超深孔鉆探與一般的鉆探相比,有如下特殊性。①孔位應(yīng)選在地殼盡可能裸露的結(jié)晶巖地區(qū)。②要盡量取出全套地層的地下地質(zhì)實物資料,如巖心、巖屑、側(cè)壁巖樣、液態(tài)和氣態(tài)樣;進行地球物理測井和采集地球化學(xué)信息資料。③為減輕鉆探設(shè)備的總重量、節(jié)約功率總消耗,使用高強度輕合金鉆桿;為保持長鉆桿柱(3000~15000米)的高度穩(wěn)定性、預(yù)防鉆孔彎曲,大量削減起下鉆次數(shù),降低非生產(chǎn)時間和勞動強度,要采用與孔底動力機(渦輪鉆、螺桿鉆、沖擊回轉(zhuǎn)鉆)結(jié)合的繩索取心和孔底換鉆頭等新技術(shù)。④結(jié)晶巖堅硬,要研制全新式長壽命金剛石鉆頭。⑤由于鉆探工作是在高溫、(150~400℃)、高壓(100~150MPa)狀態(tài)下進行,各類孔底動力機、鉆頭、測井儀器、電纜等都要提高耐高溫、高壓的能力,還必須采用抗高溫的鉆井液材料和處理劑。
超深孔地質(zhì)鉆探主要有以下 7個:①研究深部地質(zhì)學(xué)、實施“國際巖石圈計劃”(ILP)的主要手段之一;②探察地殼和上地幔的結(jié)構(gòu),研究其物質(zhì)組分和礦產(chǎn)分布規(guī)律,研究新的成礦理論;③驗證深層地球物探探測資料;④探索地震預(yù)報新途徑;⑤在火山巖區(qū)勘探和開發(fā)“干熱巖”地?zé)崮茉?;⑥作為地殼深部長期觀測孔站,裝置儀器長期觀測地磁、地電、地應(yīng)力、地?zé)嶙兓?,掌握地殼活動?guī)律,研究巖礦成因、變質(zhì)作用、物相轉(zhuǎn)化、合成礦物的條件等;⑦作為地殼深部核廢料處理場。
主要介紹前蘇聯(lián)、美國、德國、中國等超深孔鉆探的情況:
①前蘇聯(lián)。20世紀(jì)60年代初,地質(zhì)學(xué)家Н.А.別利亞耶夫斯基等根據(jù)深部地球物理資料提出,為獲得整個地殼剖面,至少要在6個地區(qū)打超深孔。蘇聯(lián)國家科委為統(tǒng)一協(xié)調(diào)超深孔鉆探規(guī)劃,組建了“地球地下資源研究與超深孔鉆探部門科學(xué)委員會”。由Е.А.科茲洛夫斯基任主席。有95個生產(chǎn)和科研單位參加。設(shè)計施工超深孔約18口。其中СГ-1井設(shè)計深度12000米(在烏拉爾的馬格尼托哥爾斯克復(fù)背斜);СГ-2井設(shè)計深度15000米(阿塞拜疆的薩阿特雷);СГ-3井設(shè)計深度15000米(科拉半島)。其他15口為6000米左右的衛(wèi)星井。СГ-3井到1986年3月已達(dá)12300米,居世界領(lǐng)先地位。
在超深孔鉆探中意外地發(fā)現(xiàn):在7000~8000米深的巖層中,有礦化水和大量溫度達(dá) 150℃的二氧化碳、氦、氫和碳?xì)浠衔餁怏w;在巖石中還有20億年前的生物化石;火成巖比預(yù)估的要厚得多;預(yù)計在4500米左右遇到太古宙巖層,實際上在6800米才遇到;過去認(rèn)為地震波傳播速度突變處就是康拉德面(即地殼花崗巖與深部玄武巖的交界處),物探探測為7000米,而11000米還未遇到。這使水熱礦床和油氣形成的傳統(tǒng)理論遇到挑戰(zhàn)。蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)為,在4700米以下,用折射波識別地震波折射和多種巖石結(jié)構(gòu)的單道地震速率來劃分層位是錯誤的。
