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在复杂岩层提高岩心采取率的经验探讨
在复杂岩层提高岩心采取率的经验探讨
摘要:介绍了在南水北调洺河渡槽地质钻探施工中,针对全、强风化砂岩层岩心采取率过低的问题所采用的综合技术措施,有效地解决了岩心采取率过低的问题,施工中积累的经验可为类似工程提供一定的参考。
关键词:洺河渡槽;植物胶;底喷钻头;采取率

洺河渡槽地处太行山与河北平原过渡地带的低山丘陵区。建筑区上部覆盖有第四系壤土、砂壤土、砂土、卵石,下伏二叠系石盒子组泥岩、砂岩。壤土:棕色,稍湿,可塑~硬塑。卵石:紫红色、灰白色,主要成分为长石石英砂岩,次圆状,最大直径约300mm,含量50~80%,充填泥质或中粗砂。泥岩:多呈紫红色,泥质结构,块状构造,局部节理裂隙较发育,全风化~微风化。砂岩:多呈紫色,粉细粒结构,泥质胶结,局部节理裂隙发育,全风化~弱风化。

在钻探中发现的主要问题是全风化~强风化砂岩层岩心采取率低,尤其在靠近河道右岸,砂岩层软、硬相互交替,岩心采取率仅30%~50%左右,远远不能满足设计所提出的岩心采取率不低于85%的技术要求。


砂岩为粉细粒结构,泥质胶结,力学强度极低,属极软类岩石,且胶结成度不一,软硬层相互交替。钻进时进入到内管的岩心容易被震碎,提钻时内管及卡簧夹持不住岩心,造成岩心采取率不足。

钻具的选择也对采取率有很大的影响。单层管钻具的缺点是冲洗液冲刷整个岩心,在软弱破碎岩层中使用时势必造成对岩心的严重漏失。双动双管钻具减少了冲洗液对岩心的冲刷,冲刷只发生在内管底部和钻头一带,可提高岩心采取率,但由于内管转动,岩心与内管之间有摩擦扭力作用,岩心易受扰动,影响岩心采取率。单动双管钻具和绳索取芯钻具则同时解决了冲刷和岩心随内管转动磨损两方面的问题。冲洗液从外管和内管之间的空隙流入到钻头部位,不会对进入岩心管的岩心造成冲刷。由于内管不随钻进转动,因而进入内管的岩心也减少了扰动,有利于保持岩心的原状性,提高岩芯采取率。

采用绳索取心钻具或单动双管钻具钻进时,岩心进入内管后虽然冲洗液不会再直接冲刷岩心,但在钻头部位剋取岩心时对松散的砂岩冲刷也会造成岩心采取率降低。

冲洗液用量、泵压、钻机转速、钻压等钻进参数的选择也会对岩心采取率造成一定的影响。


采用单动双管钻具钻进,以减少岩心进入内管后的扰动和破坏。由于岩心强度低易折断破碎,为了提高岩心的完整性,施工中采用￠110mm大直径单动双管钻具代替初期采用的￠75mm单动双管钻具,岩心直径增大后,抗折性提高,岩心采取率和完整性明显提高。

利用SM植物胶