潜孔锤钻进在复杂地层中应用

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1、word格式文档潜孔锤钻进在复杂地层中应用蒋荣庆　殷琨　辜华良摘　要：在潜孔锤的结构形式、钻具匹配、钻头类型、钻凿工艺等方面研究的基础上，对潜孔锤套管隔离护孔法钻进；贯通式潜孔锤用于复杂地层钻进；大直径潜孔锤在孤石、漂石地层中钻进等实际应用方法和效果作了简明介绍。关键词：贯通式潜孔锤　同步跟管　复杂地层DOWNHOLEHAMMERDRILLINGINCOMPLEXFORMATIONJiangRongqing,YinKun,GuHualiangAbstract：Onthebasisofstudyingdownholedrills'structure,b

2、ittypeanddrillingtechnology,suchtechnologyascasingdrillingwithdownholedrills',hollow-throughdownholedrillsincomplexformation,largediameterdownholedrillinisolatedbigpeppleformationarepresentedinthispaper.Keywords：hollow-throughdownholedrill,casingdrilling,complexformation▲专业整理wo

3、rd格式文档　　所谓复杂地层是指因受成因、构造运动及风化作用和地下水作用等影响，使地层岩石节理、片理、裂隙发育；软硬互层、破碎，胶结性、稳定性、强度等极差，或是遇水膨胀。在这类地层中施工，一旦被钻孔钻穿后，其原来的相对稳定或平衡状态被破坏，使钻孔孔壁失去约束而产生不稳定。常见现象是孔壁坍塌、掉块、漏失、涌水、缩径、超径等。在上列地层中钻孔时孔壁不稳定产生护壁困难；地质岩心钻探时岩心被破碎、冲蚀、溶解，岩矿心采取又成为一个难题；在砂砾石层中含有孤石、漂石，风化层含有风化球、风化核，或岩石软硬不均，钻进时不仅效率低，而且很难按设计轨迹成孔，即防斜或提高钻

4、速又成为一突出问题。　　实践表明，空气潜孔锤钻进具有下列优点：　　1)钻进效率高。它比钻探常用的水力冲击器效率高2～5倍；比金刚石回转钻进高3～10倍。提高效率原因是单次冲击功大，无液柱压力；排渣风速高，孔底干净，无二次破碎；改善了孔底碎岩条件；　　2)配用的柱齿硬质合金钻头在坚硬破碎岩石中钻进，既有利于破岩，又比金刚石钻头寿命高；　　3)钻进转速低，离心力小，钻具对孔壁的撞击机会小，又兼这种钻进方法是以高频对孔底冲击，减小了对破碎或倾斜地层产生孔斜的影响，从而可提高钻孔的垂直度，同时也可减少孔壁岩石坍塌；　　4)钻进比回转钻进所需要钻压和扭矩要小得

5、多，这样可减轻配套钻机设备重量和能力，为边坡抗滑加固钻进在高空排架上作业创造了有利施工条件；　　5)钻进采用无液体循环干式作业，既不污染环境，又可防止边坡大岩块滑动。　　其缺点：　　1)由于动力介质和循环介质采用的是压缩空气，对孔壁支挡平衡作用差，护壁十分不利；　　2)钻进不能采用泥浆作循环介质，更无法用护壁处理剂及堵漏材料；　　3)破碎岩石是一种动载冲击，钻头在岩石上冲击振动，更容易使孔壁或岩心产生振动破碎，给护壁和采心工作带来极为不利条件；　　针对潜孔锤钻进上述缺点，多年来作者从潜孔锤结构形式、钻具匹配、钻头类型、钻凿工艺方法等方面进行了研究，使

6、其适应在复杂地层中钻进。现就已应用的几种技术措施加以介绍。1　套管隔离护孔法钻进1.1　异步跟管钻进法(常规下套管方法)　　先用潜孔锤破岩钻进，而后下套管隔离，再换用小一级钻具在套管内继续钻进。这是钻孔钻进常用的方法。施工时尽量提高钻速，快速通过破碎带，其目的为了缩短外界因素(冲洗液浸泡)作用时间，使孔壁能在一定时间内保持稳定，这样即可赢得一部分时间，然后再下套管隔离护孔。　　作者于1995年在广东某地进行工程勘察时，曾采用潜孔锤钻进。勘察港区系劈山填海建造，地层上部为抛填土石，中部为残留淤泥质土，下部为陆相沉积岩(图1)。针对港区地层主要是抛填石堆

7、积层，岩石破碎坚硬，采用GC-110型潜孔锤配备130mm钻头，裸眼钻进一径到底，穿过淤泥质土层后，即下108mm套管后进行清孔、取原状土并进行标贯试验。图1　盐田港工程勘察地质剖面图1—花岗岩；2—含泥砂硬抛石；3—淤泥质土及淤泥；4—亚砂土、亚粘土；5—海水专业整理word格式文档　　钻进中出现的问题及对策：(1)钻进中经常会出现塌孔、掉块现象。故快速成孔，尽量一气呵成，避免多次提钻扫孔；(2)钻进深度达到海水面以下时，回填土、砂与海水混合生成泥包，糊在钻杆与钻孔环状间隙中，使工作风压升高，排气循环减弱或停止，导致潜孔锤工作效率下降甚至不工作，钻

8、头磨损严重，使进尺缓慢和不进尺。钻进中出现这些现象后，向钻杆内灌注一定量泡沫剂(实际用洗衣粉代替)稀释泥包，