地质岩心钻探规程

1前言本规程包括了岩心钻探工程设计的编制、钻探方法和设备选择、通用的工艺方法、冲洗介质及施工守则、钻孔质量保证、钻探施工的人身健康、安全、环境保护和生产管理等方面的内容，是不同领域岩心钻探工程及各种专项钻探工艺技术方法的基础性规程。本规程是地质岩心钻探工程设计、施工、管理和检查验收等各项工作的重要依据和准则。对于不同的勘查对象、勘查阶段、勘查目的而有所变更的一些特殊要求和技术指标，应符合相关的规程、规范或通过协议、合同做出明确规定。本规程是遵循GB／T1．1—2009的起草规则，首次以技术标准形式发布。本规程由中国地质调查局提出。本规程由国土资源部归口。本规程起草单位：中国地质科学院勘探技术研究所。本规程主要起草人：王达、赵国隆、肖亚民、陈星庆、汤松然、孙建华、张林霞、刘秀美、戴智长。本规程由国土资源部负责解释。2地质岩心钻探规程1范围本规程规定了钻探施工过程所有工序的技术要求及相关管理规定。本规程中对“岩心”的界定是广义的，指能采集到的各类岩石样品，即除圆柱状的岩心外，也包括各种岩块、岩样和岩屑，故各种反循环连续取心也被纳入岩心钻探的范围。本规程主要适用于地质岩心钻探，工程勘察、工程施工、水文水井钻探和油气井钻探的小口径钻孔施工，可参照本规程。本规程适用于孔深3000m以内的钻孔施工。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB／T1.1标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写GB／T3787手持武电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程GB／T5005钻井液材料规范GB6722爆破安全规程GB／T9151钻探工程名词术语GB15848铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定GB／T16950金刚石岩心钻探钻具设备GB／T16951金刚石绳索取心钻探钻具设备GB／T18376.2硬质合金牌号第二部分：地质、矿山工具用硬质合金牌号GB50194建设工程施工现场供用电安全规范AQ2004地质勘探安全规程DZ／T0032--1992地质勘查钻探岩矿心管理通则DZ／T0053液动冲击回转钻探技术规程DZ／T0054定向钻进技术规范DZ／T0078固体矿产勘查原始地质编录规定3DZ／T0088地质钻探用钻塔系列3基本规定3.1钻孔口径系列地质岩心钻探口径系列是钻探工程最基础的规定，依照国际通用的标准采用R、E、A、B、N、H、P、S作为代号，规格代号及对应的公称口径见表1。表1规格代号及对应的公称口径规格代号单位为毫米规格代号REABNHPS公称口径303848607696122150公称口径只代表理论钻孔口径尺寸，以便于统一钻具的规格系列，实际的钻头、扩孔器外径尺寸可根据不同的钻进方法和地层情况在合理范围内确定。3.2钻孔深度不同的应用领域钻孔深度的划分标准不同，地质岩心钻探钻孔深度划分见表2。表2仅适用于地表地质钻孔深度划分，不适用于坑道内钻孔、工程地质钻孔、油气钻孔、水文地质及地热钻孔等的深度划分。表2地质岩心钻孔深度分级单位为米钻孔类别浅孔中深孔深孔特深孔深度范围300300～10001000～300030003.3岩石钻进特性3.3.1岩石可钻性GB／T9151中规定，岩石可钻性是岩石被碎岩工具钻碎的难易程度，即岩石的抗钻性能，与岩石的强度、硬度、弹塑性、研磨性和结构特征相关。地质岩心钻探岩石可钻性分级采用综合分级法，是以岩石物理力学性质和岩石局部抗机械破碎能力作为统一定级的基础，主要以岩石压入硬度为主，分为12个级别，见表3。