碎石类土地层钻探的钻进方法

2012-11-29马洪伟

铁道勘察 2012年5期

关键词：硬质合金进尺电镀

马洪伟

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

1 行业现状

在碎石类土地层中钻探，普遍采用普通硬质合金钻头，因碎石类土成分复杂、密实程度不一、质地坚硬、耐磨性高、粒径不均等特点，造成钻探进尺缓慢，钻头利用率低，钻探周期长，成本高，不能及时为下一工序提供可靠的地质资料并按期完成勘察工作。

碎石类土地层一般为:碎石土，浅灰色，中密，饱和，主要成分为石英砂岩等质地坚硬的岩石，粒径一般60～120 mm，最大300 mm，充填物主要为细砂。

根据对近期几个工点钻探资料(30孔1 250m)的调查情况，完成此种碎石类土(粒径一般60～120 mm，最大300 mm)地层，用硬质合金钻头进行钻探每小时平均进尺0.2m，每钻探1米合金钻头消耗平均需要人民币241元(见表1)。

表1 近期几个工点钻探资料的调查情况

以表1可以看出，使用硬质合金钻头进行钻探成本高、效率低、生产周期长。

综上所述，为了提高此类地层的钻进效率，决定在京石线滹沱河特大桥进行碎石类土钻探试验。

2 原因分析

为了圆满完成本次钻探试验，根据目前现状，从人员、机器、工艺、环境、材料五个方面，对影响本次钻探质量及效率的各个因素进行分析，用鱼骨图表示。见图1。

通过对末端因素逐条分析，认为其中有3条是影响本次钻探任务质量和效率的主要直接因素，所以将其确定为要因，见表2。

经确认，主要原因是:

①钻头选择不当;

②施钻压力不当;

③转速选择不当。

3 解决措施及效果

(1)措施1

图1 影响钻探质量及效率的因素

表2 要因分析论证

用于钻进破碎及卵砾石地层的金刚石钻头两种:一种为孕镶电镀普通型钻头，一种为孕镶电镀加厚型钻头，钻头胎体硬度高，刃口经过电镀，经过比对后决定，使用孕镶电镀加厚型钻头(胎体硬度HRC 40℃、粒度80/100～40/45号、浓度90%)在京石线滹沱河特大桥钻探试验。改用金刚石钻头钻进前，必须将残留孔底的钢砂或硬质合金打捞干净。在任何情况下，都不得使用金刚石钻头进行干钻。

实践证明，这种钻头硬度高，耐磨性好，可有效提高钻进效率。

(2)措施2

孕镶钻头孔底压力反应到压力表上，根据不同地层，采用1～3 kg压力为宜。钻进过程中钻压应保持平稳，不得随意上下活动钻具。下钻至离孔底1m时，应先送水，采取慢速、轻压，待钻进正常后，再加大压力和转速。下钻遇阻时，不得猛墩强扭。

实践证明，此方法可有效提高钻头利用率，降低消耗。

(3)措施3

孕镶金刚石钻头底唇面的线速度范围为1.5～3.0m/s。正常钻进时，应在机械能力、管材强度允许的前提下，尽可能提高转速。在孔深、钻孔弯曲、超径的情况下，或钻进强研磨性、粗颗粒、破碎岩层时，转速应适当降低。发生岩芯堵塞时，应立即提钻，不得加大钻压、高速空转处理。取芯时，严禁用卡料卡取岩芯。钻进过程中应随时观察冲洗液量大小和泵压的变化，如发现异常时，必须立即查明原因，进行处理。

实践证明，此方法可有效提高钻探效率和岩芯采取率，降低消耗。