[發(fā)明專利]一種高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210809764.X
• 申請(qǐng)日: 2022-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN115075770A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴曉然;汪生斌;蔣巍;雷玉德;謝振興;彭紅明;寇海聰;楊邵康;徐媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青海九零六工程勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21B33/13
• 分類號(hào): E21B33/13;E21B49/00;E21B49/08;G06F30/20
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，高寒復(fù)雜地層包括第四系全新統(tǒng)冰水沖積層和泥盆系花崗巖層，其特征在于，包括如下步驟：

S1：使用沖擊鉆頭對(duì)鉆探孔設(shè)計(jì)區(qū)域沖砸出加固孔基，向加固孔基中倒入基于第四系全新統(tǒng)冰水沖積層配制的泥漿；

S2：沖擊鉆頭對(duì)加固孔基進(jìn)行反復(fù)沖砸，沖砸過程中在泥漿中加入黏土，沖擊鉆頭鉆透第四系全新統(tǒng)冰水沖積層形成加固孔；

S3：使用三翼牙輪鉆頭對(duì)泥盆系花崗巖層進(jìn)行正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)得到鉆探孔；

S4：向鉆探孔中下入割縫濾水管和地質(zhì)探測(cè)裝置進(jìn)行地層巖性探測(cè)和抽水試驗(yàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，其特征在于，所述步驟S1中的泥漿配制方法包括如下步驟：

A1：對(duì)鉆探孔設(shè)計(jì)區(qū)域的第四系全新統(tǒng)冰水沖積層進(jìn)行地質(zhì)取樣，得到鉆探孔處第四系全新統(tǒng)冰水沖積層的卵石含量ρ₁和深度h₁；

A2：將卵石含量ρ₁、深度h₁以及泥漿溫度ω代入泥漿配制模型，得到預(yù)配制的泥漿運(yùn)動(dòng)粘度η₁和泥漿黏土含量ρ₂；所述泥漿配制模型包括如下：

ρ₂＝β₁f(ω)+β₂f(h₁)+β₃ρ₁；

其中，β₁為泥漿溫度對(duì)泥漿黏土含量的影響系數(shù)、β₂為深度對(duì)泥漿黏土含量的影響系數(shù)、β₃為卵石含量對(duì)泥漿黏土含量的影響系數(shù)；β₁、β₂和β₃均通過對(duì)泥漿配制模型使用最小二乘法得到；f(ω)為泥漿溫度的取值函數(shù)；f(h₁)為深度的取值函數(shù)；η₀為泥漿的動(dòng)力粘度；

A3：根據(jù)泥漿運(yùn)動(dòng)粘度η₁和泥漿黏土含量ρ₂配置泥漿。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，其特征在于，所述步驟S2中加固孔的沖砸方法包括如下步驟：

S21：沖擊鉆頭對(duì)填有泥漿的加固孔基以沖程k進(jìn)行沖砸；

S22：沖砸過程中投入黏土，投入的黏土與泥漿的比例為1∶0.8～1∶1.2；

S23：黏土和泥漿被沖擊鉆頭擠壓至加固孔基的側(cè)壁縫隙中形成加固層；

S24：根據(jù)第四系全新統(tǒng)冰水沖積層的卵石含量更改沖擊鉆頭的沖程，對(duì)加固孔基沖砸直至穿透第四系全新統(tǒng)冰水沖積層形成加固孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，其特征在于，所述步驟S21中沖程k在加固孔基的孔深為0～0.5m時(shí)，k＝0.5m；所述步驟S24中，加固孔基的孔深大于0.5m后，當(dāng)?shù)谒南等陆y(tǒng)冰水沖積層的卵石含量大于0.35時(shí)，k＝1.0m；當(dāng)?shù)谒南等陆y(tǒng)冰水沖積層的卵石含量小于等于0.35時(shí)，k＝0.75m。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，其特征在于，還包括步驟S25：當(dāng)加固層的壁厚L小于加固層閾值壁厚L_min時(shí)，返回步驟S21，反之，進(jìn)入步驟S3；所述加固層閾值壁厚L_min模型包括如下：

其中，ρ₃為加固層的黏土含量；ρ₁為鉆探孔處第四系全新統(tǒng)冰水沖積層的卵石含量；ρ'₂為投入黏土后的泥漿黏土含量；f(ρ₃)為加固層的黏土含量的取值函數(shù)；h₁為第四系全新統(tǒng)冰水沖積層的深度。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，其特征在于，所述步驟S24中對(duì)加固孔基沖砸時(shí)，每進(jìn)尺0.5m-1.0m進(jìn)行掏渣，掏渣將泥漿中的含渣率降至10％以下后繼續(xù)沖砸。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高寒復(fù)雜地層鉆探施工工藝，其特征在于，所述步驟S3中，當(dāng)鉆探孔的深度為0～230m時(shí)，三翼牙輪鉆頭采用直徑為Φ311.15mm的鉆頭；當(dāng)鉆探孔的深度大于230mm時(shí)，三翼牙輪鉆頭采用直徑為Φ215.9mm的鉆頭。