(一)机械设备选择
钻探设备主要是指钻机、泥浆泵、动力设备、钻塔等。但由于动力机一般是钻机出厂时就已配备,所以钻探设备的选型也就是恰当地选择钻机、泥浆泵、钻塔这三大件。正确选择钻探机械设备将对提高生产效率、降低成本具有重要意义。
1.选型依据
(1)钻机选型的依据
1)施工目的。应按不同的施工性质,选择不同的施工钻机。如地质勘探应选择岩心钻机、工程地质施工时应选择勘查施工钻机,水文水井施工时应选择水文水井施工钻机等。
2)地质条件及场地状况。如地质条件较好,钻孔结构简单,可使用整机性能较好、储备功率(能力)较少的钻机;反之则应使用储备功率(能力)较多,解体性能好,部件质量轻的钻机。
3)钻进方法。如用钢粒或合金钻进可使用普通型钻机或低速钻机,采用金刚石钻进则应使用油压高速钻机。
4)孔深。孔深时用深孔钻机,孔浅时用小型浅孔钻机。
5)孔径(或岩样直径)。孔径大自然钻具质量大,消耗的功率大。
6)钻杆规格。目前钻机能力与所使用的钻杆有直接关系,因为这关系到钻机的提升能力。
(2)泥浆泵的选择依据
泥浆泵有两个主要指标,即泵量和泵压。泵量影响泥浆的孔内流速,泵压影响所钻孔深。
1)地层情况。地层完整、无漏失可适当选小排量的泵,反之应选择较大排量的泵。
2)钻杆与孔径的级配。如果环空面积大,泥浆排量就要大,反之泥浆排量可适当减少。
3)孔深。孔越深,泥浆循环时经过的路程就越长,产生的阻力损失也越大,所以孔深时应选用工作泵压较大的泥浆泵,孔浅时可选用工作泵压较小的泥浆泵。
4)钻进方法。如金刚石钻进产生的岩屑颗粒较细,所需的上返泵量就小些,用潜孔锤钻进则产生的岩屑颗粒较粗,所需上返的泵量就大些。
5)泥浆性能。如泥浆密度大、黏度高,则泵送阻力大;泥浆密度小、黏度低,则泵送阻力小。
(3)钻塔的选型依据
地质钻探中使用的钻塔类型较多,如门字塔、A字塔、桅塔、三脚塔、四脚塔等。选择钻塔有3个依据:
1)孔深。孔深时所用钻具的立根就长些,以便提高起下钻速度,故塔应高些,反之可矮些。
2)钻具。钻具质量大,则所选钻塔承载力就应大些,反之可小些。
3)场地条件。场地平整,运输方便,则可选用整体性好的塔,反之则应改用易于解体的轻便塔形。
2.设备配备原则
为了安全、保质、保量完成钻探工作,提高技术经济效益,设备配备时应遵循以下原则:
(1)能力略有储备原则
如260m深的孔,在比较简单的地层和较小口径,配φ50mm钻杆时,使用XY 2钻机是比较经济的。如果地层复杂一些,选用XY2钻机显然就不合适,应使用XY3钻机。如果在钻进过程中遇到一些困难就可用XY 3钻机的储备能力去解决。但过多的储备就是浪费,使搬运困难,动力消耗增加等。泥浆泵和钻塔也是如此。
(2)钻进方法兼顾原则
由于地层或目的不同需用合金钻进和金刚石钻进,那么钻机就应优先满足金刚石钻进的工艺要求,使用潜孔锤钻进则应考虑泥浆泵能满足携带粗粒岩屑的要求。
(3)工作量兼顾原则
如一个施工区内既有浅孔也有深孔,而深孔较多,既有小口径也有较大口径,则在不增加设备的前提下,以满足深孔和较大口径工作量为主。否则,要多增加几套设备,在人员配备上、经济效益上都是不划算的。
(4)充分利用已有设备原则
这个原则是显而易见的。如果为了一个小项目而兴师动众,购置或租用设备,那在经济上肯定是不合算的。在这个时候,在保证工程安全顺利施工的前提下,大马拉小车或小马拉大车也是合情合理的作为。
(二)钻具管材工具等物资准备
当钻探设备型号确定后,接下来就应对钻具管材工具等物质进行准备。钻具管材工具等物质准备主要是根据钻探工作量和孔深的不同,配备相应足够的钻杆、岩心管(钻具)、钻头、套管、泥浆与护壁材料等。一般应从如下几个方面来进行准备:
1.钻具管材准备
包括各类施工用钻具、钻头、钻杆(包括主动钻杆)、套管等。
(1)钻具
1)开孔用短钻具,应配备相应口径的短岩心管(即开孔管)其长度为0.3m,0.5m,1.0m各配若干,以备开孔用。
2)与岩心管配套的合金钻头若干,用于开孔钻进。
3)按钻孔设计书的要求,配备各种不同规格的钻具和钻头。
(2)钻杆
1)矿区多台钻机施工时,按最大孔深的1.2倍配备钻杆及钻杆接头。
2)单机施工时,按最大孔深的1.5倍配备钻杆及钻杆接头。
(3)套管
按钻孔设计书中的钻孔结构,准备足够的各种规格套管,以备下套管时用。
2.钻探工具的准备
钻探工具包括拧卸工具、五金工具、量具、打捞工具、提引工具等。根据施工的需要,各准备若干。
3.泥浆与护壁材料
根据施工地层情况,准备足够的配制冲洗液所需的材料和护壁材料。
4.测斜器具和仪器
5.消耗材料
为保证钻探正常施工,应储备足够的柴油和各类润滑油。
6.其他必需材料物品
如铅丝、铁钉和扒钉等。