鑽孔是根據地質或工程要求，利用鑽探設備，在岩(土)層中鑽鑿的直徑遠小於其深度的柱形圓孔。鑽孔深入率是指鑽孔採取出的岩心長度與相應實際鑽探進尺的百分比。一個回次內的岩心採取率稱回次岩心採取率；在某一岩層內的岩心採取率稱分層岩心採取率。
基本介紹
- 中文名：鑽孔深入率
- 外文名：Drilling performance
- 學科：岩土工程
- 定義：岩心長度與孔段實際進尺之比
- 有關術語：鑽孔
- 作用：岩層地下的特徵
簡介,影響因素,鑽孔,
簡介
鑽孔深入率，有時也稱岩心採取率，是指從鑽孔中某一孔段采出的岩心長度與該孔段實際進尺的百分比，或指鑽孔實際進尺與鑽孔總長度之比。煤田地質勘探工作中，耗費大量人力、物力、財力和時間進行岩心鑽探的根本目的，就是為了保質、保量地采出岩心，作為對勘探區進行地質研究、對礦產資源進行評價及儲量計算的第一性實物資料。因此，岩心採取率是衡量鑽孔質量的一項重要指標。採取岩心的質量要求是：採取部位準確，保持岩心的代表性和儘可能高的岩心採取率。這樣，才能充分反映出所鑽岩層在地下的特徵。但是，要準確取得合乎質量、數量要求的岩心並不是輕而易舉的事，特別對一些鬆散、破碎、酥脆、易溶蝕的岩層更是困難。這就需要針對岩層的具體特點，正確選用鑽進方法和取心工具，採用合理的鑽進規程，並認真進行操作。
影響因素
岩心所處環境
在對岩石層的鑽進過程中，鑽具往往採取迴轉運動，這種快速的迴轉運動往往會產生岩石層的水平震動和離心力，當鑽具不能很好地克服摩擦阻力時，整個岩石層在橫向和縱向上都會發生強烈的振動，由於這些強烈的振動有可能會引起孔底和鑽具、孔壁和鑽具之間的劇烈振動，產生相互之間的撞擊和敲打，嚴重情況下，會造成岩心的磨損、振碎和振斷。
當鑽具鑽進岩石層的過程中，沖洗液可以通過岩石層管壁和岩心之間的細小空隙流出，使得鑽具底部的液體流動速度很高，對岩心產生巨大的衝擊，有時會將鑽具的鑽頭位置會被岩石層的岩心碎末堵塞，加劇岩心之間的相互摩擦，形成粉末狀不斷流失，造成岩心的嚴重損壞，影響了岩心採取率質量。另外，在鑽具鑽進岩石層時，岩心柱上會形成動態和靜態的液柱壓力，容易壓碎岩心在獲取岩心的過程中，鑽具中的液體柱壓力容易導致鑽頭上的岩心脫落，造成採取困難，被迫進行多次套取，這種情況會嚴重損壞岩心。
機械操作方法
岩石層的鑽進方法直接影響著岩心採取質量。例如，硬合金鑽具在採取過程中，克區岩心的性能比較穩定，鑽具不會發生劇烈振動，鑽孔和岩層壁之間的空隙較小，採取的岩心在深度和寬度上較大，抗破碎和抗磨損性能較好，可以有效地保護岩心，岩心採取比較完整。和硬合金鑽具相比，金剛鑽鑽具具有更多、更好地性能，其鑽進採取效率較高，並且能夠較高的岩心質量。不同鑽具採取方法，對於岩心採取率質量有著很大的影響，對於密度較大，硬度較強岩石層，如果採用了硬度較小的鑽具，很容易造成鑽頭嚴重變形損壞，採取的岩心質量較差對於粘性較大、比較鬆散的岩石層，如果鑽具在進人過程中，速度過快，壓力過大，很容易是鑽頭堵塞，造成鑽頭燒焦，嚴重損壞了岩心質量。
機械操作水平