4表3岩心钻探岩石可钻性分级岩石可钻性级别岩石物理力学性质钻进时效指标代表岩石举例压入硬度／(kg／mm2)摆球硬度统计效率／(m／h)弹跳次数塑性系数金刚石硬质合金1～4100300.373.90粉砂质泥岩、碳质页岩、粉砂岩、中粒砂岩、透闪岩、煌斑岩590～19028～350.33～0.392.90～3.602.50硅化粉砂岩、碳质硅页岩、滑石透闪岩、橄榄大理岩、白色大理岩、石英闪长玢岩、黑色片岩、透辉石大理岩、大理岩6175～27534～420.29～0.352.30～3.102.00角闪斜长片麻岩、白云斜长片麻岩、石英自云石大理岩、黑云母大理岩、白云岩、蚀变角闪闪长岩、角闪变粒岩、角闪岩、黑云石英片岩、角岩、透辉石榴石矽卡岩、黑云白云石大理岩7260～36040～480.27～0.321.90～2.601．40白云母斜长片麻岩、石英白云石大理岩、透辉石化闪长玢岩、混合岩化浅粒岩、黑云角闪斜长岩、透辉石岩、自云石大理岩、蚀变石英闪长玢岩、黑云母石英片岩8340～44046～540.23~0.291.50~2.10花岗岩、矽卡岩化闪长玢岩、石榴子矽卡岩、石英闪长斑岩、石英角闪岩、黑云母斜长角闪岩、伟晶岩、黑云母花岗岩、闪长岩、斜长角闪岩、9420~52052~600.20~0.261.10~1.70混合片麻岩、凝灰岩、混合岩化浅粒岩、混合岩化浅粒岩、花岗岩、斜长角闪岩、混合闪长岩、斜长闪长岩、钾长伟晶岩、橄榄岩、混合岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、似斑状花岗岩、斑状花岗闪长岩10500~61059~680.17~0.240.80~1.20硅化大理岩、矽卡岩、混合斜长片麻岩、钠长斑岩、钾长伟晶岩、斜长角闪岩、安山质熔岩、混合岩化角闪岩、斜长岩、花岗岩、石英岩、硅质凝灰质砂砾岩、英安质角砾熔岩11600~72067~750.29～0.350.50～0.95凝灰岩、熔凝灰岩、石英岩、英安岩12700700.200.60石英岩、硅质岩、熔凝灰岩5测定岩石可钻性的方法还有微钻法、破碎比功法、切槽法等，其指标也可作为确定岩石可钻性级别的参考。3.3.2岩石研磨性岩石研磨性是岩石对碎岩工具的磨损能力。岩石研磨性按标准钢杆研磨法分为三类八等；按标准金刚石杆研磨法分为三类四等，见表4。表4岩石研磨性分类研磨性分类岩石研磨性测试方法按钢杆研磨法按金刚石杆研磨法研磨性等级研磨性指标／mg研磨性等级研磨性指标／mg弱研磨性151≤1.02≤1.0中等研磨性35～1021.1～2.5410～1832.6～5.0518～30强研磨性630～4545.0760～908903.3.3岩石完整程度岩石完整程度一般分为完整、较完整、搅破碎、破碎、和极破碎五类.3.4钻探方法3.4.1钻探方法的主要类型按机械碎岩石分有回转钻探、冲击钻探、冲击回转钻探等;按碎岩工具或磨料分有钢粒钻探、硬质合金钻探、金刚石钻探、复合片钻探、牙轮钻头钻探等;按获取岩心的方式分有提钻取心、绳索取心、反循环连续取心取样等;按冲洗液类型分有清水钻探、泥浆钻探、空气钻探等;按冲洗液循环方式分有正循环钻探、反循环钻探、孔底局部反循环钻探等.此外还有一些特殊的方法,如井底动力驱动钻探、定向钻探等,也可以是上述方法的组合.6地质岩心钻探采用的主要钻探方法硬质合金钻探、金刚石钻探(含绳索取心钻探)、复合片钻探、冲击回转钻探、定向钻探、反循环取心取样钻探等.3.4.2确定钻探方法的基本原则a)应满足地质要求和任务书(合同)确定的施工目的.b)在适应钻进地层特点的基础上,优先采用先进的钻探方法;c)以高效、低耗、安全环保为目标,保证钻探质量、降低劳动强度,争取好的经济和社会效益;d)适应施工区的自然地理条件.3.4.3钻探方法的选择3.4.3.1针对主要岩层特点,依据岩石硬度、研磨性及完整程度,结合口径、钻孔深度等,选定钻探方法.3.4.3.2一般5级以下岩石选用硬质合金钻进方法,6级以上岩石以金刚石钻进方法为主;金刚石复合片及聚晶金刚石钻进适用于4~7级部分8级岩石;坚硬致密打滑岩层宜采用冲击回转钻进方法.依据岩石钻进特性选择主要钻进方法见表5表5依据岩石钻进特性选择主要钻进方法见表5岩石硬度软岩石可钻性级别1-3级岩石研磨性弱弱中强弱中强弱中强硬质合金钻进。。。。