永凍層是砂、砂礫等透水性物質，在寒冷地區凍結而成的地層。一般多覆蓋在第四紀地層的淺部或中部，堅硬、不易破碎，遇熱後即融化成鬆散的地層。常用加熱法鑽進，即向孔內加入熱水或熱蒸汽，使孔底地層融化變得鬆散，以利於套管的護孔鑽進及管內取樣。熱水法只適用於3-5m左右的淺孔施工，蒸汽法適用於較深的鑽孔。
基本介紹
- 中文名：永凍層取心
- 外文名：Permafrost coring
- 學科：水利工程
- 永凍層：砂、砂礫等透水性物質
- 性質：第四紀地層的淺部或中部
- 方法：熱水法、蒸汽法
簡介,永凍層繩索取心對沖洗液性能的要求,沖洗液配方,空氣的溫度對沖洗液溫度的影響,防止凍結石中孔壁坍塌的條件,總結,
簡介
永凍層是砂、砂礫等透水性物質，在寒冷地區凍結而成的地層。一般多覆蓋在第四紀地層的淺部或中部，堅硬、不易破碎，遇熱後即融化成鬆散的地層。常用加熱法鑽進，即向孔內加入熱水或熱蒸汽，使孔底地層融化變得鬆散，以利於套管的護孔鑽進及管內取樣。熱水法只適用於3-5m左右的淺孔施工，蒸汽法適用於較深的鑽孔。沖洗液的最佳溫度在5℃左右，並應控制所加熱水或蒸汽量。原蘇聯在永凍層中採用過無套管的施工工藝，即用劈刀將孔內岩層破碎，然後再取樣，樣品體積採用井徑儀測定或注水法測定。
永凍層繩索取心對沖洗液性能的要求
繩索取心對沖洗液性能指標要求很高，解決了沖洗液問題將利於繩索取心鑽探的推廣套用。繩索取心鑽探沖洗液應具備如下性能要求。
1.用儘量小的環空動壓，防止壓跨地層；
2.鑽桿內能實現紊流沖刷，以防內壁結垢；
3.環空流動狀態要能調節到紊流狀態，保持薄而韌的泥皮，防止坍塌及吸附卡鑽；
4.具有抑制水敏性地層的能力。
沖洗液配方
為了在凍土層地帶順利進行鑽探，保證孔壁不坍塌、不發生事故，送入孔內沖洗液介質的溫度必須低於所鑽岩石的溫度。為了降低冰點我們使用NaCI、Na2CO3鹽類可以得到低溫耐寒泥漿。
隨著鹽量的增加，泥漿的冰點降低，隨著孔深的增加，鑽頭在孔底碎岩產生的熱量，再外環空間返流的沖洗液溫度升高了。但仍低於0℃。在這種情況下，為了保證正常鑽進、孔壁不融解坍塌，沖洗液介質的溫度始終保持在-5℃。
空氣的溫度對沖洗液溫度的影響
當沖洗液在地表流動或靜止時，空氣溫度的升高，使泥漿中的初始溫度發生變化。如送到孔內泥漿接近凍結石的岩石，隨著孔深的增加，溫度的升高，上部孔段就出現孔壁失穩，導致孔內發生複雜情況，對凍結石的岩石最為不利。如果在受初始溫度影響較大的上部孔段使用下套管的方法，可防止事故發生。
防止凍結石中孔壁坍塌的條件
在凍結石的岩石中鑽進，不能使岩石的自然負溫度升高到0℃，如果使岩石中的冰狀態交接物變成液態時，孔壁就開始解凍，並失去岩石的聚散性。所以使孔壁岩石的溫度只能低於0℃，這是防止孔壁岩石解凍坍塌的必要條件。
總結
1.凍結岩石鑽進時，井內的溫度情況是選擇沖洗液性能和數量的重要依據，也是確定鑽進合理參數，避免事故的一個重要因素，沖洗液介質是保證井內溫度規程正常的關鍵。
2.凍結岩石鑽進時，井內的溫度主要取決於鑽井周圍凍結岩石的溫度及井底破碎岩石產生的熱量、數量和熱的互相轉換。
3.送到井內的沖洗液選用初始溫度應低於-2℃。
4.為了保證正常鑽進，宜使用沖洗液的溫度接近孔壁岩石的溫度，應該使用冰點低的沖洗液。
