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【关键词】水力喷射钻孔 稠油蒸汽吞吐
本次研究及试验对象是辽河油田高3624区块的高3-6-021井。通过对高3624区块岩性、裂缝发育特征及其分布走向、储层物性等方面进行细致研究，确定钻孔方位、钻孔数量、钻孔深度、注酸类型和数量、注蒸汽量，观察联作措施后的效果，对效果进行评价。
1 水力喷射钻孔技术介绍
目前，辽河油田水力喷射钻孔技术的工艺原理：连续油管连接铣刀钻具，入井进行套管开窗，然后连续油管连接喷射工具入井进行油层喷孔的工艺，喷嘴为反冲自进设计。喷嘴工作方式为单射流破岩，非水力机械联合破岩方式，其优点是：结构简单、控制简便、成功率高、钻孔长度可达100米。
水力喷射钻孔技术从施工工序上可分为：
（1）自然伽玛校深；（2）陀螺定向；（3）套管开窗；（4）钻水泥环；
（5）油层喷孔。每孔施工时间约为15h，每孔施工周期内，连续油管下井3次，测井1～2次。
2 高3624区块开发现状2.1 高3624砂砾岩油藏介绍
试验油井位于辽河油田高3624区块，高3624区块构造上处于辽河西部凹陷西斜坡北端高升油田莲花油层鼻状构造北端，是一个南、东、西三面受断层夹持的由西南向北东倾没的断鼻构造，高点埋深1600m。构造类型为纯油藏，油层埋深1600～1850m，油层分布主要受砂体分布控制，为一构造岩性油藏。储层岩性以厚层块状砂砾岩为主，夹薄层泥岩。据高3624井最初试油成果，原始地层压力17.5MPa（油中1800m），1750m深度温度56℃。通过观察井测压情况可知，目前地层压力在7MPa以上，试验井附近压力10MPa左右。
2.2 区块开发现状
按开发方式划分，高3624块可分为两个开发阶段：即常规开采和蒸汽吞吐开采阶段，目前全块转为捞油生产。1988年8月～1998年9月，高3624块开始蒸汽吞吐开发，至1998年9月蒸汽吞吐有效期结束，共吞吐23口井、74井次，平均单井吞吐轮次4.9轮，累计注汽22.0693×104t，阶段产油13.9057×104t，阶段产水3.7228×104m3，阶段采出程度1.81%，吞吐油汽比0.63，阶段回采水率16.9%。1998年10月～2005年12月，由于吞吐效果较差，1998年10月后该块不再进行蒸汽吞吐开采，2003年12月全块转为捞油生产。2006年1月～目前，为采取压裂改造和高压注汽提高区块储量动用阶段，开采难度逐年加大，急需改善传统开采方式，提高单井产能。
3 水力喷射钻孔与蒸汽吞吐联作方案
试验井高3-6-021井储层岩性以厚层块状砂砾岩为主，夹薄层泥岩，分析试验井与邻井同产层生产情况，认为试验井目标储层剩余油较多，结合水力喷射钻孔设备参数性能指标，分析在该试验井应用是可行的，决定进行水力喷射钻孔与蒸汽吞吐联作措施工艺试验。利用该技术喷射钻孔的定深、定向、钻深可控的优势来提高微裂缝钻遇率，改善稠油蒸汽吞吐井产层受热环境及渗流条件，扩大产层受热吞吐半径，实现周围死油区稠油得到动用，达到增加原油产量、提高单井产能的措施目的。
3.1 水力喷射钻孔方案3.1.1？钻孔层位
筛选高3624块的某一口油井为试验井，该井位于区块中部，生产层段岩性为砂砾岩。油层物性较好，平均孔隙度21.9%，平均渗透率967×10-3μm2。碳酸岩含量极少。粒度中值为0.44mm，但分选较差，平均分选系数为1.94。为近物源浊流砂体沉积的特征。Ⅴ砂体储层以砂砾岩为主，平均孔隙度为22.69%，平均渗透率1282.65×10-3μm2；Ⅵ砂体储层以砂砾岩为主，平均孔隙度为19.92%；平均渗透率867.92×10-3μm2。
