多年来一直致力于钻探工艺研究的中国地质科学院探矿工艺研究所教授级吴金生说,石油钻井行业称的套管钻井和地质勘探行业称的套管钻进其实是一回事。套管钻井是石油钻井行业现代发展的一种全新的钻井技术,其实质是采用套管代替传统钻杆柱传递机械能量和水力能量,驱动井底钻具旋转钻进。钻井施工中,*起下钻,而是通过套管柱的内通道,利用钢绳投捞更换井下钻具,实现边钻边下套管。完钻后提出井底钻具,套管柱则留在井内作为完井套管。
直到2007年,我国吉林油田、大庆油田、大港油田、中国石油集团公司钻井研究院和管材研究所5个单位联合开展国家863项目 “套管钻井技术”的研究,成功研究了“转盘钻井驱动方式的浅开发井套管钻井工具配套系统”,完成了46口井的现场应用,钻进井深1000米。
“该术将钻进和下套管两道工序合并成一个作业工序,*起下钻作业,采用随钻下套管方法把井下复杂问题减小到程度。与传统钻井方法相比,套管钻井具有明显的优势,是钻井工程的一次技术性革命,能为油田经营者带来巨大的经济效益。”吴金生介绍。
然而,这些国内外套管钻井,均属于石油钻井行业领域的套管钻井技术,普遍不具备连续采取岩心能力,而且钻具(钻井)直径较大,在套管直径小于某一标准的情况下,难以实现不提钻更换井底钻具,不适用于地质勘探领域的岩心钻探。
“而地质勘探套管钻进是借鉴石油钻井行业的套管钻井技术,结合岩心钻探特点,例如地层较复杂且软硬悬殊、全孔采集岩心、钻孔直径较小、钻头寿命较短、起下钻频繁等,在绳索取心钻进技术的平台上,提出的一种钻探新方法,其目的是采用随钻下套管工艺,有效钻穿地层,为下部钻孔施工创造良好条件。”川东州河流域地质灾害调查与防治**项目负责人钱锋说。
事实上,对小直径钻孔的套管钻进技术,国外也早就有所研究,但并没有**成功。
地下工程施工过程中常遇到地下残留的旧钢筋混凝土 结构、围护锚桩及工程桩基等障碍物,进而影响盾构推 进及桩基或地下连续墙等新的结构物施工。地下障碍物的 清除引起周边环境的变形,已成为地下工程施工中棘手的 问题。而障碍物的清理施工方法和设备选型受实际工程 自身特点影响较大,依据现有的施工经验分为有损清障和无损清障2种类型。
有损清障法适用于对周边环境变形控制要求较低的工程中,而本文背景工程周边环境复杂,对变形控制要求较高,需采用无损清障法,故如何寻求一种快速、有效的清障施工方法,是当前需要的推广应用**。本文以苏州新区污水处理厂迁建与综合改造工程为背景,详细介绍了一种无损清障法——旋转挖掘式管工法,该方法对旧桩进行无损清障施工及清障后孔洞回填材料的选择对后期盾构推进无重大影响。
全回转钻机在施工时产生向下压力和扭矩,这种压力和扭矩会驱动钢套管转动,从而借助高强刀头对周围土体、岩层及障碍物进行切削,在钢套管向下钻入的同时, 使钢套管内的土体与灌注桩发生分离,破坏土体和桩体之间的侧阻力强度。在钢套管钻入桩底以后,利用全回转钻机的自身拔力将钢套管和灌注桩向上**升,在升至某种程度后便可利用吊车将桩体吊走。
回次岩(矿)心采取率=本回次提取的岩心总长/本回次进尺数×100%
若回次岩心采取率**过100%,即岩心总长大于回次进尺时,一般皆为残留岩心所引起。其处理方法是:进尺数不变,修改岩心实长数字,将回次岩心采取率**过100%的部分(即岩心实长比回次进尺多出的部分),依次往上一回次推。若上一回次的岩心实长由于加上推上来的岩心长比进尺数大,回次岩心采取率又**过100%时,继续往上推,一般只能往上推三个回次,如果回次岩心采取率仍大于100%时,则通知机长或当班班长查明原因。
(2)分层岩(矿)心采取率的计算
