绳索取芯钻进技术在水利水电超深孔钻探中的应用

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1、2012年第31卷第2期·DWRHE水利水电工程设计·49·绳索取芯钻进技术在水利水电超深孔钻探中的应用林华虎甘杰林大明摘要以新疆某大型输水工程为实例，详细介绍了绳索取芯技术在水利水电钻探中的发展现状及应用前景，指出了绳索取芯钻进技术在深孔钻探中的优点，总结了提高绳索取芯钻进效果的技术措施，并进一步指出当前绳索取芯技术在水利水电钻探施工中存在的问题，对今后在水利水电深孔钻探中大力推广该技术具有一定的指导意义。关键词绳索取芯深孔钻探技术措施建议中图分类号TV223文献标识码B文章编号1007—6980{2012)02—0049—03绳索取芯钻进又叫不提钻取芯钻进．这种取型工

2、程的相继开发，坝高超过200m的大坝也越芯方法过去一直在石油钻井中应用。该技术目前来越多。特别是引水式电站的建设，使得引水隧已广泛应用于地质找矿、冶金系统、核工业系统、洞的埋深越来越深。这就对水利水电钻探提出了交通铁路的钻探施工上，具有良好的技术经济效更高的要求。近几年中水北方勘测设计研究有限果。但在水利水电工程勘探中却长时间没有得到责任公司承接了大量设计孔深在300m以上的钻很好的推广应用。孔．主要工程项目见表1。近几年随着水利水电技术的发展，一些超大2008年在新疆某调水工程完成孔深为885in表1主要工程项目完成钻子L情况的钻孔，并在孔内进行了地应力测试、高压压水西

3、向和北西西向构造．发育有多条深大断裂。新试验、物探声波测井、地温测量、放射性测试等构造运动迹象明显。综合测试工作。该钻孔创造了在水利水电钻探施钻孑L布置在区域性活断层F7上盘。该断层规工深度的新纪录，处于国内领先水平。该钻孔历模大，破碎带宽约50m，影响带宽约10011。钻时85d，平均台月效率达到354m／(台·月)，平均孔揭露的主要地层岩性为奥陶系呼独克达坂组灰时间利用率达到43％；平均提钻间隔为12．38m．岩夹少量岩屑长石砂岩和华力西晚期侵入的花岗最大提钻间隔为34．86in，岩心平均采取率在95％斑岩、石英岩，岩质坚硬．岩石可钻性分级属Ⅶ一以上，收到良好的经济技

4、术效果。Ⅸ级．风化层及构造发育部位岩石较破碎．存在承压水1工程地质概况2钻探工艺方法该调水工程输水隧洞穿越天山山脉之博罗科努山，隧洞进El洞底高程为1260m；隧洞出El洞2．1主要设备器材配置底高程为1200in。沿线地面最大高程3777ITI．主要设备器材配置见表2。隧洞最大埋深2268m。隧洞全长约42km。属深2．2钻孔结构埋长隧洞。工程区岩性复杂多变，存在复杂的东采取的具体方法是在钻进松散地层时，采用·50·水利水电工：程设计DWRHE·2012年第31卷第2期表2主要设备器材配置具体做法是在上部及松散易塌孔的孑L段。使用低固相泥浆：水+4％膨润土+l％(膨润土

5、1纯碱+0．15％水解聚丙烯酰胺(PHP)+增黏剂(加量根据浆液黏度调整)。在钻进至断层构造带孔段时，选用护壁润滑效果较好的“SM”植物胶无固相冲洗液，配方：水+(1％～2％)“SM”植物胶干粉+5％纯碱(或烧碱)。在完整孑L段使用清水加皂化液作为注：工程钻机最大钻深1500m循环液l10mm的合金钻头钻进，当钻进到完整基岩53提高绳索取心-i-I-．．钻进质量的主要技术措施m时，投入黏土球止水，然后下人q~108mm套管，用水泥把孑L口完全封闭，以防止岩粉返回孔综合几年来的实践及钻进工作的经验与教训，内造成套管起拔困难。待凝后再换95mm绳索主要采取了如下几个方面的技术

6、措施。取心钻具钻至370m，然后把95mm钻杆作为套(1)选择合理的钻具结构，坚固耐用的附属管下人孑L内进行护壁，最后用75mm绳索取心T具，高强度钻杆，长寿命高效率钻头等是提高钻具钻至终孑L绳索取芯钻进效果的前提条件。2．3钻进工艺参数选择(2)冲洗液的选择在水利水电钻探中一般要钻进T艺参数分别见表3～5。求使用无固相或低固相钻井液。无固相钻井液虽表3钻压kN有许多优点，但通过几年来的实践，也暴露一些问题，如岩粉吸附严重，净化不及时就会在孔内变成岩粉浆；另外，失水大，对水敏性地层护壁不利。而低固相泥浆性能较稳定。容易控制。例如SM植物胶，由于固相含量极低，不易在钻杆内壁

7、结皮，不影响内管打捞，对绳索取心钻进十分有利。在实际应用中应根据不同地层选择不同的润滑剂。在该钻孔施T中，由于存在严重的孔内漏失情况，所用皂化液成本较高，使用废机油加洗衣粉配制的润滑剂因其成本低廉，使用方便，收到了很好的效果。2．4钻头的选择(3)确保设备安装标准，把好开孑L质量关。根据所钻岩体，岩石按可钻性分类为Ⅶ～Ⅸ(4)选择合理的操作技术工艺。绳索取芯钻级金刚石钻头选用人造孕镶金刚石钻头，钻头进作为一种新的钻进方法，必然伴随有相应的钻参数：胎体硬度HRC20～35和HRC35～45；金刚石进工艺和操作技术。只有充分认识绳