3.1.2？钻孔位置
根据地层倾角、倾向以及油井井斜数据，确定钻孔方位主要沿平行地层等高线方向，这种方法适合油层上下较厚的油层，孔轨迹在同一个油层延伸，同时根据油层厚度和实际钻孔深度进行钻孔方位微调，从该井测井曲线对比综合分析L5+6层位的2#、3#两个层钻孔增产效果会更好。
？3.1.3？钻孔方位
通过分析试验井与邻井同产层生产情况，认为试验井24.6o、221o方位剩余油较多，优选为该试验的钻孔方位。
3.1.4？布孔数量
该井所选2#小层为物性较好的含油层段，单层厚度56.6m，3#小层厚度13.4m，2#小层布孔密度为1孔/7.07m，3#小层布孔密度为1孔/13.4m，设计对2个小层完成9个钻孔，自下而上逐孔实施。
3.1.5？钻孔长度
考虑小层单层厚度较厚，井间距较长，产层无底水，井间距离170m，因此，设计钻孔长度为100m。
3.2 防膨酸化蒸汽吞吐方案3.2.1？防膨方案
粘土稳定剂由有机聚季铵、非离子表面活性剂及无机物复合而成。
（1）按处理半径计算，按照处理半径2.4m计算，药剂浓度1%，施工剂量24.4t。
（2）按注汽量计算
设计注汽量按3000t，防膨剂使用浓度按1%计算，则试验井防膨剂用量为30t。
（3）施工要求：正注粘土防膨剂30t，正替清水10m3，压力控制在20MPa。3.2.2？酸化解堵方案
（1）药剂用量：酸化药剂的主要成分为有机酸、盐酸、氟盐、缓蚀剂和表面活性剂等。酸化目的层为2#：3#小层，井段1651.5-1722.0m，厚度70m/2层。通过酸化，解除近井油层污染，恢复或提高地层渗透率，增加油井产能。设计向井中注入多氢酸解堵处理液185t，正替顶替液10t，排量0.6～1.5m3/min，泵压不得超过20MPa。
3.2.3？注蒸汽方案
预热地面管线10分钟，然后转入正式注汽，以较低参数注一小时，逐步提高注汽参数。采用高压小炉注汽，设计注汽量3000t，油层吸汽能力约7～9 t/h，注汽速度：192 t/ d，注汽强度：27.5t/m。
4 现场试验与效果
4.1 现场试验
5 结论
细致的地质分析、创新的联作思路、缜密的施工设计、科学合理的联作工艺选择是高3-6-21井现场试验成功的基础与保障。
水力喷射钻孔改变了传统射孔完井蒸汽腔的形态，扩大了蒸汽与地层的直接接触面积，扩大了蒸汽腔的波及体积，无论是近井地带还是远井地带均更有效的利用了蒸汽的热能，并且可在一定程度上解决因储层非均质性造成的储层动用不均的困扰。
水力喷射钻孔的成功应用可突破传统意义上的射孔完井方式，有望引起新一轮的完井方式的变革
水力喷射钻孔与蒸汽吞吐措施联作工艺技术可有效解决因近井地带污染与堵塞导致的注汽困难的难题，实现了蒸汽吞吐井间剩余油挖潜以及油井产量的提高，为辽河油田稠油开采提供新模式、新方法。
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关键词：石油产业 钻机设备 工艺研究
中图分类号：TE24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0069-01
我国在还未解放之前，其归属为半封建、半殖民状态，所以其能够拥有的制造业也是显得寥寥无几，对于石油这个产业的发展研究，更是想都不敢想的。但是，随着中国在国际中占有力以及地位的不断提升加速了各个行业的发展，这其中也包括石油产业。为了石油产业的进一步发展，所以对石油的钻采设备及工艺开发势在必行。
1 我国石油钻采设备发展历史
1.1 19世纪60年代
我国最早的石油钻采设备机械是太原矿山机器制造厂与兰州通用机器制造厂生产的，但是那个时候没有专门的钻采机械制造业。
