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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2010-07-23

1、空气反循环连续取样钻进
空气反循环连续取样也叫中心取样钻探（Center Sample Recovery简称CSR），即采用双壁钻杆反循环系统和全面破碎的碎岩方式；依靠收集钻进过程中由内管中心通道上返至地表的岩屑来取代常规取心钻探中的岩心进行地质编录、岩矿分析等。
（一）钻进原理
　中心取样钻探技术的钻进原理如图7-13所示。压缩空气（也可以是清水、泥浆、泡沫等）经侧人式气水龙头进入双壁钻杆的环状间隙并下行，到达孔底后经内管中心通道上返，同时将所钻地层样品及岩屑携至地表，并进入旋流器，样品在旋流器中与空气分离，再根据地质要求进行不同比例的无分选缩分，最后将所分样品按要求包装编号，送交化验室分析处理。
　在进行中心取样钻探时，通常采用全面破碎钻进工艺，即用牙轮钻头或潜孔锤钻进，以取样代替取心。目前进行这种方法施工时，一般要求空气的上返速度≮25m/s。

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只看该作者 1楼发表于: 2010-07-23

1－钻头；2－双臂钻杆；3－侧入式气水龙头；4－动力头；5－旋流器
（二）现场地质工作程序
　中心取样钻探与常规钻探在现场地质工作程序上有较大区别，概括起来有如下几点：
1、以取样段的概念取代了取心钻探中的回次长度的概念。
　所谓取样段长度，就是在钻进过程中，把一定长度内或一定进尺内（一般为0.3～1.5米）的岩样收集到一起，充分混合后作为一个送检样，这个定尺长度即为取样段。
2、用满足地质要求的样品量来取代原取心钻探中岩心采取率的概念。
　在中心取样钻探中，钻头可破碎的全部岩石均随高速气流排至地表，通常高达100%，而地质人员只需少量样品即可满足化验分析的需要。因此，要在钻探现场对岩样进行充分缩分，保留能够满足地质要求的样品量。
3、现场地质编录程序有了较大区别。
　在取心钻探中，所获岩矿心均按回次编号，按顺序放人岩心箱。而在中心取样钻探中，岩矿样呈碎屑状从孔内源源不断排出，按取样段进行收集包装。

图片:7-13zx8.gif

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（三）空气反循环连续取样钻进的优点
1、钻进效率高。
　采用了潜孔锤和牙轮钻具，改变了碎岩方式，以冲击破碎取代了切削破碎和研磨破碎。使用空气作为循环介质，排粉效果好，避免或减少了重复破碎；同时，由于没有了液柱压力，孔底岩石从承受三向应力转为两向应力，使岩石强度相对降低。取消了常规钻进中的取心过程。样品在钻进过程中连续排出。
2、利于穿越复杂地层。
　 CSR钻进时，压缩空气在双壁钻杆中的循环恰似一闭路循环系统，即便遇到老窿或溶洞，只要钻具到达洞底，正常循环也会立即恢复，而这在常规钻进中却是难以实现的。
　钻进过程连续，避免了因频繁提下钻具所形成的压力激动和抽吸作用给钻孔造成的破坏。
3、钻孔质量好
　 CSR钻具为满眼钻具，孔壁间隙小，钻杆刚性好，所以很少发生孔斜。
　由于在钻进时，压缩空气携带所钻地层样品可在很短的间内返至地表，地质人员可以根据上返岩屑随时掌握地层的变化情况，而且不管地层条件如何，样品采取率总能达到100％。
4、钻进工艺简单
CSR钻进与常规取心钻进相比，由于钻具自身的特点和碎岩方式的改变。钻进参数的控制比较简单，没有取心钻进那样严格，既便稍有不当，对钻进效率，孔内安全等影响均不大。此外，CSR钻进由于实现了样品连续上返，常常是一个钻头打一个孔提一次钻，除特殊情况外，即使在复杂地层钻进，也不必采取护孔堵漏措施，钻孔结构也简单，通常是一径终孔。

