钻孔工程钻探施工组织设计书1.钻孔主要岩石的物理力学特性及可钻性1.1岩石主要物理力学特性1.1.1岩石的矿物组成不同矿物组成的岩石具有不同的强度。

岩石中石英的含量高，而且石英颗粒在岩石中连结成骨架时，则岩石的强度较大，而方解石和白云石等强度较小，在碳酸盐类岩石中方解石含量增加，则岩石的强度降低。

1.1.2岩石的结构和构造岩石的结构和构造也影响岩石的力学性质。

矿物颗粒的大小、形状、表面特征、晶体结构、胶结物对岩石强度有一定的影响。

一般说来，细粒岩石的强度高于粗粒岩石的强度，并且颗粒愈细，其影响就愈大，结晶程度对岩石强度也有影星，在岩浆岩中非结晶物质越多，其强度就愈低。

岩石是矿物颗粒的集合体，按其力学性质可分为坚固的，塑性的和松散的。

坚固和塑性岩石颗粒之间存在着粘结力和内摩擦力。

松散岩石间只有内摩擦力。

故钻进坚固岩石时碎岩困难，松散岩石较易。

1.1.3岩石孔隙度岩石孔隙度对岩石结构影响较大，岩石强度随孔隙度的增加而降低。

1.1.4岩层倾角岩层倾角影响钻进时钻杆柱对岩石施加的轴向压力，岩石抗压强度受地层倾角影响。

1.1.5岩石的研磨性在钻进过程中，钻头破碎岩石，同时也接受研磨变钝，影响因素有摩擦力、滑动速度、摩擦时间。

摩擦力取决于正应力和动摩擦系数、岩石粗糙度、摩擦面滑度、滑动速度等。

1.1.6岩石的含水性含水性对岩石强度影响很大，矿物颗粒自由面受水分子的影响而改变岩石的物理状态，消弱颗粒间的联系，使岩石强度降低。

涌水、突水、漏水影响钻进速度和困难度。

1.2岩层的可钻性分类岩石可钻性是是决定钻进钻进效率的基本因素，它受控于岩石的性质，外界技术条件和工艺参数。

岩石在钻进过程中抗破碎的能力, 它代表钻进的难易程度。

它是合理选择钻进方法及相应的钻进工具和规程参数的依据；是制订钻探生产定额和编制钻探生产计划的依据；同时也是对生产机台评定的客观依据。

我国将岩心钻探岩石分为十二级。

岩石的可钻性可采用如下方式：用岩石力学性质评价岩石可钻性；用实钻速度评价岩石的可钻性；用微钻速度评价岩石可钻性；用碎岩比功评价岩石可钻性。

2.钻孔及钻探工作量2.1按勘探线或矿段，说明钻孔布置情况及施工顺序本区有已知勘探线东西向，已知钻孔1。

有钻孔1取得的地质资料可知岩层产状为90 < 20 ，煤层共六层，为获取勘探线上其他地质资料，于孔1正东方向200m处布置钻孔2.本次的钻孔为探采结合水文钻孔，钻孔的分布按勘探线分布，钻孔与钻孔之间为200M本工作区均为浅孔钻进，钻机可同时在勘探线上钻进。

布孔示意图2.2按钻孔性质、钻孔深度设计分类说明根据孔深，该钻孔2属于中深孔钻孔的深度可由几米至数千米。

目前钻进最深的孔为前苏联钻进的大陆科学钻探孔，钻深达12000m以上。

2.3水文孔的抽水，止水层数及地质要求2.3.1水文孔的抽水水文孔抽水的目的是为了了解水井的性能与效率，抽水的同时测得水位变化，根据这些数据来了解水井及含水层的特性。

在这种情况下，抽水结果主要为产水量，降水位与单位出水量，根据这些信息可选择合适的水泵，另一个目的是为获取含水层的有关资料。

2.3.2止水层数孔口需下孔口管，阻止第四系潜水；需下套管阻止砂岩层、煤层及灰岩层。

在水文钻孔中，止水是防止对目的层的干扰，止水的目的是在水文地质钻孔中获得不同层位水文地质资料，其工作的优劣影响资料的准确性和真实性，一般采用套管隔离含水层，为了对两个以上目的层进行测试，常用的止水材料有; 海带，桐油石灰，橡胶制品等，在实际中可根据具体条件而选定，也可对又的含水层进行永久止水，就像本次钻孔最终用于供水，通常采用粘土，水泥等材料。