②美國。1961年,美國開始實施莫霍計劃 (MoholeProject),在加利福尼亞灣外試鉆,此后在墨西哥西海岸外鉆到玄武巖,因多種原因而中途終止計劃執(zhí)行。1965年,美國組建了"海洋地球深部取樣聯(lián)合機構(gòu)”(JOIDES),由蘇、英、日、聯(lián)邦德國等參加商定進行“深海鉆探計劃”。
1968~1983年正式執(zhí)行“深海鉆探計劃”,用“格洛瑪·挑戰(zhàn)者”號鉆探船航遍各大洋,在96個航次中共航行60萬公里,在624個工作點上鉆了1092個鉆孔,取巖心近9.8萬米,最大工作水深6247米,水下最大鉆進深度1412米,鉆入玄武巖最深583米,編成的《深海鉆探計劃初步報告》至1985年已達(dá)40多卷,對地球科學(xué)、海洋科學(xué)做出了巨大貢獻。
1974年,美國在俄克拉何馬州鉆成了羅杰斯1號超深孔,深9583米。1984年 3月,在美國國家科學(xué)基金會領(lǐng)導(dǎo)下,由23所大學(xué)參加組建了地殼深部觀測與取樣組織(ECDOSO)。1985年一些科學(xué)家提出33份有關(guān)科學(xué)鉆探的建議,分設(shè)“大洋鉆探計劃”(ODP)及“大陸科學(xué)鉆探計劃”(CSDP),這兩個計劃是相輔相成的,美國大陸共選定井位29處,1986年在索爾頓海的以研究地?zé)釣橹鞯谝豢谏羁子?月完工,井底溫度高達(dá)365℃。
③德國。1985年,聯(lián)邦德國成立了“大陸深孔鉆探”(KTB)組織,在聯(lián)邦德國科技部(BMFT)領(lǐng)導(dǎo)下,選定兩個深孔孔位,代號分別為ENV和ZTT。ENV先導(dǎo)孔于1987年9月18日開鉆,孔深達(dá)到4000.1米,于1988年4月完成。主孔設(shè)計深度為12000米已于1990年9月正式開鉆。
④中國。中國開展深部地質(zhì)學(xué)研究已取得一些成果,并參加了“國際巖石圈計劃”。1978年為石油勘探鉆成一口深7175米的超深井,1988年起已籌辦超深孔地質(zhì)鉆探。2001年中國實施大陸科學(xué)鉆探工程CCSD—l孔,該鉆孔于2001年4月18日在江蘇省東??h安峰鎮(zhèn)毛北村北側(cè)破土動工。2005年3月該井井深達(dá)到5158米,孔徑256毫米,終孔。投資額1.5億元,鉆探工程將歷時5年。2007年,中國成功實施了全球第一口陸相白堊紀(jì)科學(xué)鉆探井松科一井(SK-1),連續(xù)獲取巖心2485.89米,取心率達(dá)96.46%。 。2014年4月13日,松科二井順利開鉆,到2014年8月8日已鉆進2826m?!八煽贫睂⑹侨虻谝豢阢@穿白堊紀(jì)陸相地層的大陸科學(xué)鉆探井,其設(shè)計井深為6400m,為ICDP迄今為止所資助項目之最深科學(xué)鉆探井,也是我國第一深的科學(xué)鉆探井。松遼盆地大陸科學(xué)鉆探工程的實施,將獲取大約4500米的關(guān)鍵巖心。它與2007年10月完成的松科一井,將實現(xiàn)“兩井四孔、萬米連續(xù)取心”, 構(gòu)成全球首個近乎完整的白堊紀(jì)陸相沉積記錄,從而獲取白堊紀(jì)時期亞洲東部高分辨率氣候環(huán)境變化記錄 。
⑤其他國家。法國、意大利、捷克和斯洛伐克、羅馬尼亞等分別鉆了多口超深孔。日本、澳大利亞等國參加了“深海鉆探計劃”和“大洋鉆探計劃”。
有規(guī)定,一般性規(guī)定總結(jié)如下:(一)大口徑鉆進工程地質(zhì)勘探鉆孔的孔徑,大多數(shù)是168MM開孔,91MM終孔,這樣的孔身結(jié)構(gòu)能夠滿足一般的勘探、試驗要求。但是在特殊情況下,譬如為了探查壩基軟弱夾層和強透水...
