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ICS 73.

020 D14 DZ 中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T XXXXX―XXXX 多工艺空气钻探技术规程 Technical specification for multi-tech air drilling (报批稿) (本稿完成日期:2016.8) XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施 中华人民共和国国土资源部 发布DZ/T XXXXX―XXXX I 目次前言 IV

1 范围

1 2 规范性引用文件

1 3 术语和定义

1 4 钻进方法及适用性

2 5 钻探施工设计

4 5.1 设计基本要求

4 5.2 钻探施工设计主要内容

4 6 钻前准备与开孔

6 6.1 施工准备

6 6.2 设备安装

7 6.3 钻塔安装

7 6.4 开孔

8 7 干空气钻进

8 7.1 设备、配套机具及钻具

8 7.2 钻进技术参数

10 7.3 钻进操作要求

11 8 雾化空气钻进

11 8.1 设备、配套机具及钻具

11 8.2 钻进技术参数

12 8.3 钻进操作要求

12 9 气水混合钻进

12 9.1 设备、配套机具及钻具

12 9.2 钻进技术参数

13 9.3 钻进操作要求

13 10 泡沫钻进

13 10.1 设备、配套机具及钻具

13 10.2 泡沫液配制

14 10.3 钻进技术参数

14 10.4 钻进操作要求

15 11 泡沫泥浆钻进

15 11.1 设备、配套机具及钻具

15 11.2 泡沫泥浆配制

16 DZ/T XXXXX―XXXX II 11.3 钻进技术参数

17 11.4 钻进操作要求

17 12 潜孔锤正循环钻进

17 12.1 设备、配套机具及钻具

17 12.2 钻进技术参数

19 12.3 钻进操作要求

19 13 潜孔锤跟管钻进

20 13.1 设备、配套机具及钻具

20 13.2 钻进技术参数

21 13.3 钻进操作要求

22 14 反循环取样钻进

22 14.1 设备、配套机具及钻具

22 14.2 钻进技术参数

24 14.3 钻进操作要求

25 15 贯通式潜孔锤反循环取心钻进

25 15.1 设备、配套机具及钻具

25 15.2 钻进技术参数

26 15.3 钻进操作要求

26 16 气举反循环钻进

26 16.1 设备、配套机具及钻具

27 16.2 钻进技术参数

28 16.3 钻进操作要求

29 17 孔内事故预防与处理

29 17.1 孔内事故预防措施

29 17.2 常见孔内事故的处理

30 18 质量要求与保证措施

31 18.1 质量要求

31 18.2 质量保证措施

31 19 健康安全环保管理

33 19.1 健康管理

33 19.2 安全管理

33 19.3 施工环境保护

37 参考文献

39 DZ/T XXXXX―XXXX III 前言本标准参照 DZ/T 0227-2010《地质岩心钻探规程》和DZ/T 0148-2014《水文水孔地质钻探规程》 , 结合工作实践编制. 本标准按照 GB/T 1.1―2009 给出的规则起草. 本标准由中华人民共和国国土资源部提出. 本标准由全国国土资源标准化技术委员会(SAC/TC 93)归口. 本标准起草单位:中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、北京市地质工程勘察院、中国地质 科学院勘探技术研究所、山西省第三地质工程勘察院、河南省深部探矿工程技术研究中心、北京市地热 研究院. 本标准主要起草人:郑继天、李炳平、张建良、孙建华、孙智杰、卢予北、彭新明、叶成明、李小 杰、关晓琳. DZ/T XXXXX―XXXX

1 多工艺空气钻探技术规程

1 范围 本标准规定了多工艺空气钻进施工的设计、钻前准备、施工工艺、事故预防与处理、质量要求与保 证措施和安全环保等工作要求及工艺操作要点. 本标准适用于水文水井钻探、地质岩心钻探、工程地质钻探及地热钻探等工程中空气钻探的设计、 施工和管理.

2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的. 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文 件.凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件. GB

6067 起重机械安全规程 GB

6772 爆破安全规程 AQ 2004-2005 地质勘探安全规程 AQ/T

9006 企业安全生产标准化基本规范 DZ/T

0017 工程地质钻探规程 DZ/T

0227 地质岩心钻探规程 DZ/T

0148 水文水井地质钻探规程

3 术语和定义 3.1 空气钻进 air drilling 以压缩空气、低密度气液混合物为冲洗介质或作为碎岩机具动力的钻进方法. 3.2 多工艺空气钻进技术 multi-tech air drilling technology 采用空气或多种含气低密度介质、多种循环方式、多种碎岩方法的钻进技术. 3.3 干空气钻进 pure air drilling DZ/T XXXXX―XXXX