在採取岩心的過程中，鑽具的鑽頭如果轉速過高，會對岩石層造成嚴重的破壞，轉速越高，鑽具所受的離心力越大，在鑽進的過程中，受到的岩層摩擦力也就越大，會導致針具發生劇烈振動，加劇的對岩心的損壞，影響岩心採取質量。如果轉速過低，採取時間過長，容易加劇對於岩心的持續破壞，因此鑽具的轉速也是影響岩心採取率質量的重要因素。鑽具結構直接影響著岩心採取率質量。如果鑽具的鑽頭直徑較大，在採取岩心過程中，抗破損能力和抗衝擊能力就越強，取出的岩心越完整，能夠保障岩心採取率質量如果鑽具的鑽頭比較尖細，雖然在鑽進過程所受的摩擦力較小，鑽進速度較快，但是不方便套取岩心，容易造成岩心的磨損。雖然鑽具的鑽頭直徑較大時，有利於岩心的完整性，但是並不是鑽頭直徑越大越好，直徑鑽頭過大，會使鑽具底部的克區面積增大，鑽具需要較大的工作壓力，鑽進過程中受到較大的摩擦力，加劇鑽具的振動，對岩心質量造成嚴重損壞。
鑽孔
根據地質或工程要求，利用鑽探設備，在岩(土)層中鑽鑿的直徑遠小於其深度的柱形圓孔。鑽孔的最上部稱孔口，鑽孔的底面稱孔底，由孔口至孔底的整個柱狀側面稱孔壁。整個鑽孔有時也稱為孔身。根據工程目的不同，鑽孔可分為地質勘探鑽孔、水文鑽孔、工程鑽孔等。
鑽孔要素：鑽孔直徑(簡稱孔徑)、鑽孔深度(簡稱孔深)、鑽孔方向是一個鑽孔的三要素。鑽孔要素取決於工程目的和施工條件。煤田地質勘探鑽孔的直徑通常在75～172mm範圍內；直徑小於75mm的稱小口徑鑽孔；直徑大於172mm的稱大口徑鑽孔或鑽井。煤田地質勘探鑽孔的深度通常不超過1500m，深度在300m以內的鑽孔稱淺孔；深度在300～800m的稱中深孔；深度超過800m的稱深孔。鑽孔方向即鑽孔軸線的指向。地面鑽孔有直孔(垂直孔)和斜孔(鑽孔軸線同鉛垂線間夾角小於45°的鑽孔)。坑道鑽孔的方向可變性很大，可以從垂直向下到垂直向上，但多數是接近水平的鑽孔。
鑽孔結構：又稱孔身結構，指鑽孔由開孔到終孔的孔徑變化。通常在施工前對鑽孔結構進行設計，即提出對整個鑽孔與一定深度相對應的孔徑變化要求，並以剖面圖的形式繪出。設計內容包括埋設孔口管的直徑及深度、開孔直徑和鑽進深度、各個需變徑孔段的直徑和鑽進深度。如須下入套管，還應繪出套管規格、下入位置、層數及固定方法，並附文字說明以及終孔直徑和終孔深度等。孔身結構剖面又稱鑽孔技術剖面，它作為《鑽孔地質技術指示書》的重要內容之一，是鑽孔施工的主要依據。設計時，綜合考慮鑽孔的工程目的、岩層特點、最大深度、合理的終孔直徑以及鑽進方法、護孔措施、設備能力等，並在滿足地質或工程要求的前提下力求簡化孔身結構；儘量縮小整個鑽孔的直徑；盡少變換孔徑，不下或少下套管，以加快鑽進速度、降低鑽探成本。常用的設計方法是先根據鑽孔工程目的及最大鑽進深度確定合理的最小終孔直徑，再據穿過的岩層性質、孔壁穩定情況及合理利用設備功率等因素，自下而上逐段推出變徑位置以及開孔直徑。對於較複雜的孔段應考慮進行技術處理或下入套管的可能，保留進行擴孔或下入套管的備用直徑，不強求簡化。
鑽孔功能：①獲取岩(煤)心、岩(煤)屑或煤層氣樣品，必要時從孔壁補取岩(煤)樣。②作為煤田測井通道，獲取岩(煤)層各種地球物理信息。③簡易觀測地下含水層水文地質動態。④有的鑽孔可探采結合，開採地下水、煤成氣，地熱等。
