[发明专利]一种松散地层的钻探取芯施工方法

说明书

本发明提出了一种松散地层的钻探取芯施工方法，针对松散地层胶结度差的地质结构，该施工方法通过触探仪的重锤将探头砸入目标地层形成钻孔，再用水泥浆注入钻孔，待水泥浆与钻孔内地质结构固结成一体后再进行钻探取芯，避免了直接钻探使地芯岩样破损的情形，该钻探方法可以取得更加完整的地芯岩样，方便后续对地芯岩样的测试工作。本发明施工方法中，注入钻孔的水泥浆会自然向钻孔周侧以及钻孔底部方向渗透，并与钻孔内的地质结构固结成一体，增加了松散地层的胶结度，使得原本易脱落、易松动的硬质石结构更加牢固的“粘”在孔壁上，使得钻探取芯形成的钻孔孔壁完好，避免出现漏水、坍塌以及卡钻现象。

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，涉及到一种松散地层的钻探取芯施工方法，具体涉及一种适用于卵石层、碎石土层的钻探取芯施工方法。

背景技术

地质勘探在地球科学研究工程、地质资源勘探开发、矿山井下工程、工程地质勘察、岩土与地基工程、地质灾害治理工程、地下管线铺设工程、国防工程以及星球极地探测均发挥重要作用。钻探工艺是地质勘探中不可或缺的手段，技术人员通过钻探工艺获取地下岩层的地芯岩样，通过对岩样测试，揭示底下岩层的地质构造、岩性、产状、层序等物理力学性质，为后续科研、建设工作提供保障。

目前对于卵石层、砂砾层以及碎石土层等松散地层的地质钻探工作往往存在一些困难，由于这些松散地层的结构不稳定，胶结度差，采用常规钻探取芯工艺获取到的地芯岩样往往是不完整的或破损的，存在取芯率低、取芯不连续的问题。同时，在常规钻探取芯过程中，松散地层中存在的硬质石结构会因钻探松动从而产生位移，时常从形成的钻孔孔壁上脱离散落，使得钻孔孔壁结构不完整，影响钻探进度的，严重时可能会引起卡钻、埋钻现象的发生，加大钻探的工时成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种松散地层的钻探取芯施工方法。

本发明的技术方案如下：

一种松散地层的钻探取芯施工方法，所采用的设备包括钻机、触探仪、探头、第一钻头、第二钻头、第一钻杆和第二钻杆；所述第二钻杆的管壁上设有若干与管腔连通的径向通孔；所述探头直径R、第一钻头直径R₁和第二钻头直径R₂之间关系为：R₁≥R₂R；

所述施工方法包括：

1)配置水泥浆和冲洗液；

2)将所述第一钻头连接在第一钻杆底部并装配在钻机上，利用钻机在目标地层上方钻孔，钻至目标地层顶部后提钻；

3)将所述探头连接在第二钻杆底部并装配在触探仪上，利用触探仪将第二钻杆和探头沿钻孔砸入目标地层，砸入深度为h₁；

4)将配置好的水泥浆通过第二钻杆的管腔并由第二钻杆管壁上的通孔注入钻孔，注浆的同时将第二钻杆和探头缓慢拔出，直至水泥浆溢至步骤2.2)中钻孔的初始深度；

5)清洗第二钻杆和探头，待钻孔内的水泥浆自然凝固并与钻孔内地质结构固结成一体；

6)将第二钻头连接在第一钻杆底部并装配在钻机上，沿钻孔方向进行低速钻进，在钻进过程中向钻孔内通入冲洗液保护钻孔，钻入深度达h₂时提钻取芯，h₂＝h₁+d；

7)不断重复步骤3)～步骤6)的钻探取芯过程，直至钻至目标地层底部。

进一步地，所述第二钻杆上的通孔设置在管壁底部且沿管壁圆周均匀分布。

进一步地，所述第二钻杆设有N排沿管壁圆周均匀分布的通孔，相邻两排通孔之间间隔为D，N取值范围在10～15，D的取值范围在80～120mm。

进一步地，所述第二钻杆的通孔分布区域长度范围在0.8m～1.2m。