岩心钻探技术规程

岩心钻探技术规程

前 言

本规程是根据GB/T13908—2002《固体矿产地质勘查规范总则》及DZ/T0078—93《固体矿产勘查原始地质编录规定》，参考矿区钻探、坑探、化探、采样、水文地质、工程地质、环境地质、勘查工程测量等有关规范、规定，结合地质勘查单位工作经验编写而成。 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。 本规程总结了我国岩心钻探长期实践的丰富经验并汲取了大量技术成果，是地质岩心钻探工程 设计、施工、管理、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。

本规程由中国地质调查局提出。本规程由中国地质调查局归口。 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。 本规程由中国地质调查局负责解释。 地质调查岩心钻探技术规程 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。 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、岩屑，故各种反循环连续取心也视为岩心钻探的范围。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。

规程适用于孔深3000m以内的钻孔施工。

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2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所

有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的 各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 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 单位为毫米 规格代号 公称口径 R 30 E 38 A 48 B 60 N 76 H P S 150 96 122 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。本表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 钻孔称谓 深度范围 浅孔 ＜300 中深孔 300～1000 深孔 1000～3000 特深孔 ＞3000 3.3 岩石钻进特性 3.3.1 岩石可钻性

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GB/T 9151 中规定，地质岩心钻探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。表3 岩心钻探岩石可钻性分级

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岩岩石物理力学性质 钻进时效指标 代表岩石举例 石 可压入硬摆球硬度 统计效率 钻 度 性m/h 级 kg/mm2 别 弹跳 塑性系数 金刚石 硬质 次数 合金 1-4 ＜100 ＜30 ＞0.37 ＞粉砂质泥岩、碳3.90 质页岩、粉砂岩、中粒砂岩、 透闪岩、煌斑岩 5 90-190 28-35 0.33-0.39 2.90-3.60 2.50 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 6 175-275 34-42 0.29-0.35 2.30-3.10 2.00 黑色角闪斜长片麻岩、白云斜长片麻岩、石英 白云石大理岩、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 4

7 260-360 40-48 0.27-0.32 1.90-2.60 1.40 白云斜长片麻岩、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、白云石大理岩、蚀变石英闪长 玢岩、黑云母石英片岩 8 340-440 46-54 0.23-0.29 1.50-2.10 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、混合伟晶岩、黑云母花岗岩、斜长闪长岩 斜长角闪岩、混合片麻岩、凝灰岩、混合浅粒 岩 9 420-520 52-60 0.20-0.26 1.10-1.70 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、 斜长混合岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、似斑 状花岗岩、斑状花岗闪长岩 5

301～600 601～1000 ?? ?? 合计 表7 钻孔设计一览表

矿区名称： 序号 孔号 设计孔深 设计角度° m 倾角 方位角 4 5 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； c)制定分层钻进技术要求和措施。

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穿矿口平均岩备注 径 石可钻 mm 6 性级别 7 8 1 2 3 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、下入深度和程序；

d) 编制施工设计指示书，同图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 地质情况 号 累岩岩地层地 钻 计 层 石 与岩质 孔 孔厚名性 柱结深 度 称 描述 状构m m 图 图 钻探工程设计 岩 钻主要钻进参数 冲主要质量主要石 进洗指标 技术可 方液 措施 岩 顶 方 钻 法 转速 钻 泵量 压 L/min 矿 角 位 性 r/min kN 心 角 级 ° 采 别 ° 取 率 ％ 1 2 12

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4.3.4.3 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) 冲洗液循环和固控系统的布置。

4.3.4.4 钻探设备选择 根据地层条件、钻孔深度、终孔直径、钻进方法确定钻探设备类型，包括钻机、泥浆泵、 动力机、钻塔及拧管机、泥浆搅拌机、照明发电机的规格及数量，注明主要设备的性能参数。