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2、水力全孔反循环连续取心钻进（水力输送岩心）

（一）水力输送岩心原理
　图13-1l是水力输送岩心钻进装置示意图。冲洗液由泵6经专门水接头压送到双壁同心管柱的环状间隙中，在距孔底20-30mm处，经过钻头1进入内管3。冲洗液携带岩心和岩粉沿内管通道、水接头4上行到岩心导出胶管5，并且和岩粉一起流到安装在集液箱8内的岩心回收槽7上。

图13－11 水力输送岩心钻进装置示意图
1－钻头；2－双臂钻柱外管；3－内管；4－水接头；5－导心胶管；6－冲洗液泵；
7－岩心回收槽；8－集液箱

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钻进过程中，在钻具内管下部装有岩心卡断器(图中未画出)，当钻成的岩心达到一定长度时(约为直径的2倍)，即被岩心卡断器卡断。这样，岩心就被成段地连续从孔底输送到地表。
（二）水力输送岩心钻进设备
1、自行或拖挂式全液压钻机，适合于经常搬迁。
　钻机采用全液压控制，利于快速准确地完成钻进过程中的各种操作，保证回转器平稳给进和改善钻杆拧卸条件。
2、侧入式水接头。
　其作用是将泵压送出来的高压冲洗液导入双壁钻柱内外管的环状间隙，直达孔底，并且将内管中的岩心输送到地表。水接头有较大的中心孔，作为岩心通道。
3、双壁钻杆。
　由单独的双管段组成。管段中用定心肋骨将内管固定在外管内，以防止内管轴向窜动。外管两端用带螺纹的接头连接，而内管两端用插入连接密封。外管传递转矩和轴向压力，内管只作为输送岩心的通道。
4、硬合金钻头。
　直径为76、84和93mm，具有厚壁钢体。底唇制成螺旋状扇形块，其上镶嵌硬质合金，回转时可保证岩粉由钻头边缘往中心移动，被冲洗液流带进内管。由于冲洗液在距钻头底唇20～30mm处返转到内管内，因此要靠周期性地上下串动钻具使切削具得到冷却。钻进较硬、研磨性地层时，则改用金刚石钻头。
5、岩心卡断器。
　它装在钻头上部的某一高度。有楔面式、卡块式和滚球式等结构。卡断器与卡断器座是动配合。其作用原理都是在岩心形成一定长度后，使其受到一个径向力而切断。
6、样品收集装置。
　包括岩心回收槽和岩粉收集器。
（三）水力输送岩心钻进工艺
　水力输送岩心钻进的特点是机械钻速很高，并且靠冲洗液反循环液流有效地从孔底排除岩心和岩粉至地表。在钻进软岩时钻头回转一周，钻孔的加深不仅由于钻头切削具对岩石的作用，而且还由于钻头体对孔底的压人作用。
1、系统的控制：
　在液压系统中，一般用单流阀控制给进，给进力是恒定的，而给进速度则随孔底反作用力的变化而不同。随着给进速度的加快，回转扭矩增加，液压系统压力增加，当达到极限时，要串动钻具以降低转矩，因此，回转钻进中（特别是软岩层）必须经常串动钻具。
2、钻进复杂地层如较厚的粘土层沙砾层时，除了要串动钻具降低转矩外，还可以采用墩放钻具、透孔和正循环洗孔
　串动钻具：每钻进0.1～1.5米，将钻具提离孔底，提离高度≥钻进深度，而后，缓慢下放到孔底。
　墩放钻具：每钻进0.1～0.5米，将钻具提动8～10厘米，然后墩放到底。
　透孔：每钻完一个给进行程，将钻头提离孔底同样高度，重新扫孔钻进到原孔底。
　正循环洗孔：每钻进40～60米，改变侧通阀门进行正循环洗孔。其目的是排除钻柱内、钻柱与孔壁间隙之间的岩粉，润滑钻具，防止岩粉堵塞。
　正常钻进时钻压为10～25KN，转速为200～300r/min，冲洗液量为180～300 L/min，钻进漏失带时冲洗液量适量增加。