地質(zhì)鉆探資質(zhì)證是指從事地質(zhì)勘查活動的單位,應(yīng)當(dāng)依照《中華人民共和國地質(zhì)勘探資質(zhì)管理條例》的規(guī)定,取得的地質(zhì)勘查。未取得地質(zhì)勘查,擅自從事地質(zhì)勘查活動,或者地質(zhì)勘查有效期屆滿,未依照本條例的規(guī)定辦理延續(xù)...
找到有資質(zhì)的企業(yè)進行,如果您有礦產(chǎn)鉆探或是相對應(yīng)的國家頒發(fā)的資質(zhì)才可以參加招標(biāo),甲方一般是礦業(yè)集團。河北永明公司提供好多設(shè)備到私人企業(yè),都是有資質(zhì)的。
深孔地質(zhì)測試
試驗要求
一、試驗內(nèi)容:深孔鉆 探宜開展綜合測試和試驗,主要內(nèi)容有:
1.綜合物探測井(工程測井、水文測井、測地溫)
2.地應(yīng)力測試
3.抽水試驗、提水試驗及壓水試驗二、測試、試驗技術(shù)要求 測試、
(一)綜合物探測井(工程測井、水文測井、測地溫) 由中標(biāo)單位寫出技術(shù)要求,由處曹哲明總工批準(zhǔn)。 (二) 、地應(yīng)力測試要求: 1.采用水壓致裂法測量地應(yīng)力
2.在測試前,應(yīng)根據(jù)地層分布、隧道埋深和相關(guān)資料初步擬定各個深 孔地應(yīng)力測試點數(shù)量及位置。在鉆孔完成后,可根據(jù)鉆探及測井資 料適當(dāng)對測試點位置進行調(diào)整。
3.地應(yīng)力測試鉆孔終孔直徑應(yīng)滿足測試要求。
4.測試點應(yīng)選擇在基巖較完整處,并應(yīng)選擇合適的鉆進方法,保證測 試段(一般 1~2m)孔壁光滑。
5.根據(jù)測試結(jié)果確定主應(yīng)力的方向及數(shù)值, 并對場區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場進行 分析評估
6.根據(jù)主應(yīng)力方向及數(shù)值和隧道圍巖巖石強度預(yù)測硬質(zhì)巖巖爆、 軟質(zhì) 巖塑性變形的可能性,并對隧道的軸線方向提出建議。
7.提交地應(yīng)力測試報告和場區(qū)地應(yīng)力分析評估報告。 (應(yīng)經(jīng)過相關(guān)部 門評審鑒定,并附上評審鑒定意見)(三) 、水文試驗: 抽水試驗〔1〕一般技術(shù)要求:
1、鉆探過程中必須按有關(guān)要求進行簡易水文地質(zhì)觀測。
2、為查明每個含水層(帶)的靜水位、承壓水頭高度、水質(zhì)、水量和 進行分層評價,要求在各含水層之間進行嚴(yán)格的止水工作。
3、根據(jù)含水層(帶)顆粒級配情況,選擇不同類型、規(guī)格的過濾器。安 裝過濾器的長度、位置應(yīng)與含水層相對應(yīng),嚴(yán)禁錯位。
4、抽水試驗必須在徹底清除井內(nèi)泥漿、破壞井壁泥皮,抽出滲入含水層 中的泥漿顆粒,恢復(fù)含水層的天然透水性之后進行。為此,必須在井、 過濾器安裝完畢、開始抽水前徹底進行洗孔。
〔2〕 、抽水試驗要求: 抽水試驗前后應(yīng)準(zhǔn)確測量有效孔深,試驗孔采用穩(wěn)定流抽水試驗,對各含 水層進行分層抽水試驗,要求一次性鉆至設(shè)計孔深后,從下至上進行分層抽水, 首先對基巖地層進行抽水試驗,然后封住基巖部分鉆孔(注意留 3~5 米作為沉 淀管) 、然后對上面含水層進行抽水試驗。
1、抽水技術(shù)要求: ⑴ 視基巖的破碎程度,決定對含水層部分是否下濾管。