本次钻孔的含水层较多，共有5 层含水层。

2.3.3地质要求①地层剖面特别是含水层的有个地质资料；②含水层性状的有个资料；③含水层近远期的平衡条件；④未固结含水层材料的颗粒分析。

2.4 按钻进方法列出工作量本次钻孔钻进到奥陶系（02）地层,第四系厚度为27.8米，二叠系为36.5 米，石炭系厚度为105.7 米，奥陶系到8米，钻孔深度为177.5 米3.设备选择及施工安排3.1确定钻探设备类型钻探用动力机主要有柴油机和电动机两类，柴油机多用于无电、交通不便的环境；电动机体积小，重量轻，使用维修对环境污染小，经济性能好。

本次的钻孔可选用柴油机。

水泵采用泥浆泵，有利于排出钻孔中的较大颗粒，维护孔壁的稳定。

钻机采用回转钻进。

钻塔选用三角钻塔，结构简单稳定性好，拆装方便。

泥浆搅拌方法采用搅拌机，若两个单机距离不远，可并用一个机械搅拌。

3.2供水设计供水应根据钻孔及勘探网的密度水源及地形条件不同的方法向钻场供水和泥浆。

当勘探网密度大工程量大时，采用集中供水，在矿区较远山上建贮水池，在水源处设水泵站，将水经管路压送到各机台。

贮水池高差较大时可自流。

当钻探工作量不大且较分散，而水源较远时，采用汽车送水。

如果附近有水源，可就近建立贮水池。

在钻进过程中，可根据岩性的不同适当增加泵流量。

在软地层可用中压、快转、大泵量；在中硬地层可用大钻压、中转速、中泵量。

4.工程质量要求对钻井的工程质量要求具体考核共6 项：（1）钻孔岩（矿）心采取与整理；（2）钻孔弯曲度；（3）孔深校正；（4）简易水文观测；（5）原始报表；（6）封孔。

4.1钻孔岩（矿）心采取与整理4.1.1岩矿心的采取率岩矿心的采取率指在回次钻进过程中，实际取出的岩（矿）心的长度和实际钻进进尺的比值。

采取率反映出取上岩（矿）心的数量，越高越好。

根据普查勘探深度的不同，钻进矿层岩层的条件不同，按要求各自有一定的岩矿心采取率，才能满足地质方面的要求。

岩心不低于65%，岩矿心不低于75%，如不足应进行补取。

4.1.2完整性所谓的完整性即取出的岩心，矿心要求保持天然的结构和构造。

如岩石的胶结状态，孔隙度，层理，片理，原始接触界面，矿物的颗粒形状，大小等。

以便划分矿石类型，观察其原生结构和共生关系。

4.1.3纯洁性要求取上的岩矿心不受外污的侵蚀，以免影响矿石的品位，品级和物理性能。

4.1.4避免选择性磨损岩矿心的选择性磨损，会使其在物质成分发生变化，造成矿物人为的贫化和富集。

从而歪曲原来的品味和品级，丧失其代表性。

为避免选择性磨损，在矿层钻进时，一般都采取结构性能好的钻具，限制钻进时间和控制进尺长度等方法与技能措施。

4.2钻孔弯曲度为说明钻孔轨迹某段的弯曲强度，采用曲率K 或弯曲强度i, 弯曲强度和曲率部表示钻孔单位长度上角度的变化量。

他们的关系是：I=36OK/ n =57.3K钻孔轨迹单位长度的顶角变化量，称顶角弯曲强度；单位长度的方位角变化量称方位角弯曲强度。

顶角弯曲强度用i。

表示，若某一孔段的变化场匀则i e=Ae / △ L =( e B- e L)/(L B-L A)式中：B B一B点的钻孔顶角L A,L B—A B两点的孔深△ e —A、B两点的顶角增量A L—A、B两点的延伸长度方位式中角弯曲度用i a表示。

若某一孔段的方位角均匀变化，贝U：i a = Aa / A L=( a B- a A)/( L B-L A)式中：a A、a B—两点的钻孔方位角△ a —两点的方位角增量4.3孔深校正钻孔歪斜是指在钻进过程中，由于地质条件和技术等原因，使原设计的角度和方位发生了偏斜。

