巖心鉆探操作講座-鉆探基礎知識（第一講）

第一講 鉆探基礎知識

一、鉆探的基本概念

1、鉆探：用鉆機按一定設計角度和方向向地下鉆孔，通過取出孔內的巖芯、巖屑或在孔內下入測試儀器，以探明地下礦產儲量、了解地層結構、巖石性質及滿足其它工程施工要求等，這種工程稱為鉆探。

2、巖芯鉆探：鉆進時，在孔底保留巖芯，并主要以提出的巖芯來研究、了解地下地質和礦產情況的鉆探方法。

3、鉆進：利用鉆頭在孔底工作，破碎巖石和繼續(xù)加深鉆孔的作業(yè)。它包括破碎孔底巖石和使鉆孔按要求延伸兩個方面。

4、鉆進方法：向地下鉆孔時，破碎孔底巖石的方法和技術措施的總稱。

5、鉆探工藝：如何利用一定的設備和工具來破碎巖石（土層），在地層中造成一個有一定直徑和深度的圓滑規(guī)則的鉆孔，并采取一定的技術措施以保證鉆進工作順利進行的全部工作。

6、鉆孔：為進行礦床勘探或其它工程目的，采用鉆探機械設備或其它方法帶動鉆頭而鉆得的圓柱形孔。它具有深度大、直徑小、方向任意的特點。

7、鉆孔空間三要素

①孔深（L）：孔口至測點的鉆孔軸線的長度；

②頂角（θ）：測點處鉆孔軸線（或其切線）與鉛垂線的夾角；

③方位角（α）：測點處鉆孔軸線在水平面上的投影與磁北方向的夾角。

8、鉆孔結構：指由開孔至終孔，孔身口徑的變化。它包含著鉆孔口徑、換徑次數(shù)、下套管層數(shù)、管徑、長度、換徑深度及套管底部止水封固方法等。

9、循環(huán)：泥漿泵通過鉆柱內孔（或鉆柱與孔壁間隙）將沖洗液送到孔底，完成沖洗孔底、冷卻鉆頭作用后，沿鉆柱與孔壁之間的環(huán)狀間隙（或鉆柱內孔）返回地表并將巖粉攜帶出孔外的過程。

10、地質巖心鉆探的目的：是從地下取出巖礦心。通過對巖礦心的分析研究、觀察、鑒定和化驗，可以直觀了解礦體的厚度、埋藏深度、產狀、分布規(guī)律、礦物組成、礦石品位、化學成分、礦石和巖石的物理力學性質和結構構造等。巖礦心采取數(shù)量和品質，直接影響著判斷地質構造、評價礦產資源、提交礦產儲量和礦山開采設計的準確性和可靠性。地質巖心鉆探是獲得地下實物樣品的最有效方法。鉆探過程中不僅要求有較高的鉆進效率，而且要求所采取的巖礦心在數(shù)量上有足夠的體積，在質量上能夠盡可能的保持原生結構和含礦品位。這些要求在巖心鉆探質量管理中用巖礦心采取率表示。

二、鉆探的分類

1、按施工目的分類見下表

2、按碎巖工具（或稱為磨料）分類

硬質合金鉆進、鋼粒鉆進、金剛石鉆進、牙輪鉆頭鉆進等。

3、按施加外力的性質和方式分類：沖擊鉆進、回轉鉆進、沖擊回轉鉆進等。

4、按沖洗液類型分類： 清水鉆進、泥漿鉆進、乳狀液鉆進、飽和鹽溶液鉆進、泡沫鉆進、空氣鉆進等。

5、按沖洗液循環(huán)方式分類：正循環(huán)鉆進、反循環(huán)鉆進等。

6、按是否取心分類：取心鉆進、全面鉆進等。

7、按巖心從孔內輸送至地表方式分類

提鉆取心、不提鉆取心（繩索取心鉆進和反循環(huán)連續(xù)取心等）

8、特殊的鉆探方法

繩索取心、定向、潛孔錘、跟管、中心取樣、井底動力鉆進等。

三、巖芯鉆探生產過程

1、鉆探施工過程：就是從平地基開始，直到鉆孔終孔后將設備拆卸完為止的全過程。它包括定孔位→平整與修筑地基→安裝鉆探設備及附屬設備→安裝驗收→開孔前的準備工作→開孔及下孔口管→換徑→鉆進→巖礦芯整理、編錄和保管→其他工作（下套管，校正孔深，簡易水文觀測，鉆孔彎曲測量、測井）→終孔起拔套管→封孔→封孔質量檢驗。

2、鉆進前準備。是鉆孔進入開孔之前進行的全部準備工作，如平地基、安裝設備（鉆塔、鉆機、水泵、動力機等），安裝附屬設施（場房、安全設施、循環(huán)系統(tǒng)、水管、照明等），安裝驗收和試鉆。

3、鉆進過程。是指鉆孔從開孔鉆進到終孔的施工過程。

4、終孔。是指鉆孔停止鉆進到設備拆卸完為止所進行全部工作，包括鉆孔彎曲測量、測水位、抽水試驗、封孔、起拔套管、拆卸設備等。

5、巖芯鉆進過程：由動力機帶動鉆機回轉，由鉆桿、巖心管和鉆頭組成鉆柱，并由鉆機供給鉆柱一定的軸向壓力和扭矩，從而使帶切削具的鉆頭產生刻取巖石的作用，以達到不斷往深部鉆進的目的。

鉆進時該取下來的巖粉，隨著由泥漿泵通過鉆柱送入孔底的沖洗液，經孔壁的環(huán)狀間隙沖到地表。鉆進中巖芯進入巖芯管，通過提升鉆具或其它取芯方法將巖芯卡斷，從孔底提至地表。從下鉆到提鉆取巖芯，算一個鉆程，叫做一個回次。升降鉆具是通過鉆塔和鉆機的卷揚機來完成的。

四、巖心鉆探的主要內容

鉆探設備、鉆進方法（鉆探工藝）、鉆探質量及測量、鉆孔沖洗與護壁堵漏、事故預防及處理、機場生產管理、安全技術、相關知識（機械基礎知識、機械加工修理知識、電工知識、地質基礎知識、礦床知識）等。

五、巖石的可鉆性

1、巖石可鉆性的概念：在一定技術條件下，反映鉆進巖石難易程度的綜合指標。一般以機械鉆速（m/h、m/s）作為可鉆性指標。

2、巖石可鉆性的分級

原地質部1958年頻布的巖石可鉆性分級表和地礦部1984年頒布的金剛石巖心鉆探可鉆性分級表均把巖石可鉆性分為12級。

3、劃分級

四類十二級：軟的―相當可鉆性1~3級；中硬的―相當可鉆性4~6級；硬的―相當可鉆性7~9級；堅硬的―相當可鉆性10~12級。

六、鉆孔口徑知識

說明：DCDMA標準是美國金剛石鉆機制造者協(xié)會標準。

七、鉆探生產的特點：

1、“小、實、全”。小—組織結構小，是地勘單位最基層的行政單位；實—講工作最具體、最實在；全—指鉆探生產管理十分全面。

2、鉆探施工主要是為國家基本建設服務。

3、工作對象是巖石。由于巖石和地層構造千變萬化，所以它的施工工藝、技術規(guī)范很難達到標準化生產，鉆進效率高低受鉆進巖石可鉆性的影響大。

4、鉆探生產在野外施工，工作流動分散，生產條件和生活條件艱苦。

5、氣候變化對鉆探生產有一定的影響。