表镶金刚石钻进。。。。孕镶金刚石钻进。。。。。。。冲击回转硬质合金钻进。。。。冲击回转合金钻进。。。。。。聚晶、复合片钻进。。。。。坚硬10-12级钻进方法岩石特性中硬4-6级硬7-9级3.4.3.3中深孔、深孔钻探为减少提钻次数，宜采用金刚石绳索取心钻进方法；在坚硬破碎、坍塌、漏失复杂地层钻进，如钻孔深度适宜、条件具备推荐采用空气反循环连续取心(样)钻进方法；定向孔、多分支孔及孔斜治理宜采用定向钻进方法。3.4.4钻探工程主要工序钻孔的施工过程，包括定孔位一平整场地与修筑地基一安装钻探设备及附属7设备一临时设施建造一安装验收一开孔前的准备工作一开孔及下孔口管一换径一钻进一岩矿心整理和保管一其他工作(下套管、校正孔深、简易水文观测、钻孔弯曲测量)一终孔起拔套管一封孔一废浆处理和场地环境恢复一钻孔验收一拆迁。4钻探工程设计4.1设计的基本要求a)每项钻探工程施工前应进行工程设计，未经审批不得施工；b)一个工区若施工多个钻孔，整个工区的钻探工程应有总体施工设计，并选择有代表性的钻孔进行设计；孔深600m以上或地层变化较大时，应进行单孔施工设计。4.2设计依据a)项目的地质设计；b)钻探工程的技术要求；c)有关的规程、规范和标准；d)合同或协议。4.3设计编写的主要内容与要求4.3.1前言说明项目名称、工作性质、目的任务、工程期限及施工要求等。4.3.2施工工区的基本情况4.3.2.1工区地理、交通位置、矿产种类、地形地貌、当地气候等。4.3.2.2工区及矿体简要地质特征；岩矿层的划分、产状；水文地质情况；地层构造、断裂、破碎情况等。4.3.2.3施工工区岩石的主要物理机械性质及可钻性分类，包括影响钻探施工的主要地质因素、岩石种类、主要矿物成分及结构、岩层倾角、软硬程度、可钻性、研磨性、节理裂隙发育程度、破碎程度及其他可能给钻进带来的影响等。4.3.3钻孔及钻探工作量4.3.3.1按勘探线及矿段，说明工程间距、钻孔布置情况及施工顺序(可附图)。4.3.3.2按钻孔性质(勘探孔、普查孔、水文孔)列表说明各类钻孔数及工作量，见表6。8表6工区钻孔设计工作量汇总表工区名称设计孔深／m普查孔勘探孔水文孔……合计钻孔数工作量钻孔数工作量钻孔数工作量钻孔数工作量钻孔数工作量个m个m个m个m个m0～100101～30030l～600601～1000…………合计4.3.3.3列出钻孔设计孑L深、开孔角度、穿矿口径和平均岩石可钻性级别，见表7。表7钻孔设计一览表工区名称：序号孔号设计孔深／m设计角度／(。)穿矿口径／mm平均岩石可钻性级别备注倾角方位角12345678说明1．备注栏内注明对钻孔的特殊要求，如电测、专门水文试验工作等；2．平均岩石级别计算公式各级岩石级别与岩层厚度乘积之和平均岩石级别=各类岩层厚度的和4.3.4钻探技术设计单孔设计时，推荐以下方法。4.3.4.1钻进方法和钻具组合a)按口径分段确定钻进方法并说明依据；b)确定钻头类型、钻具组合及钻进技术参数；9c)制定分层钻进技术要求和措施。4.3.4.2钻孔结构设计a)根据地质设计要求确定相应的穿矿口径和终孔直径；b)根据地层条件、钻孔设计深度、钻进方法、护壁措施及设备能力等因素，合理确定开孔直径、换径次数及其深度，阐明选择钻孔结构的依据；c)确定套管的规格、数量、下人深度和程序；d)编制施工设计指示书，同时对照绘制地质柱状图和钻孔结构设计图，见表8。表8钻孔施工设计指示书矿区名称：孔号：序号地质情况钻探工程设计累计孔深／m岩层厚度／m岩石名称地层与岩性描述地质柱状图地质结构图岩石可钻性级别钻进方法主要钻进参数冲洗液主要质量指标主要技术措施转速／(r/min)钻压/kN泵量／(L/min)岩矿心采率/%顶角／(°)方位角/(°)1234.3.4.3冲洗液类型与制定护壁堵漏措施选择a)不同地层选用的冲洗液类型及性能，说明选择依据；b)冲洗液的配制、性能调整的方法，黏土、处理剂及润滑剂的用量计划；c)护壁堵漏措施；d)冲洗液循环租固控系统的布置。4.3.4.4钻探设备选择根据地层条件、钻孔深度、终孔直径和钻进