊切入巖石的深度較大，懸距可以少留甚至不留。硬巖因切入深度小，故應(yīng)適當(dāng)多留。懸距值還與井深有關(guān)，當(dāng)硬巖因切入深度小，故應(yīng)適當(dāng)多留。懸距值還與井深有關(guān)，當(dāng)鋼絲繩越長(zhǎng)，其彈性伸長(zhǎng)量就越大。鋼絲繩越長(zhǎng)，其彈性伸長(zhǎng)量就越大。沖擊高度仍然是根據(jù)巖石性質(zhì)確定，鉆進(jìn)硬巖，應(yīng)選擇較沖擊高度仍然是根據(jù)巖石性質(zhì)確定，鉆進(jìn)硬巖，應(yīng)選擇較大的沖擊

13、高度，鉆進(jìn)軟巖則應(yīng)選擇較低的沖擊高度。大的沖擊高度，鉆進(jìn)軟巖則應(yīng)選擇較低的沖擊高度。 193沖擊次數(shù)沖擊次數(shù)鋼繩沖擊鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)往復(fù)一次所需時(shí)間和鉆具鋼繩沖擊鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)沖擊機(jī)構(gòu)往復(fù)一次所需時(shí)間和鉆具沖擊循環(huán)時(shí)間相吻合。即沖擊次數(shù)和沖擊高度相匹配，沖擊循環(huán)時(shí)間相吻合。即沖擊次數(shù)和沖擊高度相匹配，這樣的沖擊次數(shù)才是合理的沖擊次數(shù)。這樣的沖擊次數(shù)才是合理的沖擊次數(shù)。合理的沖擊次數(shù)可按下式計(jì)算：合理的沖擊次數(shù)可按下式計(jì)算： 式中：式中：n沖擊次數(shù)，次沖擊次數(shù)，次/min； 1下降角（沖擊梁從下死點(diǎn)轉(zhuǎn)到上死點(diǎn)曲柄回下降角（沖擊梁從下死點(diǎn)轉(zhuǎn)到上死點(diǎn)曲柄回轉(zhuǎn)的角度）；轉(zhuǎn)的角度）； j鉆具在井內(nèi)巖粉漿中

14、下降的加速度，鉆具在井內(nèi)巖粉漿中下降的加速度，m/s2； S沖擊高度，沖擊高度，m。Sj118. 0n120適用于目前沖擊鉆機(jī)的沖擊高度與沖擊次數(shù)的配合關(guān)系，適用于目前沖擊鉆機(jī)的沖擊高度與沖擊次數(shù)的配合關(guān)系，可參考表可參考表1-11-1。505458 601.10.950.78 0.48 合理的沖擊次數(shù)，次/min鉆具沖擊高度，m表表1-11-1沖擊高度與沖擊次數(shù)關(guān)系表沖擊高度與沖擊次數(shù)關(guān)系表214 4巖粉漿密度巖粉漿密度 沖擊鉆進(jìn)時(shí)，井內(nèi)巖粉漿的密度過(guò)大，將影響鉆具下降的沖擊鉆進(jìn)時(shí)，井內(nèi)巖粉漿的密度過(guò)大，將影響鉆具下降的加速度，從而影響沖擊破碎巖石的效果；加速度，從而影響沖擊破碎巖石的效果；

15、 從另一方面看，井內(nèi)有一定密度的巖粉漿，卻有利于懸浮從另一方面看，井內(nèi)有一定密度的巖粉漿，卻有利于懸浮巖粉、巖屑。否則巖粉、巖屑就會(huì)滯留而沉積在井底，形成一巖粉、巖屑。否則巖粉、巖屑就會(huì)滯留而沉積在井底，形成一層巖粉墊，使鉆頭不能直接沖擊新鮮巖面，破碎巖石的效果不層巖粉墊，使鉆頭不能直接沖擊新鮮巖面，破碎巖石的效果不好。對(duì)于某種巖石，有最佳的巖粉漿密度，一般是巖石的比重好。對(duì)于某種巖石，有最佳的巖粉漿密度，一般是巖石的比重越大，巖粉漿的最佳密度相應(yīng)越高。越大，巖粉漿的最佳密度相應(yīng)越高。 22第二節(jié)第二節(jié) 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn) 當(dāng)前，我國(guó)各有關(guān)部門(mén)在水文地質(zhì)和水井鉆鉆孔（井）當(dāng)前，我國(guó)各有關(guān)部門(mén)在水

16、文地質(zhì)和水井鉆鉆孔（井）工作中，應(yīng)用廣泛而有效的鉆進(jìn)方法仍是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法。近工作中，應(yīng)用廣泛而有效的鉆進(jìn)方法仍是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法。近年來(lái)逐步試驗(yàn)、推廣的反循環(huán)鉆進(jìn)，空氣鉆進(jìn)，潛孔錘鉆進(jìn)年來(lái)逐步試驗(yàn)、推廣的反循環(huán)鉆進(jìn)，空氣鉆進(jìn)，潛孔錘鉆進(jìn)等方法，都是在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而形成的。等方法，都是在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而形成的。一、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程一、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程1 1回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)破碎巖石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)破碎巖石 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿拄轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿拄的下回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)帶動(dòng)鉆桿拄轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆桿拄的下面裝有鉆頭，鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鉆頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)。面裝有鉆頭，鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鉆頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但要有效地破碎但要有效地

17、破碎巖石，還必須給鉆頭施加一定的壓力，從而使鉆頭能夠在轉(zhuǎn)巖石，還必須給鉆頭施加一定的壓力，從而使鉆頭能夠在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)切入破碎巖石。動(dòng)的同時(shí)切入破碎巖石。2324 2526272829302沖洗介質(zhì)循環(huán)沖洗介質(zhì)循環(huán) 鉆進(jìn)碎巖的同時(shí)，必須向孔鉆進(jìn)碎巖的同時(shí)，必須向孔內(nèi)輸送沖洗介質(zhì)，沖排碎巖巖屑，內(nèi)輸送沖洗介質(zhì)，沖排碎巖巖屑，沖洗介質(zhì)循環(huán)的循環(huán)方式可分為沖洗介質(zhì)循環(huán)的循環(huán)方式可分為三種方式。三種方式。（1 1）全孔正循環(huán)：）全孔正循環(huán)：來(lái)自泵的沖洗來(lái)自泵的沖洗介質(zhì)通過(guò)鉆桿柱中心進(jìn)入孔底，介質(zhì)通過(guò)鉆桿柱中心進(jìn)入孔底，由鉆頭水口處流出，經(jīng)鉆桿與孔由鉆頭水口處流出，經(jīng)鉆桿與孔壁環(huán)狀間隙上返至孔口，流入地壁