钻孔歪斜后会直接影响孔的深度，要使孔深达到预计的深度，必须进行校正。

具体校正法为：将偏离勘探线剖面的钻孔资料，通过钻孔空间位置的几何关系，求出各测点的空间对X、丫、Z轴的偏距，然后画出钻孔的纵剖面图及水平投影图。

4.4简易水文观测对孔内水位随钻做简易观测并记录。

4.5原始报表详细真实填写原始报表4.6封孔对完成任务的钻井，要进行封孔，并检查封孔质量。

达标后绘图封存。

5.钻探技术设计5.1钻孔结构钻孔结构是指由开孔到终孔，孔段深度和口径次数变化情况。

一般说来，换径次数越多，钻孔结构就越复杂，换径次数越少，钻孔结构就越简单，在可能的情况下，应使钻孔结构尽量简单化。

（1）钻孔的用途和目的（2）钻孔的设计深度和钻孔的方位等（3）钻孔的终孔直径（4）地层及其岩层的物理力学性质（5）钻探设备参数5.2冲洗液与护壁堵壁5.2.1配制泥浆用的粘土的选择及性能测定5.2.1.1配制泥浆用的粘土的选择（1）用一般的的天然粘土配制泥浆时，粘土需要有一段的时间进行溶胀，因此配制前应事先将粘土浸于水中进行预水化处理。

（2）用浸泡好的粘土按配比设计中的土量加水搅拌。

由于搅拌时间不可能很长，粘土颗粒不能达到充分水化分散，因此在实际生产中都要将搅拌出来的新泥浆集中储存在泥浆池中进行24 小时以上的陈化处理。

（3）天然粘土在露天存放过程中随存放时间的长短、气候条件不同，粘土的比重在不断的变化，所以同一批粘土在配浆前应做小样试验，不能一律套用计算方法确定加土量和加水量。

5.2.1.2性能测定在做性能调整试验时，由于试验中处理剂在泥浆中作用时间较短，处理剂的作用可能短时间反映不出来，因此往往小样配方的处理剂加量应大于实际钻进中所需的加量。

正式配制时，要注意适当减少处理剂加量，防止浪费。

5.2.2不同地层选用的泥浆类型及性能不同地层所使用的泥浆类型会有所不同，其性能也可能有较大的差别。

在流砂层或砂层中，要使泥浆具有足够大的比重，较小的失水量，薄而坚韧的泥皮；在细沙层，由于地表循环系统除砂困难，需要更严格控制泥浆的含砂量；在粘性土层中钻进，由于粘土有自身造浆的特点，为此要设法控制泥浆的粘度不断增大的趋势；如果遇到水敏膨胀性地层就应在泥浆中加入适量的防坍剂；钻进风化层、砺石层，需要减少泥浆的比重加大粘度等。

5.2.3泥浆的配制，性能调节的方法，仪器配备计划及用量计划5.2.3.1泥浆配制（1）用一般的的天然粘土配制泥浆时，粘土需要有一段的时间进行溶胀，因此配制前应事先将粘土浸于水中进行预水化处理。

（2）用浸泡好的粘土按配比设计中的土量加水搅拌。

由于搅拌时间不可能很长，粘土颗粒不能达到充分水化分散，因此在实际生产中都要将搅拌出来的新泥浆集中储存在泥浆池中进行24 小时以上的陈化处理。

（3）天然粘土在露天存放过程中随存放时间的长短、气候条件不同，粘土的比重在不断的变化，所以同一批粘土在配浆前应做小样试验，不能一律套用计算方法确定加土量和加水量5.2.3.2性能调节（1）泥浆选择不同地层和不同钻进目的所使用的泥浆性能可能有较大差别。

（2）泥浆配比设计泥浆配比设计是确定泥浆各组分在泥浆中所占比例的过程，目的在于使所配泥浆的性能符合钻进需要。

5.2.4 护孔方法孔口管为了加固孔口，一般为2~3m管外空隙用水泥浇注或粘土固结。

孑L 口管直径应比钻进时或钻头直径大20~50mn或大1~2级。

设计套管间隙时，要考虑套管、钻头、岩心管及接头之间的尺寸配合，此为，还要考虑套管本身的材质及其壁厚等问题。