I、对岩煤心采取率的要求
钻探工程是获得实物地质资料的唯一手段,直接影响着判断地质构造、岩层性质、矿产资源的准确性与可靠性,对提交地质调查及矿产储量有重要意义;
因此,如何从钻孔中取出、取全、取准可靠的实物地质样品是钻探工作的关键技术之一。
一 、岩矿心采取的基本要求
1、岩(矿)心的采取率
岩(矿)心的采取率是指在回次钻进过程中,实际取出的岩(矿)心长度与实际钻进进尺的比值。
勘探程度和施工目的不同,对岩矿心采取率要求也不同,以煤炭勘查为例:岩心不低于60%。煤心长度采取率不低于75%,重量采取率不低于60%,可评为合格层,如果不足应进行补取。
2、完整性
取出的岩心、矿心要保持其天然的结构和构造。以便划分矿石类型,观察其原生结构和共生关系。在钻进取岩矿心时尽量避免人为的破碎、颠倒和扰动。
3、纯洁性
取上的岩矿心不受外污的浸蚀,以免影响矿石的品位、物理性能等。
4、避免选择性磨损
选择性磨损会使其内在物质成分发生变化,造成矿物人为的贫化和富集。影响整个矿区储量计算和评价。
5. 取心部位准确
要求取上岩矿心的位置准确,为了得到岩矿层准确的埋藏深度、厚度和产状、以准确地计算 矿产储量和确定其地质构造。
II、影响岩煤心采取率的因素
一、地质因素
地质因素主要有岩石的强度、硬度、完整度、纯洁性、胶结性、研磨性和易溶度等。
钻进坚硬、致密、完整的岩矿时,岩矿心不怕冲刷、振动,取出的岩矿心完整,采心率高,能保持其原生结构。钻进松散、破碎、节理发育的岩矿时,取出的岩矿心多呈粒状、块状和粉状,不仅原生结构遭到破坏,而且岩矿心的采取率也低,甚至取不上岩矿心;钻进强研磨性地层,切削具易磨钝,钻进效率低,回次时间长,岩矿心受外力作用时间也长,影响岩矿心采取的品级和采取率。
二、 人为因素
1 钻进方法选择不合理
钢粒钻进→岩矿心细→对岩矿心的磨损作用;
硬合金钻进→磨损轻微;金刚石钻进→磨损最小。
2 钻具结构选用不合理
不合理的钻具组合→离心力和水平振动,使岩心受损破坏。
取心工具结构。岩层的类别不同,物理机械性质也不同,所采用的取心工具结构也应灵活多样,才能最大限度地保证岩心的采取质量。
根据岩层怕冲、淋蚀、振动、磨损、污染、脱落等不同特点,应选用具有隔水、避振、减磨、防污、卡心牢固等不同的取心工具。
取心卡簧的规格要合乎要求,能可靠地卡住和提取岩(矿)心,否则对提高采取率不利。
3 钻头结构
钻头直径对岩(矿)心采取质量有很大影响。钻头直径愈大,岩(矿)心直径愈粗,抗破碎强度也愈大,易于保持完整度,便于卡取。但钻头直径愈大,孔底克取面积大,所需孔底压力增加,钻进时钻具振动加剧,对岩(矿)心的破坏作用也大。同时,克取面积大,钻速必然降低,从而增加了岩(矿)心在孔底的破坏时间。
近年来,广泛采用金刚石和硬质合金小口径钻进的经验表明,钻孔口径59mm,采用双管钻进取出的岩(矿)心,与大口径钻进取出的岩(矿)心对比,矿石品位不但没有降低,而且还稍有提高。
钻头加工和镶焊质量对岩(矿)心的采取质量也有很大影响。金刚石钻头和硬质合金钻头的结构要素与所钻进的岩(矿)层性质相适应,可以加快钻进速度,缩短岩(矿)心在管内的破坏时间,提高采取率和完整度。钻头加工质量愈好,钻头与岩心管同心度愈高,钻具回转时愈平稳,愈会减轻对岩(矿)心的破坏作用。钻头水口的大小不仅对清除孔底岩粉,提高钻进效率和冷却钻头有密切关系,而且对保护岩(矿)心,减少其破坏程度等也具有一定的作用。
4 钻进规程不当
压力↑→钻具弯曲振动→破坏岩心;压力↓ → 进尺缓慢,增长了岩心受破坏作用的时间;
转速↑→钻具振动↑→岩心破坏加剧;转速↓→ 钻速也低,岩心受破碎作用的时间延长;
泵量↑冲刷力↑冲毁和磨耗岩心。循环方式不当→ 会造成岩心被冲刷破坏和重复磨损;
回次时间和回次长度对岩心的破坏都有影响。回次时间越长,回次进尺越多,岩心被破坏、磨损、分选和污染的机会也就越多,相应会降低岩心的采取率、完整度和纯洁性,增加选择性磨损,尤其是硬、脆、碎地层,影响更大。
5 操作方法不正确
盲目追求进尺提钻不及时,增加岩矿心在孔底被破坏的可能性 ;
钻进中提动钻具次数过多,过高,促使岩心破坏,岩心脱出岩心管掉入孔底。会造成重复破碎,或者引起岩心堵塞,形成自磨,降低采取率和品质;
提动钻具过猛或采心方法不当,易造成岩矿心脱落;
退心时过分敲打易造成岩矿心的人为破碎和上下顺序颠倒,影响岩矿心的完整性,歪曲岩矿心的层次。
三、岩矿心取心难度分类
根据我国目前钻探工作所遇到的岩矿层,可大致分为五类。是研究选用取心方法和工具的依据。
分类的目的是根据岩矿层的物理力学性质、结构构造、岩层组成及特性,研究出的基本符合实际情况的取心方法和工具,力求从取心数量和质量上满足地质设计要求。
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