18、環(huán)狀間隙上返至孔口，流入地面循環(huán)槽中。面循環(huán)槽中。31（2 2）全孔反循環(huán)：）全孔反循環(huán)：沖洗介質(zhì)由沖洗介質(zhì)由鉆桿與孔壁環(huán)狀間隙進(jìn)入孔底，鉆桿與孔壁環(huán)狀間隙進(jìn)入孔底，由鉆頭水口進(jìn)入鉆具和鉆桿中上由鉆頭水口進(jìn)入鉆具和鉆桿中上返至地表主動(dòng)鉆桿水龍頭，經(jīng)膠返至地表主動(dòng)鉆桿水龍頭，經(jīng)膠管返回循環(huán)系統(tǒng)或水源箱中。管返回循環(huán)系統(tǒng)或水源箱中。（3 3）孔底局部反循環(huán)：）孔底局部反循環(huán)：在整個(gè)在整個(gè)鉆孔的大部分孔段仍是正循環(huán)，鉆孔的大部分孔段仍是正循環(huán)，僅在孔底巖心管部分實(shí)現(xiàn)反循環(huán)，僅在孔底巖心管部分實(shí)現(xiàn)反循環(huán)，使沖冼液的流動(dòng)方向與巖心的進(jìn)使沖冼液的流動(dòng)方向與巖心的進(jìn)入方向一致。入方向一致。32二、回轉(zhuǎn)鉆探（

19、井）設(shè)備二、回轉(zhuǎn)鉆探（井）設(shè)備1 1SPJ300SPJ300型鉆機(jī)型鉆機(jī) SPJ300SPJ300型鉆機(jī)由動(dòng)力機(jī)型鉆機(jī)由動(dòng)力機(jī)1 1，泥漿泵，泥漿泵2 2，絞車(chē)，絞車(chē)3 3，轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)4 4和和A A字型鉆塔字型鉆塔5 5組成（見(jiàn)圖組成（見(jiàn)圖319319所示）。所示）。 33SPJ400型鉆機(jī)型鉆機(jī)34SPJ400型鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)型鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)35鉆機(jī)編號(hào)所表達(dá)的意思鉆機(jī)編號(hào)所表達(dá)的意思S P CX X X 第二特征代號(hào)：第二特征代號(hào)：C車(chē)裝、車(chē)裝、S散裝散裝 第一特征代號(hào)，轉(zhuǎn)盤(pán)鉆第一特征代號(hào)，轉(zhuǎn)盤(pán)鉆 類別標(biāo)志，水文標(biāo)志類別標(biāo)志，水文標(biāo)志 SPJ系列型鉆機(jī)可拆性強(qiáng)，適用于交通不便的地區(qū)施工。系列型鉆機(jī)可

20、拆性強(qiáng)，適用于交通不便的地區(qū)施工。鉆塔可整體豎起，但整個(gè)設(shè)備笨重、鉆進(jìn)方法單一。鉆塔可整體豎起，但整個(gè)設(shè)備笨重、鉆進(jìn)方法單一。 362 2SPC300HSPC300H型鉆機(jī)型鉆機(jī) SPC300HSPC300H型鉆機(jī)全部部件組裝在國(guó)產(chǎn)型鉆機(jī)全部部件組裝在國(guó)產(chǎn)“黃河黃河”牌汽車(chē)牌汽車(chē)上，動(dòng)力為汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，鉆機(jī)具有沖擊機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖上，動(dòng)力為汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，鉆機(jī)具有沖擊機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖3-1-103-1-10所示）。所示）。 3738動(dòng)力頭式汽車(chē)鉆機(jī)動(dòng)力頭式汽車(chē)鉆機(jī)3940三、取芯鉆進(jìn)三、取芯鉆進(jìn)水文地質(zhì)普查孔、勘探孔、長(zhǎng)期觀測(cè)孔、探采結(jié)合孔水文地質(zhì)普查孔、勘探孔、長(zhǎng)期觀測(cè)孔、探采結(jié)合孔以及基巖中的供水井常采

21、用取芯鉆進(jìn)。取芯鉆進(jìn)除了能滿以及基巖中的供水井常采用取芯鉆進(jìn)。取芯鉆進(jìn)除了能滿足水文地質(zhì)要求、獲取巖芯外，鉆孔內(nèi)還可以進(jìn)行物探測(cè)足水文地質(zhì)要求、獲取巖芯外，鉆孔內(nèi)還可以進(jìn)行物探測(cè)井，這樣可以進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)確劃定含水層的位置，這對(duì)于井，這樣可以進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)確劃定含水層的位置，這對(duì)于提高勘探質(zhì)量和減少施工的盲目性都有意義。提高勘探質(zhì)量和減少施工的盲目性都有意義。 取芯鉆進(jìn)常用的鉆頭直徑在取芯鉆進(jìn)常用的鉆頭直徑在110190mm，超過(guò)，超過(guò)200mm直徑的鉆孔，稱大直徑鉆孔。直徑的鉆孔，稱大直徑鉆孔。41（一）軟地層取芯鉆進(jìn)（一）軟地層取芯鉆進(jìn) 軟地層主要為粘土類地層、砂類地層、泥巖和無(wú)矽化的軟地層主