⑵ 清孔至水凈沙清,量取穩(wěn)定水位。
⑶ 合理選擇抽水設(shè)備和測試儀器, 正式抽水前應(yīng)作一次最大水位降低的試 抽,其延續(xù)時間一般為 4~8 小時,試抽后要正確測定靜止水位及孔深, 通過試抽確定最大可能水位下降值, 初步測定涌水量和水位下降的關(guān)系。
⑷ 正式抽水一般進行三次, 三次水位降深值最好為抽水前水柱高度的 1/6、 1/4、1/3,若抽水設(shè)備性能達(dá)不到上述要求時,也可根據(jù)試抽時最大水位 降深 S 來確定,即三次水位降深值分別為 1/3S、2/3S、S
⑸ 正式抽水試驗,水位穩(wěn)定后,持續(xù)抽水時間為 24 小時。若為非穩(wěn)定流 抽水試驗,其延續(xù)時間應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
⑹ 抽水試驗結(jié)束后取水樣 1500ml。停泵后測量恢復(fù)水位。
3、其它技術(shù)要求:
⑴水位、出水量測量時水位波動允許范圍 水泵抽水時: 空壓機抽水時: 3~5cm 10~15cm出水量波動范圍均不宜超過 5%。
⑵抽水試驗孔每次水位下降開始后,其動水位和出水量的觀測時間,應(yīng)在 第 5、10、15、20、25、30 分鐘各測一次,以后每隔 30 分鐘各測一次。
⑶水溫、氣溫的測量時間,應(yīng)為每隔 4 小時各測一次。
⑷每次抽水試驗結(jié)束后,抽水試驗孔應(yīng)按停泵后的第 1、2、3、4、6、8、 10、15、20、25、30 分鐘各測一次恢復(fù)水位,以后每隔 30 分鐘各測一次恢復(fù)水 位,直到接近或達(dá)到靜止水位。
⑸抽水過程中應(yīng)及時繪制水量、水位曲線等綜合性圖表。當(dāng)發(fā)現(xiàn)曲線反常 時應(yīng)查明原因,及時糾正,必要時重新進行抽水試驗。 ⑹抽水試驗結(jié)束后應(yīng)封孔。
〔3〕抽水試驗應(yīng)交資料 1、鉆探原始記錄及日志。 2、水位、出水量記錄表;水溫、氣溫記錄表。 3、恢復(fù)水位記錄表。 4、繪制 Q、S-t 曲線圖。 5、繪制 S-lgt 曲線圖。 6、繪制 Q=f(S)關(guān)系曲線圖。 7、用二次降深代替三次降深繪制 Q=f(S)曲線圖。 8、繪制 q=f(S)關(guān)系曲線圖。 9、繪制水位恢復(fù)曲線圖。 10、計算滲透系數(shù)及滲透半徑;承壓含水層計算導(dǎo)水率。 11、鉆孔地質(zhì)剖面及鉆孔地質(zhì)圖。 12、抽水試驗綜合成果表:包括各個落程的抽水起訖時間、抽水前鉆孔深 度、靜止水位、各落程的降低水位、抽水持續(xù)時間及穩(wěn)定時間、涌水 量及單位涌水量、水位恢復(fù)時間、水溫及抽水設(shè)備(水泵或風(fēng)、水、 測管配置深度、動力、過濾器類型、口徑、長度、流量計、水位計) 等 13、水質(zhì)分析成果表。 14、巖土顆粒分析成果表及曲線圖。15、水文地質(zhì)參數(shù)計算。
提水試驗: 提水試驗: 〔1〕提水試驗要求 1、提水試驗前必須按要求洗井。 2、試驗孔包含多個含水層時,需進行分層止水,再分層進行提水試驗。 3、提水試驗前必須測定靜止水位、水溫、孔深。 4、必須根據(jù)孔內(nèi)水柱高度,設(shè)計提水時穩(wěn)定降深的次數(shù)和深度。 5、做提水試驗時,為求單位時間內(nèi)提水次數(shù)的均勻,提出水量大致相等, 以使水位、水量相對穩(wěn)定。