2 单纯以空气作为冲洗介质,也可兼作钻进碎岩机具动力的钻进方法. 3.4 雾化钻进 mist drilling 在压缩空气气流中注入少量水 (气液体积比为2000:1~3000:1) 形成雾气流作为冲洗介质的钻进方 法. 3.5 气水混合钻进 air-mixed-water drilling 混有少量水(空气体积分数为80%左右)的空气作为冲洗介质的钻进方法. 3.6 泡沫钻进 foam drilling 用空气泡沫作为冲洗介质的钻进方法. 3.7 泡沫泥浆钻进 foam mud drilling 泥浆中充入空气泡沫作为冲洗介质的钻进方法. 3.8 空气潜孔锤钻进 down-the-hole hammer air drilling 利用压缩空气驱动潜孔锤破碎岩石,同时兼作冲洗介质的钻进方法. 3.9 气举反循环钻进 air-lift reverse circulation drilling 输送到一定深度的压缩空气在钻杆内腔与冲洗液混合, 使钻杆内外流体产生密度差形成反循环的钻 进方法.

4 钻进方法及适用性 多工艺空气钻进冲洗介质可以分为干空气、雾化空气、气水混合液、泡沫和泡沫泥浆等;

循环方式 可分为正循环、反循环和气举反循环;

碎岩方式可分为回转钻进、冲击回转钻进等.常用的多工艺空气 钻进方法特点及适用范围见表1. 钻进施工中,应根据钻进地层情况和钻孔结构,选用合理的空气钻进方法.各种钻进方法可单独使 用,也可组合使用,也可根据地层情况互换使用. DZ/T XXXXX―XXXX

3 表1 常用多工艺空气钻进方法特点及适用范围 钻进方法特点适用范围回转钻进干空气钻进 空气体积分数为100%, 钻进设备机具与常规钻进方法 基本相同.可采用正循环或反循环循环方式,可以使用回 转或冲击回转钻进碎岩方式. 在缺水地区、较完整 的岩层、水敏性地层、漏失地层和盐 矿层 钻探施工. 雾化钻进 气液体积比为2000:1~3000:1. 解决干空气钻进时遇 到潮湿地层和微弱含水层所造成的岩粉在钻具和孔壁上 聚集,以及钻头糊钻等困扰.可采用正循环或反循环循环 方式,可以使用回转或冲击回转钻进碎岩方式. 在干空气钻进遇潮湿、微弱含水等地层产生 泥环情况下使用. 气水混合钻进 空气体积分数为80左右.空气钻进时遇弱含水层 时,增大水在空气中的比例,形成气、水、钻屑三相混合 流,增大排屑能力.可采用正循环或反循环循环方式,可 以使用回转或冲击回转钻进碎岩方式. 在干空气钻进遇潮湿、微弱含水等地层产生 泥环情况下使用. 泡沫钻进 气液体积比为200:1~300:1.泡沫兼有气、液循环的 优点,且有润滑减阻、堵塞渗漏、悬浮岩粉、保护岩心和 防尘的作用.可采用正循环或反循环循环方式,可以使用 回转或冲击回转钻进碎岩方式. 在干空气钻进遇潮湿、微弱含水等地层产生 泥环情况下使用;

或供气 量不足,孔内沉淀过多时 使用. 泡沫泥浆钻进 泡沫泥浆密度在450 kg/m

3 ~900 kg/m 3. ,且密度可以大 范围调节,以适应孔内压力平衡钻进要求.可采用正循环 或反循环循环方式,使用回转钻进碎岩方式. 在轻度坍塌、漏失的 地层和胶结性差的松散覆 盖层钻进. 潜孔锤正循环钻进全面钻进 具有冲击和回转双重碎岩作用,钻具结构简单,孔底 清洗冷却条件好,要求钻进时转速、扭矩和钻压较低,容 易保持钻孔直度,钻进效率高.冲洗介质可选用干空气、 雾化空气、泡沫等.钻进水井不污染含水层、成井后洗井 容易. 在基岩及第四系胶结、半胶结地层和卵、砾 石层钻进.尤其适用于缺 水或供水困难地区. 取心钻进 用特殊接头将取心管连接在潜孔锤下部, 进行取心钻 进,钻进效率高.冲洗介质可选用干空气、雾化空气、泡 沫等. 在缺水地区、基岩地 层取心钻进. 扩孔钻进 以原来小直径钻孔为导向孔的环状扩孔钻进,效率 高.冲洗介质可选用干空气、雾化空气、泡沫等. 基岩地层扩孔钻进. 跟管钻进 潜孔锤钻头具有张敛功能,钻进时套管同时跟进.冲 洗介质可选用干空气、雾化空气、泡沫等. 在开孔钻遇卵、砾、 漂石不稳定地层钻进. DZ/T XXXXX―XXXX