22、要為粘土類地層、砂類地層、泥巖和無(wú)矽化的灰?guī)r等地層。這些地層對(duì)鉆進(jìn)易造成縮徑、糊鉆、埋鉆、塌灰?guī)r等地層。這些地層對(duì)鉆進(jìn)易造成縮徑、糊鉆、埋鉆、塌坍或孔徑擴(kuò)大等。因此，在鉆進(jìn)措施和鉆具選擇上應(yīng)適合地坍或孔徑擴(kuò)大等。因此，在鉆進(jìn)措施和鉆具選擇上應(yīng)適合地層的特點(diǎn)。層的特點(diǎn)。1 1鉆頭鉆頭 適于軟地層的鉆頭，主要是合金鉆頭，當(dāng)前采用的硬質(zhì)適于軟地層的鉆頭，主要是合金鉆頭，當(dāng)前采用的硬質(zhì)合金取芯鉆頭，一般為肋骨鉆頭。合金取芯鉆頭，一般為肋骨鉆頭。 42（1 1）螺旋肋骨鉆頭：）螺旋肋骨鉆頭：在鉆頭體外焊上肋骨片，肋骨片呈螺旋在鉆頭體外焊上肋骨片，肋骨片呈螺旋形，根據(jù)鉆頭直徑不同，焊接形，根據(jù)鉆頭直徑不同

23、，焊接3 36 6片肋骨。這種鉆頭不易糊鉆，片肋骨。這種鉆頭不易糊鉆，適用于粘土、泥巖類的地層。適用于粘土、泥巖類的地層。434445（2）階梯肋骨鉆頭：）階梯肋骨鉆頭：這種鉆頭是在鉆頭體外垂直焊接肋這種鉆頭是在鉆頭體外垂直焊接肋骨片。肋骨片的底面比鉆頭底面高骨片。肋骨片的底面比鉆頭底面高10mm。可焊成兩級(jí)階梯，?？珊赋蓛杉?jí)階梯，每級(jí)差每級(jí)差10mm。這種分級(jí)破碎巖石的鉆頭，適用于做雙管鉆進(jìn)的外管鉆頭。這種分級(jí)破碎巖石的鉆頭，適用于做雙管鉆進(jìn)的外管鉆頭。用于鉆進(jìn)砂類，含砂粘土及頁(yè)巖地層。用于鉆進(jìn)砂類，含砂粘土及頁(yè)巖地層。46三階梯肋骨鉆頭三階梯肋骨鉆頭47二階梯肋骨鉆頭二階梯肋骨鉆頭48(3

24、)(3)內(nèi)外肋骨鉆頭：內(nèi)外肋骨鉆頭：在鉆頭內(nèi)外都焊接肋骨片，以減少?zèng)_洗液在鉆頭內(nèi)外都焊接肋骨片，以減少?zèng)_洗液的阻力、鉆頭的糊鉆與蹩泵。這種鉆頭在松散地層除減輕糊的阻力、鉆頭的糊鉆與蹩泵。這種鉆頭在松散地層除減輕糊鉆外，還有防止巖芯滑落的作用。鉆外，還有防止巖芯滑落的作用。49502.2.取芯鉆具的選取及其連接方式取芯鉆具的選取及其連接方式軟地層取芯鉆具的選取，取軟地層取芯鉆具的選取，取決于地層的松散程度和取芯的難決于地層的松散程度和取芯的難易程度。當(dāng)?shù)貙勇?lián)結(jié)力較強(qiáng)或容易程度。當(dāng)?shù)貙勇?lián)結(jié)力較強(qiáng)或容易取芯，選用普通鉆具。其連接易取芯，選用普通鉆具。其連接方式參考圖方式參考圖5.111a5.111a

25、。隨著地層。隨著地層松散程度的增加，巖芯管可以選松散程度的增加，巖芯管可以選雙層或三層，其上可以接彈子接雙層或三層，其上可以接彈子接頭或噴反鉆具，以提高巖芯的采頭或噴反鉆具，以提高巖芯的采取率和巖芯的質(zhì)量，如圖取率和巖芯的質(zhì)量，如圖5.15.111b11b所示。所示。 51取粉管接頭取粉管接頭52巖心管巖心管53繩索取芯鉆桿繩索取芯鉆桿54鉆桿鉆桿55取芯鉆具之間的連接，在直徑較小或扭力不大時(shí)，取芯鉆具之間的連接，在直徑較小或扭力不大時(shí)，一般采用絲扣連接。當(dāng)直徑較大或扭力較大時(shí)，為防止一般采用絲扣連接。當(dāng)直徑較大或扭力較大時(shí)，為防止鉆進(jìn)期間鉆具的跳動(dòng)和脫扣，采用絲扣加焊接或完全焊鉆進(jìn)期間鉆具的

26、跳動(dòng)和脫扣，采用絲扣加焊接或完全焊接方式聯(lián)接。接方式聯(lián)接。563 3軟地層取芯鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù)軟地層取芯鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù) 回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)中為了優(yōu)質(zhì)、高效、安全地鉆進(jìn)成孔，必須回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)中為了優(yōu)質(zhì)、高效、安全地鉆進(jìn)成孔，必須對(duì)鉆進(jìn)中的回轉(zhuǎn)速度、給鉆頭施加的軸向壓力以及用于沖洗液對(duì)鉆進(jìn)中的回轉(zhuǎn)速度、給鉆頭施加的軸向壓力以及用于沖洗液循環(huán)的水泵的泵量進(jìn)行控制。循環(huán)的水泵的泵量進(jìn)行控制。 粘土類地層硬度小粘性大，切削具易于壓入切削，并有沖粘土類地層硬度小粘性大，切削具易于壓入切削，并有沖洗液的溶蝕、分解泥屑，排離孔底。當(dāng)進(jìn)尺快時(shí)，如果泵量不洗液的溶蝕、分解泥屑，排離孔底。當(dāng)進(jìn)尺快時(shí)，如果泵量不足常出現(xiàn)蹩泵

27、、糊鉆等。因此鉆進(jìn)時(shí)多采用大泵量、高轉(zhuǎn)速勤足常出現(xiàn)蹩泵、糊鉆等。因此鉆進(jìn)時(shí)多采用大泵量、高轉(zhuǎn)速勤活動(dòng)鉆具的操作方法?；顒?dòng)鉆具的操作方法。 軟巖取芯鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)可查閱軟巖取芯鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)可查閱巖心鉆探手冊(cè)巖心鉆探手冊(cè)。 57（二）基巖硬地層取芯鉆進(jìn)（二）基巖硬地層取芯鉆進(jìn)水文地質(zhì)水井鉆探經(jīng)常鉆遇的硬巖層有基巖的破碎水文地質(zhì)水井鉆探經(jīng)常鉆遇的硬巖層有基巖的破碎帶、溶隙石灰?guī)r和河床上的大漂石、大卵石等地層。帶、溶隙石灰?guī)r和河床上的大漂石、大卵石等地層。這這類地層用帶切削具的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，切削具很易被崩落。類地層用帶切削具的鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，切削具很易被崩落。難取芯、效率低且易產(chǎn)生孔斜。難取芯、效率低且易