6、提水時穩(wěn)定降深的控制原則: ⑴提水試驗中要進行 2~3 次降深。 ⑵水位降深應(yīng)大于 0.5 米。 ⑶提升提水桶的次數(shù)應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)涌水量的大小而定;水大多提,水小少提; 原則是提水后孔內(nèi)水位應(yīng)保持在動水位附近。動水位測量的允許誤差值為 0.1 米,水量允許誤差為 10%。
7、提水的觀測時間,開始時每隔 5 分鐘觀測一次,以后每隔 30 分鐘觀測 一次。同時測量提出的水量。
8、水位穩(wěn)定的延續(xù)時間一般為 4~6 小時。如果水位、水量不穩(wěn)定,提水 時間應(yīng)適當(dāng)延長。
9、提水試驗結(jié)束后,應(yīng)立即觀測恢復(fù)水位,并做好記錄。其觀測時間間隔 與提水試驗相同,直到達(dá)到或接近靜止水位。
10、試驗結(jié)束后應(yīng)立即封孔。 〔2〕提水試驗應(yīng)交資料 1、鉆探原始記錄及日志 2、提水試驗記錄表。 3、恢復(fù)水位記錄表。 4、涌水量計算單。 5、滲透系數(shù)計算單。注水試驗: 注水試驗:〔1〕注水試驗要求 1、注水試驗的方法:固定水頭注水是將鉆孔中的水位抬高到一定的高度, 保持水頭不變連續(xù)注水。 2、注水前應(yīng)做好洗孔工作,清除鉆孔中的巖粉,測量記錄鉆孔深度和地下 靜止水位。 3、注水開始時,注水量應(yīng)由小到大,連續(xù)注入。當(dāng)動水位升高到設(shè)計高度 后,應(yīng)控制注水量,使水頭穩(wěn)定,水量不變。 4、注水開始后,應(yīng)每隔 3、5、10、15 分鐘觀測一次水位、水量,以后每 隔 30 分鐘觀測一次,至穩(wěn)定后再延續(xù) 2 至 4 小時,注水即可結(jié)束。 5、注水一般進行三次水位抬高,每次抬高水位最好采用 2、4、6 米或更大 一些,但每次水位差最小不應(yīng)小于 1 米。 Q max? Q min 6、注水過程中穩(wěn)定耗水量的允許誤差為: Q常見或平均 <10%。穩(wěn)定 動水位允許誤差為 5cm。 7、注水停止后,應(yīng)立即觀測鉆孔中下降水位,觀測時間與注水升高水位相 同。當(dāng)水位下降慢,可 30 分鐘觀測一次,以后可延長為 1 至 2 小時一次,直到 下降達(dá)到地下水的靜止水位為止。 〔2〕注水試驗應(yīng)交資料 1、鉆探原始記錄及日志。 2、注水記錄表。 3、恢復(fù)水位記錄表。 4、計算滲透系數(shù)。壓水試驗〔1〕 壓水試驗對鉆孔的技術(shù)要求 〕 、 1、壓水試驗鉆孔孔徑盡可能保持一致,孔壁必須保持完整,以使栓塞密貼 不漏水,必要時可考慮在預(yù)計設(shè)置栓塞的位置澆注水泥,待水泥凝固后,用旋轉(zhuǎn) 巖心鉆鉆穿水泥澆注孔段。 2、在堅硬地層應(yīng)用合金鉆頭鉆進,在松軟地層中用沖擊法鉆進;若用鋼砂5鉆進時應(yīng)使投砂量均勻,且在設(shè)置栓塞的孔段不且采用。 3、鉆進過程中禁止用泥漿、泥球鉆進。如因特殊原因用泥漿鉆進時,在壓 水試驗前,應(yīng)進行洗孔。 4、對試驗段以上所遇各層地下水,應(yīng)進行止水,待含水層封閉后,始可繼 續(xù)鉆進。 5、在堅硬巖層中進行壓水試驗時,一般不在試驗段設(shè)置過濾器,但在松散 地層或破碎帶中,為保護試驗孔壁,應(yīng)設(shè)置過濾器。 