套管,潜孔锤复合性钻进工艺在河床卵砾石层中的应用.pdf

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第19卷第3期吉林地质VoI．19，NO．3
SeD1，200o

文章编号：1001—2427(2000)030083—04

套管、潜孔锤复合性钻进工艺
在河床卵砾石层中的应用

许厚材
(长春科技掌■吉琳—长寡130026)

摘要：在卵砾石层中钻进，采用常规钻进方法效果灾佳。本文介绍的采用套管钻进和潜孔
锤钻进相结合的复合性钻进工艺，有效地解决了在卵砾石层中钻进的难题。
葶中围分类．号：_三菇西竺苎兰堂—i：丽姜篓；．毒竺-苎—芒三莘；盟。!亘～呈；水上施工
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1工程概况

“引松入长”工程是将松花江水引人长春市，以扭转长期以来长春市生产、生活严重缺
水局面的工程。泵站的泵房设在江边，江心安设戽头。戽头与泵房之间铺设直径为2m的引
水自流管线2根。为防止自流管线水中部分在排空时钢管浮起，采用固定带将钢管与河床锚
固在一起。固定方法是在河床上打锚固桩，然后安装固定带。
本工程设计锚杆孔共18对36根，孔径lOOmm，孔距lOm，孔深4～6m不等，钻孔在
玄武岩中的长度不小于3m。由于在卵砾石层中钻进，我们采用了跟套管钻进和潜孔锤钻进
相结合的钻进工艺，成功地解决了在卵砾石地层中钻进之难题。

2工程地质情况

施工区域内的地层自上而下分成卵砾石层、破碎裂隙发育的玄武岩及完整玄武岩层。
(1)卵砾石层厚约15～2m，含砂量2O％，砾石平均粒径为4～400mm。
(2)破碎、裂隙发育的玄武岩地层，厚约O．9m，含空洞，研磨性较差，可钻性较好
但坍塌掉块严重。
(3)完整致密隐晶质玄武岩，坚硬、研磨性极强，可钻性在8级以上。

3套管潜孔锤钻进碎岩特点

套营钻进过程中，套管在冲击器的带动下进行冲击回转钻进，在冲击器的冲击作用下

收稿日期：1999—07—30：修订日期2000—04—26
作者简介许厚材(L974一)，男江西赣州^，长春科技大学博士生

吉林地质2000年

卵砾石分别进入套管和卵砾石层中，避免了常规钻进方法中因卵砾石坍塌而发生的孔内事
故，同时也减少了岩石破碎量，破碎后的岩石一部分进人套管内，一部分被挤入卵砾石层中。
由于潜孔锤碎岩方法，改变了传统回转方法的碎岩机理(切削，研磨，压裂)，在冲击
器作功时产生了动载和应力集中，使可钻性、研磨性极强的卵石产生粗颗粒的体积破碎；由
于潜孔锤在冲击回转钻进时，加有一定的轴向压力，这就有效的改善了冲击功的传递条件，
加强了冲击效果；冲击器连续不断地对卵砾石施加冲击荷载，在碎岩过程中裂隙扩展可同时
从很多薄弱的地方开始破坏，有助于压碎体和剪切体产生。加之在本工程中套管封闭隔绝了
空气在卵石层的泄漏，在套管与钻具的间隙产生了高速上通气流(15．2m／s)，迅速将破碎
后的岩屑排出孔外避免了重复的破碎。以上特点，决定了此种钻进工艺具有钻进效率高、钻
孔质量好、孔内事故少、回次进尺长、纯钻进时间利用率高、钻孔成本低等优点。

4设备工具的选择

(1)动力头钻机：BTGJD一2型工程钻机
钻孔直径(mm)：150
终孔直径(mm)：110
钻孔深度(m)：50
给进行程(mm)：2000
提升能力(kN)：9．8
功率(马力)：15
转速(r／min)：(正)：25、40、125、204
(反)：25
油缸加压(kN)：9．8
油缸提升(kN)：24．5
总重(kg)：1510
给进方式：液压
回转方式：动力头
(2)空压机：L一12／7型
压力：0．7MPa
风量：120m3／mln
(3)潜孔锤：WC一85型、WC一150型、GC一100型
(4)送风管：038．1mm、050．89mm胶管
(5)钻杆：073trim
(6)套管：O127mm

5施工工艺、技术特征

5．1施工工艺
根据施工要求，具体施工工艺如图1所示。

第3期许厚材：套管、潜孔锤复合性钻进工艺在河床卵砾石层中的应用85

5．J．1搭设水上作业平台采用扣件式脚手架，钢管为
50mznX3．5ram。钢管立在河床面上，间距1m=水平面两
层钢管，上层铺厚度为60ram的木板，为钻机作业面，下
层起稳定作用，两层间距1．5m。钢管间用扣件连接。
5．1．2套管钻进由于卵砾石及破碎玄武岩厚度较大，
采用普通回转钻进，套管进尺慢，而且很难下人到稳定岩
层。为此，将WC一150／GC一100型冲击器和套管连接起
来．实施冲击回转钻进，套管选择直径为127ram的套管，
根据卵砾层及破碎玄武岩厚度，其长度在6～10m不等，匪7-
待套管钻人预计深度后(法兰盘在水面以上)将套管固定
并将法兰盘卸开，取出冲击器。从而彻底解决了卵砾石层巫
跟套管钻进难题，钻具连接如图2所示。
513潜孔锤钻进套管固定以后，换用WC一85型潜[旦匝
孔锤在套管中钻进，直至预定孔深。董