岩心钻探冬季施工技术探究

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1、岩心钻探冬季施工技术探究［摘要］一直以来，岩心钻探是地质勘探工程的一项主要手段，对地壳中岩石内部的构造分析非常依赖于岩心钻探对岩石及土壤结构的深入观察。而随着近年来岩心钻探工作的不断频繁，在寒冷季节进行钻探工程的情况也越来越常见，对于很多地质考察团队来说，在冬季开展岩心钻探工作已经成为了新的挑战。［关键词］岩心钻探冬季钻探冬季施工冬季岩心钻探［中图分类号］TU74［文献码］B［文章编号］1000-405X(2013)-12-84-1在我国大陆地区，对地质的考察大多集中在西北、东北以及青藏高原地区，一旦到了冬季想要进行岩心钻探的工作的话，不仅是对

2、工作人员本身身体素质的考验，更是对整个钻探施工进程的严峻考验。1岩心钻探冬季施工的难点1.1一些仪器在低温环境下难以工作岩心钻探工程中，许多仪器的使用都需要液体物质的支持。比如说钻压表需要仪表油的支持才能正常工作，水刹车需要液态水的支持，当温度降到零下几十度的时候，这些液体全部变成了固体，根本难以开展正常的工作。另外，像卡盘、泵压表这类仪器在低温条件下由于表面结了一层厚厚的冰，而不能正常使用。1.2冲洗液的效果降低在钻探施工中冲洗液就好比人体中的血液起着举足轻重的作用，它既能在钻探施工中冲刷岩屑并携带出钻孔而保持孔内清洁，又能保护孔壁减少坍塌掉

3、块，维持孔壁稳定。在寒冷的工作条件下，用常规的配方调制的冲洗液会出现不同程度的结冰现象，严重降低了冲洗液的携带和护壁能力，大大增加了钻探事故的发生几率。1.3极易出现工程事故工作人员在超低温条件下进行施工作业，在注意力集中程度以及神经反应速度上面都赶不上平时的水平，因此在施工时非常容易出现操作不当的情况，导致钻探设备的损坏。更为严重的是施工人员容易在突发的情况来不及反应而被设备砸伤，出现工程事故。2岩心钻探冬季施工的主要施工步骤2.1岩心钻探冬季施工所需的主要设备俗话说“工欲善其事，必先利其器”，在严寒的艰难条件下更是如此。先进齐全的设备可以让

4、岩心钻探的困难程度大大降低。在冬季进行岩心钻探时主要需要一台岩心钻机、一套相应规格钻塔、一台以上的泥浆泵、一定量与钻孔设计深度相当的钻杆以及泥浆搅拌机等设备。2.2岩心钻探冬季施工的钻孔步骤钻孔是岩心钻探的主要步骤，在冬季进行钻探施工时，由于钻进的岩石结构会因为寒冷形成不稳定的“冻岩”，因此需要格外注意施工时设备和人员的安全。(1)钻孔深度与钻口大小的确定：为了确保钻探工作能更好的顺利进行，在施工设计时会根据钻孔不同深度设计不同的钻孔口径。钻进施工时遵循越往下钻口越小的规律，比如说在地面到地下20m的深度，钻孔宽度为180mm,而到了地下20m

5、至50m的深度，则钻孔宽度为140mm,再往下则以此类推。(2)根据地层情况，在地表风化层施工时采用较为柔和的钻孔方式，钻机转速调慢，压力稍低，缓慢地向下钻进。(3)风化层的厚度因地域而异，当钻进施工通过风化层后就要改变钻进参数了，通常会缩小钻孔口径，加快钻进钻速，加大钻头力度，以快速平稳的方式继续钻进。2.3冲洗液选用为了适应冬季施工的特殊环境，冲洗液的配方一般要易溶于水，在寒冷的条件下也能够具有良好的携带能力，将岩石碎屑带带出钻孔。为了防止岩层不稳定导致其遇水坍塌，冲洗液的失水量要维持在一个很低的程度。(1)冲洗液的配制：常用的冲洗液的配方

6、都比较易溶于水，将一定量的膨润土以及重晶石粉掺入清水中，再配以少量的氢氧化钠混合液体等物质。具体用量可以根据当地气温条件以及岩层深度进行适当改变，以保持冲洗液的携带型，降低其失水量为基本原则。如果气温过低导致一些物质难以溶解的话，可以一步步依次加入配方材料，并进行适当的加热处理以及延长搅拌时间。(2)冲洗液的使用：将配制好的冲洗液放入泥浆池，利用泥浆泵在钻进施工的同时把冲洗液送入钻孔内，而后通过泥浆泵的压力由钻孔底部返回到地表流回泥浆池，形成一个循环，使冲洗液在钻探施工中起到其携粉、冷却、护壁等应有的作用。2.4仪器观测仪器观测主要包括观察与测

7、量两部分。观察主要是观察地层岩石剖面的结构及成分组成，结构是否稳定，而测量则是测各个明显结构差异的岩石分层是在多少米的深度，多少米到多少米之间为一个岩石层。如对我国东北地区某地的岩石观测情况就如下表所示：通过此表可以看出，该处钻探所选岩石结构总体来说比较松散，易于收到外力的干扰。对于这种结构的岩层通常在施工过程中就会发现，随着钻进的深入，一些岩石结构会松动，进而影响施工的顺利进行。所以在岩石结构过于松散的区域，可以用下套管的方式来实现护壁目的。3岩心钻探冬季施工的注意事项在冬季岩心钻探施工之所以难以进行，就是因为冬季严寒的特殊条件下进行岩心钻探

8、存在几点关键性的困难，注意并解决这些困难，冬季施工也就不再是问题。2.1对岩心钻探的工作仪器进行适当的改造比如说针对一些需要液体才能运转的仪器，可以考