4 表1(续) 钻进方法特点适用范围反循环取心、取样钻进反循环取样 钻进 比正循环可减少钻进时的供气量,有效保护孔壁, 在复杂地层钻进可大幅度提高钻速,减少重复破碎,延 长钻头寿命.可连续收集孔内岩屑样品,随时掌握所钻 地层情况. 冲洗介质可选用干空气、 雾化空气、 泡沫等. 可以使用回转或冲击回转钻进碎岩方式. 松散地层、 基岩地层取样判 层钻进. 贯通式潜孔 锤连续取心 钻进 具有冲击和回转双重碎岩作用.钻进时,可连续取 出饼状岩心. 在基岩地层取心钻进, 岩心 形状要求不高时使用. 气举反循环钻进 冲洗液上返速度快、洗孔彻底,孔内干净,钻进效 率高,成井后洗孔容易.减少重复破碎、耗气量小,孔 壁不易坍塌、钻进深度大并不易发生埋钻. 第四系砂土、 砂粒层以及硬 度不大的基岩地层大口径孔钻 进,孔深大于30 m后使用,超过 50m后效果最佳. 地下水位浅于3 m时不易护壁. 黏土层不宜使用.

5 钻探施工设计 5.1 设计基本要求 5.1.1 每项钻探工程施工前应进行施工设计,施工设计未经审批不得施工. 5.1.2 钻探施工设计应以项目的地质设计、钻探工程的技术要求、有关标准以及合同或协议为设计依 据. 5.1.3 应在现场踏勘的基础上,以现有生产、材料消耗、人员和设备配备与费用定额等资料为依据编 制钻探施工设计, 可根据实际情况选用设备和选择最优施工方法与工艺, 确保工程质量和获取最佳的经 济效益. 5.1.4 施工设计应由施工单位内审后报任务下达单位或甲方审批. 5.1.5 在钻探施工中,若发现设计与实际情况不符时,应及时与项目下达单位或甲方沟通,按相关项 目的管理规定履行变更手续,未经同意不得擅自变更设计. 5.2 钻探施工设计主要内容 5.2.1 前言 DZ/T XXXXX―XXXX

5 说明项目名称、工作性质、目的任务、工程期限及施工要求等. 5.2.2 施工区的基本情况 5.2.2.1 工区地理、交通位置、地形地貌、当地气候等. 5.2.2.2 工区水文地质情况、地层构造、断裂、破碎情况等. 5.2.2.3 工区岩石种类、软硬程度、可钻性级别、研磨性、节理裂隙发育程度、破碎程度及影响钻探 施工的主要地质因素等. 5.2.3 钻孔及钻探工作量 5.2.3.1 钻孔布置情况及施工顺序. 5.2.3.2 按钻孔性质(勘探孔、普查孔、水文孔等) 列表说明各类钻孔数及工作量. 5.2.3.3 列出钻孔设计深度、口径、岩石可钻性级别. 5.2.4 钻探技术设计 5.2.4.1 钻孔结构设计 根据地层条件、钻孔设计深度、开孔直径、终孔直径,确定换径次数及其深度;

确定套管的规格、 数量、下入深度和程序;

编制施工设计指示书,同时对照绘制地质柱状图和钻孔结构设计图. 5.2.4.2 钻进方法 按口径分段确定钻进方法并说明依据;

确定钻头类型、钻具组合及钻进技术参数;

制定分层钻进技 术要求和措施. 5.2.4.3 冲洗介质类型与护壁堵漏措施 不同地层选用的冲洗介质类型及性能,说明选择依据;

冲洗介质的配制、性能调整的方法,黏土、 处理剂及润滑剂的用量计划;

护壁堵漏措施;

冲洗介质循环和固控系统的布置. 5.2.4.4 成井工艺 作业目的为水井时,应进行成井设计,包括破壁、下管、填砾、止水、固井、洗井、抽水试验等工 序: a) 基岩裂隙型成井工艺:套管结构和下入方法、固井和洗井方法、抽水试验要求等;

b) 孔隙型浅井成井工艺:破壁、下管、填砾、止水、洗井、抽水试验要求等;

c) 孔隙型深井成井工艺:表层套管、井管、过滤管要求;

过滤管填砾、止水和固井要求;

洗井方 法、抽水试验要求等. 5.2.4.5 钻探设备选择 DZ/T XXXXX―XXXX

6 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、空气压缩机、泥浆 泵、动力机、钻塔、泥浆搅拌机、照明发电机的规格及数量,并注明主要设备的性能参数. 5.2.5 供水设................