〔2〕壓水試驗段的確定 〕壓水試驗段的確定 1、巖層裂隙帶、巖層接觸帶及斷層破碎帶地段做壓水試驗時,試驗段長度 一般為 5m; 2、在隧道高程以上 30~50m,以下 10~20m 的范圍內(nèi),為巖層裂隙帶、 巖層接觸帶及斷層破碎帶時,試驗段長度一般為 5m;為完整巖層時,試驗段長 度為 10m。 〔3〕壓水試驗的步驟和要求 〕 1、清洗鉆孔: 在一般情況下,巖心完整,沒有特殊不良地質(zhì)現(xiàn)象和軟弱夾層,可用高壓 水流的正循環(huán)法沖洗孔壁,待回水澄清無沉渣時,即可停止洗孔。洗孔時間一般 不得少于 2 小時。在松軟地層洗孔有困難時,可放過濾器后再進行洗孔。 2、試段隔離: 應(yīng)根據(jù)孔徑和試段位置,確定栓塞直徑和壓水管長度。栓塞卡于設(shè)計要求 的深度后,應(yīng)采用試驗的最大壓力進行試驗,測定管內(nèi)外的水位,檢查栓塞止水 效果,如果有繞塞返水現(xiàn)象,應(yīng)進行處理。 3、測定地下靜止水位: 試驗前應(yīng)觀測試驗孔段的地下水位,以確定壓力計零點,觀測每 10 分鐘進 行一次,當(dāng)連續(xù)三次讀數(shù)的水位變幅小于 1cm/min,觀測即可停止。以最后一次 測得的水位確定壓力計算零點。若各試驗段位于同一含水層中時,可統(tǒng)一測定水 位。 4、流量的觀測: 把壓力計調(diào)整到設(shè)計值并保持穩(wěn)定后,每隔 10 分鐘測讀一次流量,當(dāng)試驗成果符合下列標(biāo)準(zhǔn)之一時,此試驗工作即可結(jié)束。并以最終讀數(shù)作為計算用的流 量,即壓入耗水量。 ⑴連續(xù)四次讀數(shù)其最大值與最小值之差小于最小終值的 10%。 ⑵當(dāng)流量逐漸減小時,連續(xù)四次的讀數(shù)的數(shù)值均小于 0.5L/min。 ⑶當(dāng)流量逐漸增大時,連續(xù)四次讀數(shù)不再有增大的趨勢。 〔4〕 應(yīng)交資料 〕 、 1、鉆探原始記錄及鉆探日志。 2、地下水靜止水位記錄表。 3、流量記錄表。 4、繪制 S=f(Q)曲線。 5、計算單位涌水量。 6、計算滲透系數(shù)。 三、配合 測試試驗人員應(yīng)先提出有關(guān)鉆孔孔徑、鉆探工藝及施鉆等方面的具體要求, 在鉆探和測試過程中應(yīng)與鉆探人員和甲方現(xiàn)場技術(shù)人員密切配合, 確?!y試試驗 工作的順利完成。如有特殊情況,請與現(xiàn)場配合人員商量解決?!∷摹z查驗收 1、現(xiàn)場測試技術(shù)人員在進行各項測試、試驗前應(yīng)及時通知甲方,甲方派相 關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場進行配合,并提交現(xiàn)場測試、試驗的情況報告,和測試、試驗報 告一起作為驗收是否合格的依據(jù)。驗收報告作為工程撥款的依據(jù)。
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第六章 鉆探要求 一、鉆孔規(guī)格: 1、鉆孔口徑應(yīng)根據(jù)鉆探目的和鉆進工藝確定。采取原狀土樣的鉆孔,口徑不得小于 91mm,僅需鑒別地層 的鉆孔,口徑不宜小于 36mm;在濕陷性黃土中,鉆孔口徑不宜小于 150mm。 2、深度超過 100mm的鉆孔以及有特殊要求的鉆孔包括定向鉆進、跨孔法測量波速,應(yīng)測斜、防斜,保持 鉆孔的垂直度或預(yù)計的傾斜度與傾斜方向。 對垂直孔,每 50m測量一次垂直度, 每深 100m允許偏差為± 2°。 