28、產(chǎn)生孔斜。當(dāng)前，我國(guó)鉆進(jìn)這類地層，多采用鋼粒鉆進(jìn)。只有當(dāng)前，我國(guó)鉆進(jìn)這類地層，多采用鋼粒鉆進(jìn)。只有當(dāng)?shù)貙颖容^完整時(shí)才采用密集式的硬合金鉆進(jìn)，近年來(lái)當(dāng)?shù)貙颖容^完整時(shí)才采用密集式的硬合金鉆進(jìn)，近年來(lái)也試驗(yàn)了取芯牙輪鉆進(jìn)、潛孔錘鉆進(jìn)。也試驗(yàn)了取芯牙輪鉆進(jìn)、潛孔錘鉆進(jìn)。 581大直徑鋼粒鉆頭和鋼粒大直徑鋼粒鉆頭和鋼粒制造大直徑鋼粒鉆頭所用的材料有：厚壁無(wú)縫鋼管、鑄制造大直徑鋼粒鉆頭所用的材料有：厚壁無(wú)縫鋼管、鑄鋼管、鋼板卷焊管、巖芯管或套管等。其結(jié)構(gòu)如圖鋼管、鋼板卷焊管、巖芯管或套管等。其結(jié)構(gòu)如圖5.113。鋼粒：鋼粒：優(yōu)質(zhì)高碳鋼絲切制而成，直徑優(yōu)質(zhì)高碳鋼絲切制而成，直徑3.54mm，長(zhǎng)度，長(zhǎng)度4mm

29、以上的圓柱體，單?？箟簭?qiáng)度為以上的圓柱體，單?？箟簭?qiáng)度為1400017000N/粒。粒。59602鋼粒鉆進(jìn)的基本過(guò)程鋼粒鉆進(jìn)的基本過(guò)程往孔內(nèi)投入一定量的往孔內(nèi)投入一定量的“自由自由”的鋼粒，落入孔底后，下入鋼粒鉆的鋼粒，落入孔底后，下入鋼粒鉆頭，鉆頭壓在這些鋼粒上，鉆進(jìn)時(shí)，頭，鉆頭壓在這些鋼粒上，鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭向下施加一定的軸向力，再作鉆頭向下施加一定的軸向力，再作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，沖洗液由鉆頭內(nèi)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，沖洗液由鉆頭內(nèi)間隙流經(jīng)孔底轉(zhuǎn)向，再由鉆頭外間間隙流經(jīng)孔底轉(zhuǎn)向，再由鉆頭外間隙上返流出。隙上返流出。6162孔底的鋼粒受著鋼粒自重、鉆頭壓力、回轉(zhuǎn)的離心孔底的鋼粒受著鋼粒自重、鉆頭壓力、回轉(zhuǎn)

30、的離心力及沖洗液的沖刷力等的作用，鋼粒分布在鉆頭底部及力及沖洗液的沖刷力等的作用，鋼粒分布在鉆頭底部及鉆頭內(nèi)、外環(huán)狀間隙中，外環(huán)的鋼粒多于內(nèi)環(huán)的鋼粒，鉆頭內(nèi)、外環(huán)狀間隙中，外環(huán)的鋼粒多于內(nèi)環(huán)的鋼粒，底部的鋼粒在鉆頭回轉(zhuǎn)力的帶動(dòng)下，在孔底行走、翻轉(zhuǎn)，底部的鋼粒在鉆頭回轉(zhuǎn)力的帶動(dòng)下，在孔底行走、翻轉(zhuǎn)，對(duì)孔度巖石進(jìn)行碾壓破碎，隨著底部鋼粒的磨損，部分對(duì)孔度巖石進(jìn)行碾壓破碎，隨著底部鋼粒的磨損，部分細(xì)小的鋼粒被沖于外環(huán)間隙中，粗大完整的鋼粒落于底細(xì)小的鋼粒被沖于外環(huán)間隙中，粗大完整的鋼粒落于底部順著鉆頭水口的斜邊進(jìn)入鉆頭唇面下，參與破碎孔底部順著鉆頭水口的斜邊進(jìn)入鉆頭唇面下，參與破碎孔底巖石。巖石。6

31、33大直徑鋼粒鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)大直徑鋼粒鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)（1）鉆頭壓力）鉆頭壓力P根據(jù)鉆頭單位底唇面積壓力計(jì)算：根據(jù)鉆頭單位底唇面積壓力計(jì)算： 式中式中: P鉆頭總壓力，鉆頭總壓力，kN； q鉆頭單位面積上的壓力，鉆頭單位面積上的壓力，kN/ cm2（參考表（參考表5.110所給的值）；所給的值）； F鉆頭底唇面積，鉆頭底唇面積，cm2； D鉆頭外徑，鉆頭外徑，cm； d鉆頭內(nèi)徑，鉆頭內(nèi)徑，cm； K水口占唇面的比例。水口占唇面的比例。 )()0.785(kN22K1dDFqFP64400 八 硬度：HRC50300350七抗壓強(qiáng)度：1400017000N/顆250300六直徑：3.5 4.02002