4.3.4.5 新技术应用 采用受控定向钻进和空气反循环取样钻进时需制定专门的设计和技术措施。

4.3.5 供水设计 根据当地水源条件以及施工用水量、钻孔标高、钻孔布置情况，确定供水方法、供水设 备、蓄水池位置、供水线路、水管规格及数量。

4.3.6 供电设计 采用电力驱动时，计算发电机和电缆容量、数量，确定发电机安设位置和线路方案。 4.3.7 钻孔质量要求及保证措施

4.3.7.1 工程质量指标 根据地质设计确定钻孔六项质量指标的具体要求。

4.3.7.2 质量保证措施

a) 取心方法，取心工具的配备、使用及操作； b) 测斜仪器选择，易斜地层的防斜、纠斜措施；

c)封孔设计，包括封填孔段、架桥或封孔材料及灌注方法、检验方法等；

d) 保证质量的具体技术措施，薄弱环节技术攻关方案。

4.3.8 孔内事故预防及处理措施 根据矿区以往工作经验，对主要孔内事故提出预防与处理措施。

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4.3.9 安全技术措施 防寒、防火、防洪、防滑坡等灾害及钻探安全技术要求和措施。

4.3.10 成本预算与钻探施工安排

4.3.10.1 根据岩石可钻性、定额、钻进方法及岩层复杂程度计算台时、确定全矿区年平均 台月效率、钻机开动数等，做出成本预算。 4.3.10.2 根据平均钻机开动数及设计工作量，按矿区工期要求，分季度安排每个机台的全年钻探施工进度。

4.3.11 施工组织与管理措施针对特定的工程，确定施工组织，制定具体管理措施。 5钻探设备的选择和安装 5.1 钻探设备的选择 5.1.1 岩心钻机的选择

5.1.1.1 按照钻探的目的，应满足工程的各项要求。

5.1.1.2 具有按选定的钻探工艺施工的能力，适应可能出现的钻探方法的变换。

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表15 人造金刚石单颗粒抗压强度分级标准 单位为牛 品种 系列 目 数 80/100 70/80 60/80 60/70 50/60 45/50 40/50 40/45 35/40 MBD6 49.98 58.80 64.68 69.58 83.32 97.02 MBD8 66.64 78.40 85.26 92.12 108.78 MBD12 99.96 117.6 128.38 139.16 158.76 SMD SMD25 SMD30 SMD40 98.00 105.84 125.44 147.98 161.70 174.44 205.80 116.2 126.42 148.96 176.40 192.08 207.76 246.00 140.14 151.99 179.34 210.70 230.30 248.92 163.66 177.38 208.74 245.98 7.1.2 表镶金刚石钻头、扩孔器磨料

7.1.2.1 可选用特级、优质级、标准级和低品级的天然金刚石作磨料。特级用于特坚硬岩层，优质级用于坚硬岩层，标准级、低品级和等外级用于硬和中硬岩层。

7.1.2.2 按所钻岩层性质，合理选择金刚石粒度。表镶钻头采用的天然金刚石粒度范围是

10 粒/ct～100粒/ct。最常用的是25粒/ct～60粒/ct。

7.1.2.3 扩孔器用金刚石粒度比钻头用稍大些，常用的是15粒/ct～30粒/ct。

7.1.3 孕镶金刚石钻头、扩孔器磨料

7.1.3.1 应采用经过挑选和加工处理的低品级和等外级天然金刚石作为孕镶钻头磨料，粒度 为15 粒/ct～400粒/ct或更细。人造金刚石孕镶钻头磨料粒度多为40目、60目、80目和

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100 目，坚硬致密岩层应选用细粒度金刚石或不同粒度混合的孕镶磨料。

7.1.3.2 孕镶扩孔器可采用与孕镶钻头相同粒度的金刚石。 7.1.4 其他规定 人造金刚石的分类及技术条件、聚晶金刚石烧结体的型号及技术要求、人造金刚石复合 片的规格和磨耗比应符合相关产品标准的规定。 7.2 金刚石钻头和扩孔器的选择

7.2.1金刚石钻进适用于中硬以上岩层。一般聚晶金刚石、金刚石复合片（PDC）、烧结体钻 头适用于3～7级岩层，单晶孕镶金刚石钻头适用于5～12级完整和破碎岩层，天然表镶金刚石钻头适用于4～10 级完整岩层。

7.2.2 金刚石钻头与扩孔器的规格、性能，应符合相关产品标准的规定。

7.2.3 根据岩石的硬度、可钻性、研磨性和完整程度及孔内条件，合理选择金刚石钻头与扩 孔器的镶嵌类型、胎体性能、金刚石的质量和粒度、金刚石浓度、水口形状及其数量和大小、 底唇形状等。金刚石钻头和扩孔器的选用见表16。

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