對斜孔,每 25m測量一次傾斜角和方位角,允許偏差應(yīng)根據(jù)勘探設(shè)計要求確定。鉆孔斜度及方位偏差超過 規(guī)定時,應(yīng)及時采取糾斜措施。 二、鉆進與護壁 1、鉆進方法應(yīng)符合下列要求: ① 對要求鑒別地層和取樣的鉆孔,均應(yīng)用回轉(zhuǎn)方式鉆進,取得巖土樣品。遇到卵石、漂石、碎石、塊石等 類地層不適用于回轉(zhuǎn)鉆進時,可改用振動回轉(zhuǎn)方式鉆進。 ② 在地下水位以上的土層中應(yīng)進行干鉆,不得使用沖洗
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近年來,由于深部地質(zhì)鉆探的勘探深度得到了較大的加深,對鉆孔的穩(wěn)定性要求就變得更加的高了,所以,研究鉆孔的穩(wěn)定性就很重要了。不過,很多研究過于關(guān)注穩(wěn)定性與描述,而不是進行實踐或者模擬,試驗的結(jié)果也大多是近似的失穩(wěn)結(jié)果。鉆孔穩(wěn)定性的改進,并進行實踐模擬,將是本文的主要目的,對鉆孔的全面理解,并進行更加仔細(xì)、精確的計算,以及仿真模擬的進行,將使得鉆孔的穩(wěn)定性更好,進行地下鉆探將變得更加安全、更加深入。
科拉超深井(俄語:Кольская сверхглубокая скважина)是蘇聯(lián)于1970年在科拉半島鄰近挪威國界的地區(qū)開始的一項科學(xué)鉆探,其中最深的一個鉆孔SG-3在1989年達(dá)到12,263米,以垂深計算,這個鉆孔仍是到達(dá)地球最深處的人造物。然而,其井深記錄在2008年和2011年被在卡塔爾的阿肖辛油井(12,289米)和俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井(12,345米)打破,排名世界第三。科拉超深井SG-3是世界上最深的參數(shù)井。由科學(xué)研發(fā)中心“NEDRA”鉆成。位于摩爾曼斯克州,扎波利亞爾內(nèi)市以西10公里。井開于波羅的海地盾東北部,前寒武紀(jì)攜礦接合處。井深12262米,上部直徑92cm,下部直徑21.5cm。SG-3井不帶勘探目的,純粹用于在莫霍面接近地表處的科研。 2100433B
從理論上說,鉆超深洞的過程非常簡單,就是將這樣的一臺旋轉(zhuǎn)鉆機安裝在一條鉆桿的底部就可以了。當(dāng)它鉆到此洞底時,威力強大的發(fā)動機將會鉆破洞底,這樣此洞就會不斷加深。液體不斷從此洞中旋轉(zhuǎn)著進進出出,以冷卻鉆頭并維持此鉆洞的穩(wěn)定性。當(dāng)鉆頭磨壞后,工人就會另換一個。
雖然鉆洞的基本原理眾所周知,但是鉆一個超深洞卻是一項非常困難的工作。在鉆到地表下如此深的地方時,期間前蘇聯(lián)就遇到了一系列技術(shù)問題。其中最重要的問題是地殼深處的過熱問題。負(fù)責(zé)科拉超深鉆洞的工程師利用有限的資源想出了有效的制冷方法,從而能夠讓幾十個特制鉆頭在超過600華氏度(合316攝氏度)的高溫下正常工作。
科拉超深鉆井是繼蘇聯(lián)空間站、深??碧酱蟮牡谌罂蒲谐晒?,一直是俄羅斯科學(xué)家的驕傲。當(dāng)鉆探深度達(dá)到9500米時,鉆頭鉆進了一個含有黃金和鉆石的地層。取出的巖芯經(jīng)分析表明,金含量居然高達(dá)80克/噸。要知道金含量達(dá)到4克/噸的金礦層就具有商業(yè)開采價值,地球表層中很少能找到金含量超過10克/噸的礦層,相比之下這里幾乎是金子的寶藏。2100433B