32、50五鋼粒性能單位壓力kN/cm巖石級(jí)別表表5.110 5.110 鋼粒鉆進(jìn)鉆壓表鋼粒鉆進(jìn)鉆壓表65（2）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速v：大直徑鉆頭的轉(zhuǎn)速，常用圓周線速來(lái)度量。大直徑鉆頭的轉(zhuǎn)速，常用圓周線速來(lái)度量。 在一定條件下，轉(zhuǎn)速愈大，鋼粒在孔底滾動(dòng)次數(shù)愈多，在一定條件下，轉(zhuǎn)速愈大，鋼粒在孔底滾動(dòng)次數(shù)愈多，運(yùn)動(dòng)的軌跡長(zhǎng)，破碎巖石機(jī)會(huì)多，鉆進(jìn)效率也相應(yīng)提高。但運(yùn)動(dòng)的軌跡長(zhǎng)，破碎巖石機(jī)會(huì)多，鉆進(jìn)效率也相應(yīng)提高。但是提高鉆頭轉(zhuǎn)速時(shí)也應(yīng)考慮巖石性質(zhì)、孔深、鉆頭直徑及鋼是提高鉆頭轉(zhuǎn)速時(shí)也應(yīng)考慮巖石性質(zhì)、孔深、鉆頭直徑及鋼粒在孔底碎巖狀態(tài)等。粒在孔底碎巖狀態(tài)等。 大直徑鋼粒鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速的選擇：一般多在圓周線速度大直徑鋼粒鉆

33、進(jìn)轉(zhuǎn)速的選擇：一般多在圓周線速度12m/s范圍內(nèi)選擇。范圍內(nèi)選擇。巖石硬選低值，巖石軟時(shí)可選高值巖石硬選低值，巖石軟時(shí)可選高值。當(dāng)。當(dāng)使用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速范圍的下限可降至使用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速范圍的下限可降至0.7m/s左右。左右。 66（3）泵量）泵量Q：大直徑鋼粒鉆進(jìn)沖洗液在孔底的循環(huán)，不僅用大直徑鋼粒鉆進(jìn)沖洗液在孔底的循環(huán)，不僅用以冷卻鉆頭和排除巖粉，而且還起著分選鋼粒促使其在鉆頭以冷卻鉆頭和排除巖粉，而且還起著分選鋼粒促使其在鉆頭下合理布砂等作用。因此，泵量大小對(duì)鉆進(jìn)效率影響很大。下合理布砂等作用。因此，泵量大小對(duì)鉆進(jìn)效率影響很大。 實(shí)際工作中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算泵量（實(shí)際工作中常用以下

34、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算泵量（L/min）：）： KDQ 式中：式中：Q沖洗液量，沖洗液量，L/min；D鉆頭直徑，鉆頭直徑，cm；K經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取46L/mincm。67實(shí)際選用泵量時(shí)，可參考表實(shí)際選用泵量時(shí)，可參考表5.1125.112中的數(shù)據(jù)。中的數(shù)據(jù)。 表表5.112 5.112 鋼粒鉆進(jìn)沖洗液量表鋼粒鉆進(jìn)沖洗液量表 68（4 4）投砂方法和投砂量）投砂方法和投砂量 大直徑鋼粒鉆進(jìn)一般采用一次投砂法。只有當(dāng)鉆遇嚴(yán)重大直徑鋼粒鉆進(jìn)一般采用一次投砂法。只有當(dāng)鉆遇嚴(yán)重破碎或孔內(nèi)嚴(yán)重漏砂時(shí)，才采用結(jié)合投砂法。破碎或孔內(nèi)嚴(yán)重漏砂時(shí)，才采用結(jié)合投砂法。 投砂量可參考表投砂量可參考表5.1135.11

35、3所列數(shù)據(jù)。所列數(shù)據(jù)。 69表表5.113 5.113 回次投砂量參考表回次投砂量參考表 注：表內(nèi)系數(shù)注：表內(nèi)系數(shù)K，為鉆頭平方厘米環(huán)狀面積的投砂量，回，為鉆頭平方厘米環(huán)狀面積的投砂量，回次投砂量：次投砂量：Q=KF。 70四、擴(kuò)孔鉆進(jìn)四、擴(kuò)孔鉆進(jìn)為了獲取分層的水文地質(zhì)資料，或是探采結(jié)合鉆孔為了獲取分層的水文地質(zhì)資料，或是探采結(jié)合鉆孔或因設(shè)備能力不適一次成井時(shí)，采用先用小直徑取芯鉆或因設(shè)備能力不適一次成井時(shí)，采用先用小直徑取芯鉆進(jìn)后再加大孔徑進(jìn)后再加大孔徑擴(kuò)孔鉆進(jìn)。擴(kuò)孔，可以擴(kuò)一次，也擴(kuò)孔鉆進(jìn)。擴(kuò)孔，可以擴(kuò)一次，也可以多次擴(kuò)孔成井?？梢远啻螖U(kuò)孔成井。711 1擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔鉆頭 根據(jù)所鉆進(jìn)的地層

36、，擴(kuò)孔鉆頭有根據(jù)所鉆進(jìn)的地層，擴(kuò)孔鉆頭有以下幾種：以下幾種：（1 1）螺旋翼片式擴(kuò)孔鉆頭）螺旋翼片式擴(kuò)孔鉆頭 此型鉆頭，是在常規(guī)口徑或大口此型鉆頭，是在常規(guī)口徑或大口徑管體上焊六片順鉆頭回轉(zhuǎn)方向成螺徑管體上焊六片順鉆頭回轉(zhuǎn)方向成螺旋形的翼片。此種鉆頭用于鉆粘土、旋形的翼片。此種鉆頭用于鉆粘土、粘土夾礫石和砂質(zhì)粘土、粘砂等地層。粘土夾礫石和砂質(zhì)粘土、粘砂等地層。 圖圖5.115A所示，所示，7273（2 2）直焊翼片擴(kuò)孔鉆頭）直焊翼片擴(kuò)孔鉆頭 此型鉆頭，按翼片數(shù)量，可分此型鉆頭，按翼片數(shù)量，可分為四翼、六翼兩種。其特點(diǎn)是鉆頭為四翼、六翼兩種。其特點(diǎn)是鉆頭成階梯或錐形，擴(kuò)孔時(shí)在孔底以錐成階梯或錐形