分层岩(矿)心=分层各回次取出的岩心总长/(分层下界孔深-分层上界孔深)×100%。岩心采取率全孔大于70%,矿层及**底板围岩5米内采取率大于80%。
(3)换层孔深计算方法
一个回次内换层有下列两种情况:①.本回次换层位置小于岩心长度的50%时:a 无残留岩心时:换层孔深=上回次终止孔深+本回次上层岩心长/本回次采取率;b有残留岩心时:换层孔深=上回次孔深-上回次残留岩心长+本回次上层岩心长/本回次岩心采取率;②.本回次换层位置大于岩心长度的50%时:a 无残留岩心时:换层孔深=本回次终止孔深-本回次下层岩心长/本回次采取率;b有残留岩心时:换层孔深=本回次孔深-本回次残留岩心长-本回次下层岩心长/本回次岩心采取率。
两个回次内换层:换层孔深=上回次终止孔深-上回次残留岩心长/上回次岩心采取率。
空回次内换层:换层孔深=上回次终止孔深+空回次进尺的二分之一(是否二分之一,可根据具体情况而定)。
3.钻孔天**角、方位角测量及要求
钻孔天**角、方位角一般要求斜孔每钻进50米,直孔每钻进100米测量一次钻孔天**角和方位角(当天**角弯曲**过5度时,测斜间距应按斜孔对待)。钻孔换径或见主矿体时,均应加测天**角和方位角。天**角弯曲每百米要求:直孔不**过2度,斜孔不**过3度。
4.钻孔孔深测量及要求
孔深验证每钻进100米或见主矿层、重要标志层、下套管前和终孔后均需用钢卷尺丈量钻具,验证孔深。孔深校正允许误差为千分之一,**出允许误差时,查找原因并及时清除。
5.简易水文观测及要求
简易水文观测包括孔内静止水位,冲洗液消耗量,涌水位置、涌水量及水头高度,漏失位置和漏失量等。视具体情况(涌水、漏水、坍塌、缩径、溶洞等)与分队技术负责协商向机台提出简易水文观测的具体内容。
化学样选取在矿化较好地段,矿体**底板各采取一到两个化学样。样长一般为2米,短不小于1米。每层后一个样长>1米时单取样,<1米时与前样合并,并合理分为两个样,使每个样长不小于1米。确定矿心采样间隔,将该采样间隔内的矿心编号记录下来,以便进行采样。当一块矿心包括不同矿石,需分别采样时,应尽量设法在换层处打开,分别编号,只有小于允许夹层厚度之夹层,才不需打开。化学样用劈心法采取,样重3-5千克(体积×体重×允许小采取率≤样重≤体积×体重),其代号为H。
化学样用二分之一劈心法取样:沿矿心长轴劈成两半,一半送实验室,一半保留,保留的矿心用油漆写上原编号,按顺序保存于岩心箱中。劈心时应注意主要标志面的倾斜方向,并考虑到矿化强弱分布情况,以免两半矿心金属矿物的含量不均,引起品位误差。
(2)光谱样
目的是了解岩心的元素组合、含量和地球化学特征,确定矿化及异常段分布范围,找矿工作。
未采化学样的岩心全孔采集光谱样。光谱样用连续拣块法采取,样品重量不小于150克,其代号为GP。
(3)物相分析样
目的是划分矿石自然类型,确定矿体中氧化矿石、混合矿石和原生矿石的界线。
物相分析样要用化学分析样中的副样中选送,送样要及时,以免样品变质,影响分析质量。其代号为WX。
(4)岩矿样
目的是研究岩矿石的结构,构造,矿物成分、共生组合、交切关系及变质蚀象等,确定岩矿石名称,为研究成矿条件、矿石质量提供依据。
采集有代表性的岩石和矿石,岩石一般作薄片,矿石作光、薄片。每件样品均采集正副样,正样送实验室,副样留分队对比研究。薄片样代号为b, 光片样代号为g。
(5)小体重样:
目的是测定矿石单位体积的重量,为储量计算提供依据。
样品应按矿石类型和品级分别采取,并照顾到品位和分布的代表性。要求主要类型小体重样20—30个。在岩矿心上采取小体重样,样品长一般为5厘米。其代号为XT。
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