[發(fā)明專利]一種提高鉆孔垂直度的地質(zhì)勘測鉆探設(shè)備及其鉆探取樣方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211407496.5
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN115749602A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志航;趙建海
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶武勘工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: E21B7/10
• 分類號: E21B7/10;E21B25/00;E21B17/04
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 楊宣仙

本發(fā)明提供了一種提高鉆孔垂直度的地質(zhì)勘測鉆探設(shè)備及其鉆探取樣方法。所述地質(zhì)勘測鉆探設(shè)備包括鋼梁平臺、平臺支架、置于鋼梁平臺上的地質(zhì)勘探設(shè)備、位于取芯鉆孔內(nèi)的套管及在鉆機正面及側(cè)面各倒吊一個圓錐，利用圓錐垂線校準驅(qū)動鉆桿的垂直度；鉆探過程中采用內(nèi)壁安裝有環(huán)向墊塊的套管，并通過連接處加裝半球形接頭的特制鉆桿將裝有特制鉆頭的取芯管送至地層中鉆進取芯；根據(jù)驅(qū)動鉆桿下降速率調(diào)整壓力表示數(shù)，進而實時調(diào)整鉆機的回轉(zhuǎn)速率，調(diào)整取樣的回次，同時利用帶有正向和方向鉆齒的鉆頭來回鉆探，不斷修整鉆探孔的孔壁。本發(fā)明采用多種措施并提出相應(yīng)的鉆探方法用以降低鉆孔的偏斜，提高地質(zhì)勘探鉆機鉆孔的垂直度，進而保證地質(zhì)勘察成果的準確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探領(lǐng)域，具體涉及一種提高鉆孔垂直度的地質(zhì)勘測鉆探設(shè)備及其鉆探取樣方法。

背景技術(shù)

地質(zhì)勘探鉆機鉆探取樣在地質(zhì)勘探作業(yè)中是必不可少的一個重要步驟，因其能夠?qū)⒉荚O(shè)的勘察孔處從上至下將土層、砂層、強風化巖層、中風化巖層以及微風化巖層等取出，方便勘察技術(shù)人員更加直觀了解地質(zhì)情況與地層走向，并從中取樣做一系列相關(guān)試驗研究，所以該類地質(zhì)勘探鉆機被大量用于勘察作業(yè)中。現(xiàn)有地質(zhì)勘探鉆機以回轉(zhuǎn)鉆機居多，其原理是將一節(jié)節(jié)取樣鉆桿與取芯管用螺紋連接，然后通過液壓與鉆桿自重施加壓力來進行鉆進作業(yè)。地質(zhì)勘探鉆機在鉆進過程中晃動幅度一般較大，鉆桿連接處存在一定側(cè)向變形，因此隨著鉆孔加深，其鉆孔將不可避免發(fā)生偏斜，最終會降低勘察成果的質(zhì)量，且在巖層產(chǎn)狀傾角較大與軟硬互層巖層等復雜地質(zhì)情況下，這種偏斜將更加明顯。

目前常用的改進措施是對地質(zhì)勘探鉆機驅(qū)動鉆桿的垂直度進行控制與調(diào)整，這種技術(shù)雖能一定程度上確保淺層鉆桿的垂直度，但對于較深鉆孔的垂直度控制有限，且未考慮地質(zhì)勘探鉆機的晃動幅度對調(diào)整的影響。因此較好提高地質(zhì)勘探鉆機鉆孔垂直度成為了眾多勘察技術(shù)人員急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種提高鉆孔垂直度的地質(zhì)勘測鉆探設(shè)備及其鉆探取樣方法，通過上述設(shè)備及方法來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的鉆孔易偏斜的問題。

為了達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種提高鉆孔垂直度的地質(zhì)勘測鉆探設(shè)備，所述鉆探設(shè)備包括鋼梁平臺、平臺支架、置于鋼梁平臺上的地質(zhì)勘探設(shè)備和鉆桿垂直度矯正機構(gòu)；所述地質(zhì)勘探設(shè)備包括固定在鋼梁平臺上的底板、位于底板上的地質(zhì)勘探鉆機、安裝在地質(zhì)勘探鉆機的驅(qū)動鉆桿下方的取樣鉆桿、安裝在鉆桿底端的取芯管和安裝在取芯管下端的取樣鉆頭，在底板對應(yīng)取樣鉆孔的位置設(shè)有鉆探孔；所述鉆桿垂直度矯正機構(gòu)包括懸吊在地質(zhì)勘探設(shè)備正面和側(cè)面的圓錐體，兩個圓錐體分別設(shè)置在鉆探孔橫向中分線和豎向中分線上；所述取樣鉆桿包括多節(jié)相互連接的特制鉆桿，相鄰兩節(jié)特制鉆桿連接部位設(shè)有弧形或者球形外凸接頭，所述取樣鉆頭上設(shè)有一圈正向鉆齒和一圈反向鉆齒，且正向鉆齒設(shè)置在取樣鉆頭鉆進端面；所述地質(zhì)勘探鉆機上設(shè)有壓力表。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在取樣鉆孔的孔深大于30m時，所述鉆探設(shè)備還包括設(shè)置在取樣鉆孔的取樣套管，所述取樣套管采用內(nèi)壁環(huán)向布置的墊塊的特制套管，所述墊塊為弧形塊，呈環(huán)形間隔分布在套管內(nèi)壁，且多個墊塊組成的環(huán)體內(nèi)徑大于弧形或者球形外凸接頭、取芯管及取樣鉆頭外部鉆齒環(huán)體外徑的最大直徑。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述地質(zhì)勘探設(shè)備還包括設(shè)置在地質(zhì)勘探鉆機上的卷揚機和起桿用的鋼絞繩，所述鋼絞繩一端繞在卷揚機的收卷輥輪上，另一端設(shè)有卡扣夾；在鉆孔取芯完成后起桿時，所述鋼絞繩設(shè)有卡扣夾的一端繞過平臺支架頂部的滑輪后與取樣鉆桿連接，并通過卷揚機和鋼絞線將取樣鉆桿、取芯管及取樣鉆頭拔起。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述鋼梁平臺為“井”字形鋼梁平臺，所述圓錐體通過支架懸吊在鋼梁平臺外側(cè)，其錐形尖端朝下；在平臺支架上安裝有阻尼器。