37、，擴(kuò)孔時(shí)在孔底以錐形或階梯形克取巖石，擴(kuò)孔阻力小，形或階梯形克取巖石，擴(kuò)孔阻力小，鉆頭強(qiáng)度大。適用于粘土、粘土類鉆頭強(qiáng)度大。適用于粘土、粘土類礫石等地層。礫石等地層。圖5.115B74（3 3）多級(jí)翼片式擴(kuò)孔鉆頭）多級(jí)翼片式擴(kuò)孔鉆頭 此型鉆頭，基本屬于直焊翼片此型鉆頭，基本屬于直焊翼片式，相當(dāng)于把三片翼片擴(kuò)大為式，相當(dāng)于把三片翼片擴(kuò)大為9 91515片，分片，分3 3 5 5組逐級(jí)焊在常規(guī)口徑管組逐級(jí)焊在常規(guī)口徑管或或89mm89mm直徑的鉆桿上。其特點(diǎn)是逐直徑的鉆桿上。其特點(diǎn)是逐級(jí)克取破碎巖石，減少擴(kuò)孔阻力，級(jí)克取破碎巖石，減少擴(kuò)孔阻力，適用于粘土、砂或粘砂等地層。適用于粘土、砂或粘砂等地層

38、。圖圖5.15C75多級(jí)翼片式擴(kuò)孔鉆頭多級(jí)翼片式擴(kuò)孔鉆頭76772擴(kuò)孔鉆具及其連接擴(kuò)孔鉆具及其連接擴(kuò)孔鉆具結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的特點(diǎn)：擴(kuò)孔鉆具結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的特點(diǎn)：（1）要有足夠的連接強(qiáng)度：）要有足夠的連接強(qiáng)度：由于擴(kuò)孔阻力大，由于擴(kuò)孔阻力大，粗徑鉆具及其連接要牢固可靠，常用厚壁管粗徑鉆具及其連接要牢固可靠，常用厚壁管材做鉆具，長(zhǎng)絲扣、強(qiáng)焊接或法蘭盤(pán)連接。材做鉆具，長(zhǎng)絲扣、強(qiáng)焊接或法蘭盤(pán)連接。（2）增加導(dǎo)正裝置：）增加導(dǎo)正裝置：使鉆具回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止使鉆具回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，防止鉆孔彎曲。同時(shí)，對(duì)孔壁進(jìn)行修正，在擴(kuò)孔鉆孔彎曲。同時(shí)，對(duì)孔壁進(jìn)行修正，在擴(kuò)孔鉆頭翼片上和離鉆頭鉆頭翼片上和離鉆頭56m左右的巖芯管或左右的巖芯

39、管或鉆桿上，各焊一個(gè)小于鉆頭直徑鉆桿上，各焊一個(gè)小于鉆頭直徑4 10mm的的導(dǎo)正圈。導(dǎo)正圈。78（3 3）帶有小徑導(dǎo)向鉆具）帶有小徑導(dǎo)向鉆具 大直徑擴(kuò)孔是在原小徑鉆孔基礎(chǔ)大直徑擴(kuò)孔是在原小徑鉆孔基礎(chǔ)上進(jìn)行，擴(kuò)孔時(shí)不能脫離原孔，因此上進(jìn)行，擴(kuò)孔時(shí)不能脫離原孔，因此在擴(kuò)孔鉆頭底部都裝有比原小孔直徑在擴(kuò)孔鉆頭底部都裝有比原小孔直徑小一級(jí)的鉆具，長(zhǎng)度小一級(jí)的鉆具，長(zhǎng)度0.5m0.5m左右，做為左右，做為大直徑鉆具的導(dǎo)向。大直徑鉆具的導(dǎo)向。 793擴(kuò)孔鉆進(jìn)的規(guī)程參數(shù)擴(kuò)孔鉆進(jìn)的規(guī)程參數(shù) 粘土類地層擴(kuò)孔的規(guī)程為中等壓力、中轉(zhuǎn)速和大泵量。粘土類地層擴(kuò)孔的規(guī)程為中等壓力、中轉(zhuǎn)速和大泵量。其參考數(shù)值：其參考數(shù)值：

40、 鉆頭總壓力鉆頭總壓力P=510kN 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速v=0.51.5m/s 泵量泵量Q400L/min，井徑越大，井徑越大，Q值越高。值越高。 砂類地層擴(kuò)孔鉆進(jìn)規(guī)程是：輕壓、慢轉(zhuǎn)、大泵量。其具砂類地層擴(kuò)孔鉆進(jìn)規(guī)程是：輕壓、慢轉(zhuǎn)、大泵量。其具體參數(shù)為：體參數(shù)為： 鉆頭總壓力鉆頭總壓力P=38kN 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速v=0.41.1m/s 泵量泵量Q400L/min，隨井徑的增加而增大。，隨井徑的增加而增大。 80五、全面鉆進(jìn)五、全面鉆進(jìn)水文地質(zhì)與水井鉆的全面鉆進(jìn)，即不取芯鉆進(jìn)一次水文地質(zhì)與水井鉆的全面鉆進(jìn)，即不取芯鉆進(jìn)一次成井。成井。其適用條件是在地質(zhì)情況清楚，不需要取芯或某些其適用條件是在地質(zhì)情況清楚，不需要

41、取芯或某些層段不需取芯的水井、探采結(jié)合孔或水文勘探鉆孔。在層段不需取芯的水井、探采結(jié)合孔或水文勘探鉆孔。在某些大卵礫石層、漂石層用取芯鉆進(jìn)確有困難時(shí)，也可某些大卵礫石層、漂石層用取芯鉆進(jìn)確有困難時(shí)，也可以采用全面鉆進(jìn)。以采用全面鉆進(jìn)。81 82（一）全面鉆進(jìn)鉆頭（一）全面鉆進(jìn)鉆頭 1 1翼片式鉆頭翼片式鉆頭 適用于水文地質(zhì)孔和水井鉆的全面鉆進(jìn)翼片式鉆頭適用于水文地質(zhì)孔和水井鉆的全面鉆進(jìn)翼片式鉆頭有：魚(yú)尾鉆頭，三翼鉆頭和四翼鉆頭等。有：魚(yú)尾鉆頭，三翼鉆頭和四翼鉆頭等。83（1 1）魚(yú)尾鉆頭：）魚(yú)尾鉆頭：魚(yú)尾鉆頭是用魚(yú)尾鉆頭是用40404545鋼板制成，或用翼片鋼板制成，或用翼片焊在粗徑管上，或焊

42、在接頭料上。焊在粗徑管上，或焊在接頭料上。（2 2）三翼鉆頭：）三翼鉆頭：三翼鉆頭是將三個(gè)翼片焊接在貫眼接頭料三翼鉆頭是將三個(gè)翼片焊接在貫眼接頭料上、三個(gè)翼呈上、三個(gè)翼呈120120均勻分布。三翼鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，具有工作均勻分布。三翼鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，具有工作面多、井壁規(guī)整、鉆具工作穩(wěn)定、井孔直等優(yōu)點(diǎn)。三翼鉆頭面多、井壁規(guī)整、鉆具工作穩(wěn)定、井孔直等優(yōu)點(diǎn)。三翼鉆頭適用于粘土類、砂類、礫石層中鉆進(jìn)。適用于粘土類、砂類、礫石層中鉆進(jìn)。 84（3 3）四翼鉆頭）四翼鉆頭 四翼鉆頭也具備工作穩(wěn)定，井孔規(guī)整等優(yōu)點(diǎn)。但刀翼四翼鉆頭也具備工作穩(wěn)定，井孔規(guī)整等優(yōu)點(diǎn)。但刀翼過(guò)多。與孔（井）底接觸面大、因而扭矩要增多，鉆頭單

43、過(guò)多。與孔（井）底接觸面大、因而扭矩要增多，鉆頭單位面積鉆壓下降，因此在鉆進(jìn)效果上不如三翼鉆頭好。四位面積鉆壓下降，因此在鉆進(jìn)效果上不如三翼鉆頭好。四翼鉆頭可用在夾有大卵石地層中鉆進(jìn)。翼鉆頭可用在夾有大卵石地層中鉆進(jìn)。 852牙輪鉆頭牙輪鉆頭鉆進(jìn)適用范圍廣，從軟地層到硬基巖均可鉆牙輪鉆頭鉆進(jìn)適用范圍廣，從軟地層到硬基巖均可鉆進(jìn)。牙輪鉆頭是高效鉆頭，這在石油鉆井實(shí)踐中已充分被進(jìn)。牙輪鉆頭是高效鉆頭，這在石油鉆井實(shí)踐中已充分被證實(shí)。證實(shí)。三牙輪鉆頭是當(dāng)前使用最廣泛的牙輪鉆頭。三牙輪鉆頭是當(dāng)前使用最廣泛的牙輪鉆頭。868788三牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)：三牙輪鉆頭是由三牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)：三牙輪鉆頭是由鉆頭體、牙輪掌

44、、軸鉆頭體、牙輪掌、軸承、牙輪、水眼和儲(chǔ)油密封系統(tǒng)承、牙輪、水眼和儲(chǔ)油密封系統(tǒng)等部分組成。等部分組成。899091六翼牙輪鉆頭六翼牙輪鉆頭 92組合牙輪鉆頭組合牙輪鉆頭939495單牙輪鉆頭單牙輪鉆頭96（二）全面鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù)（二）全面鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù)相對(duì)于取芯鉆進(jìn)，全面鉆進(jìn)由于鉆頭在孔底切削破相對(duì)于取芯鉆進(jìn)，全面鉆進(jìn)由于鉆頭在孔底切削破碎巖石的面積大，產(chǎn)生的巖屑較多，其鉆進(jìn)時(shí)一般采用碎巖石的面積大，產(chǎn)生的巖屑較多，其鉆進(jìn)時(shí)一般采用較大的鉆壓與泵量，但必須兼顧設(shè)備的能力與管材的強(qiáng)較大的鉆壓與泵量，但必須兼顧設(shè)備的能力與管材的強(qiáng)度。度。大直徑全面鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù)可參考表大直徑全面鉆進(jìn)的技術(shù)參數(shù)可參

45、考表3-1-63-1-6選用。選用。 97表表3-1-6 3-1-6 大直徑全面鉆進(jìn)的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)表大直徑全面鉆進(jìn)的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)表98第二節(jié)第二節(jié) 反循環(huán)鉆進(jìn)反循環(huán)鉆進(jìn)凡是沖洗介質(zhì)循環(huán)方凡是沖洗介質(zhì)循環(huán)方式與傳統(tǒng)的正循環(huán)方式相式與傳統(tǒng)的正循環(huán)方式相反的鉆進(jìn)方法，皆可稱反反的鉆進(jìn)方法，皆可稱反循環(huán)鉆進(jìn)。循環(huán)鉆進(jìn)。反循環(huán)鉆進(jìn)的沖洗液，反循環(huán)鉆進(jìn)的沖洗液，自供水池（兼做沉淀池）自供水池（兼做沉淀池）流向井口，從井內(nèi)環(huán)狀間流向井口，從井內(nèi)環(huán)狀間隙到達(dá)井底，然后挾帶巖隙到達(dá)井底，然后挾帶巖屑經(jīng)鉆桿中空返回井上供屑經(jīng)鉆桿中空返回井上供水池，經(jīng)沉淀澄清后重新水池，經(jīng)沉淀澄清后重新流入井內(nèi)。反循環(huán)鉆進(jìn)法流入井

46、內(nèi)。反循環(huán)鉆進(jìn)法的 工 作 原 理 示 意 圖 見(jiàn)的 工 作 原 理 示 意 圖 見(jiàn)5.1185.118。 99 反循環(huán)鉆進(jìn)的循環(huán)介質(zhì)，可以是清水、空氣或泥漿。反循環(huán)鉆進(jìn)的循環(huán)介質(zhì)，可以是清水、空氣或泥漿。當(dāng)當(dāng)?shù)貙硬环€(wěn)定時(shí)，泥漿的性能也需要進(jìn)行處理，以防井壁坍塌。地層不穩(wěn)定時(shí)，泥漿的性能也需要進(jìn)行處理，以防井壁坍塌。 為了防止在鉆進(jìn)過(guò)程中井下突然漏失，沉淀池和供水池為了防止在鉆進(jìn)過(guò)程中井下突然漏失，沉淀池和供水池的容量至少等于鉆進(jìn)施工期間所需排除巖粉體積總量的三倍。的容量至少等于鉆進(jìn)施工期間所需排除巖粉體積總量的三倍。一、反循環(huán)鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)：一、反循環(huán)鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)： 1 1沖洗液上返速度高，攜粉能

47、力強(qiáng)，避免了重復(fù)破碎，沖洗液上返速度高，攜粉能力強(qiáng)，避免了重復(fù)破碎，鉆進(jìn)效率高。鉆進(jìn)效率高。 2 2井孔內(nèi)可保持較高水位，環(huán)空流速平穩(wěn)，有利于井壁井孔內(nèi)可保持較高水位，環(huán)空流速平穩(wěn)，有利于井壁穩(wěn)定。穩(wěn)定。100101102反循環(huán)潛孔錘鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)反循環(huán)潛孔錘鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)103反循環(huán)潛孔錘鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)反循環(huán)潛孔錘鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)104正循環(huán)潛孔錘鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)正循環(huán)潛孔錘鉆進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)105106二、反循環(huán)鉆進(jìn)的分類及其工作原理二、反循環(huán)鉆進(jìn)的分類及其工作原理 反循環(huán)鉆進(jìn)，按形成反循環(huán)液流的動(dòng)力和方式，可反循環(huán)鉆進(jìn)，按形成反循環(huán)液流的動(dòng)力和方式，可分為三種類型：分為三種類型： 泵吸反循環(huán)泵吸反循環(huán) 氣舉反循環(huán)氣舉反循環(huán) 射流反

48、循環(huán)射流反循環(huán) 泵壓反循環(huán)泵壓反循環(huán) 107108（一）泵吸反循環(huán)（一）泵吸反循環(huán)1 1泵吸反循環(huán)的工作原理泵吸反循環(huán)的工作原理 泵吸反循環(huán)是利用砂石泵（離心泵的一種類型）的抽泵吸反循環(huán)是利用砂石泵（離心泵的一種類型）的抽吸作用，在鉆桿內(nèi)形成負(fù)壓，在大氣壓力的作用下，循環(huán)吸作用，在鉆桿內(nèi)形成負(fù)壓，在大氣壓力的作用下，循環(huán)液從地表泥漿池流入井口，經(jīng)環(huán)狀間隙流向井底，與井底液從地表泥漿池流入井口，經(jīng)環(huán)狀間隙流向井底，與井底破碎的巖粉混合一起，被吸入鉆桿內(nèi)腔，上升至地面，經(jīng)破碎的巖粉混合一起，被吸入鉆桿內(nèi)腔，上升至地面，經(jīng)排出管、砂石泵進(jìn)入沉淀池，沉淀后的循環(huán)液，繼續(xù)進(jìn)入排出管、砂石泵進(jìn)入沉淀池，沉

49、淀后的循環(huán)液，繼續(xù)進(jìn)入井內(nèi)，形成反循環(huán)鉆進(jìn)。井內(nèi)，形成反循環(huán)鉆進(jìn)。 109沙石泵沙石泵1102泵吸反循環(huán)的適用范圍泵吸反循環(huán)的適用范圍泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)適于在地下水位高、地層滲漏量較小的泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)適于在地下水位高、地層滲漏量較小的地區(qū)工作。由于循環(huán)的動(dòng)力為砂石泵的真空度，用以克服流地區(qū)工作。由于循環(huán)的動(dòng)力為砂石泵的真空度，用以克服流體上升時(shí)的各種阻力。體上升時(shí)的各種阻力。因此，泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)深度受到限制。國(guó)內(nèi)試驗(yàn)，在井因此，泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)深度受到限制。國(guó)內(nèi)試驗(yàn)，在井深深45m45m以內(nèi)鉆進(jìn)效率較高隨著井深的增加，泵的排量逐漸減以內(nèi)鉆進(jìn)效率較高隨著井深的增加，泵的排量逐漸減少，鉆進(jìn)效率隨之下降。

50、當(dāng)井深超過(guò)少，鉆進(jìn)效率隨之下降。當(dāng)井深超過(guò)70m70m以后，雖然也能工以后，雖然也能工作，但效率顯著降低，因此，有些資料上認(rèn)為泵吸反循環(huán)的作，但效率顯著降低，因此，有些資料上認(rèn)為泵吸反循環(huán)的合理深度為合理深度為70m70m。 111112（二）射流反循環(huán)（二）射流反循環(huán)1 1射流反循環(huán)的工作原理射流反循環(huán)的工作原理 射流反循環(huán)又稱噴射反循環(huán)。射流反循環(huán)又稱噴射反循環(huán)。 其工作原理是利用高速流體（氣體或液體）經(jīng)噴嘴射其工作原理是利用高速流體（氣體或液體）經(jīng)噴嘴射入循環(huán)管路，造成負(fù)壓，利用這種負(fù)壓產(chǎn)生抽吸作用，使入循環(huán)管路，造成負(fù)壓，利用這種負(fù)壓產(chǎn)生抽吸作用，使管路液流形成反循環(huán)，如圖管路液流形成

51、反循環(huán)，如圖7-37-3所示。所示。1131142 2射流泵的安裝形式與特點(diǎn)射流泵的安裝形式與特點(diǎn) 射流反循環(huán)管路中射流泵布置形式有三種：一種是射流反循環(huán)管路中射流泵布置形式有三種：一種是把射流泵潛入孔內(nèi)，放置在鉆頭上部，如圖把射流泵潛入孔內(nèi)，放置在鉆頭上部，如圖5.1-24a5.1-24a所示；所示；一種是將射流泵放在地表，如圖一種是將射流泵放在地表，如圖5.1-24b5.1-24b所示；另一種是所示；另一種是把射流泵裝在水龍頭的下方，如圖把射流泵裝在水龍頭的下方，如圖5.1-24c5.1-24c所示。所示。115116 從圖中三種不同從圖中三種不同安裝位置來(lái)看，安裝位置來(lái)看，b b、c c管路簡(jiǎn)單、射流泵不管路簡(jiǎn)單、射流泵不運(yùn)動(dòng)。但它是利用射運(yùn)動(dòng)。但它是利用射流泵真空度來(lái)驅(qū)動(dòng)循流泵真空度來(lái)驅(qū)動(dòng)循環(huán)的，因此，這種方環(huán)的，因此，這種方式適用于淺孔使用。式適用于淺孔使用。117裝置裝置a a是利用射流泵