1.2 国民时代
由于一直是在引用国外的机械设备，因此中国那个时候只有一些钻采设备修理厂。
1.3 开国以后
自从开国以后，由于国家对石油工业开发十分的重视，因此我国的石油钻采机械从那个时候才得以迅速发展起来。
2 石油的钻采设备及工艺发展的四个阶段
2.1 石油钻采设备配件的制造工艺仿制阶段
由于苏联、罗马尼亚、匈牙利等一些社会主义国家对我国的石油开发提供了大量石油钻采设备，从此为我国钻井、采油提供了物质基础。在这期间，我国国内大型机器制造厂开始仿制这些国家的石油钻采设备中的配件，当时大多数是为了及时对其进行维修。
2.2 石油钻采设备制造工艺仿制阶段
最早开始对石油钻采设备仿制的机器制造厂是上海大隆机械厂，先开始生产石油钻采机械的配件，后来成功仿制了苏联国家的泥浆泵，而且开始试着仿制其他机械。继而吸引更多的机械制造厂进行争相效仿，不仅制造了多种型号的钻采设备而且还仿制了很多质量较好的辅助设备。
2.3 我国自制研发石油钻采设备以及相关制造工艺
由于我国倡导的“独立自主，自力更生”思想，我国在石油的钻采设备上开始凭借自己国家的技术力量自主研发制造，终于通过对克拉玛依油田的By―40钻机进行技术改造，制造了起重百吨的钻机搬家专用车以及井底电动钻具。随后，很多的机械制造厂也制造出了更多关于油田开发的辅助设备。1960年由兰州石油机械研究所召开了相关协调会议，通过了我国当时第一个钻机系列的协定，这个协调会议标志着我国的石油钻采机械制造与科研进入一个全新阶段。随后渐渐制定了一些关于石油钻机的相关规定，标志着我国石油钻采制造业的兴起。
2.4 石油钻采设备制造工艺进入引进、开发、创新阶段
中国近年来实行对外开放政策，开始引入了一批国外先进的石油钻采设备，从此给我国钻采事业开发、科研等各方面带来了显著的效果。
3 我国石油钻采设备及工艺的显著效果
3.1 科研开发取得了显著的效果
例如，渤海五号以及七号自升式钻井船，都得到了我国的科技进步奖等等。
3.2 研究出新型工艺，制造出新型钻采设
具有分析三缸单作用泥浆泵，其主要设计的依据，是计算数学模型，并较好的强化了套筒滚子链条工艺，并制造出了相关辅助设备，从此为我国钻井技术水平的提高打下了基础。而且近几年来，我国生产的相关设备配件还出口国外。
3.3 石油的钻采设备零件标准化和产品系列化有了长足进展
自从1980年以后，我国的油田设备标准已过400多项（包含国家标准11项）。
3.4 石油钻采设备科研机构和教育的发展
我国各大油田都建立有相关石油钻采机械研究所以及钻进工艺研究所，而且还具备了很多各种钻采设备的试验条件，从而促进我国石油钻采设备机械制造业进一步发展。
3.5 加强各个机械制造业之间的探讨与合作
1985年在北京正式成立中国石油设备协会，从此推动我国石油设备制造业蓬勃发展。
3.6 我国制造的石油钻采设备开始出口国外
我国从1981年就开始对国外出口我国制造的石油钻采设备了。随后，越来越大的石油钻采设备系列以及相关辅助设备出口国外。
4 结语
该文对石油的钻采设备及制造工艺的发展史进行了阐述，由此可见，我国的石油业的迅速发展带动了我国石油的钻采设备及工艺的崛起，甚至令我国的钻采设备、工艺以及相关辅助设备都出口国外，得到全世界的认同，因此，我国自主研发的钻采设备、工艺以及相关辅助设备已经满足我国石油的开发需要了。
参考文献
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关键词 钻孔灌注桩；沙漠地区；成孔工艺
中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0190-02
0 引言
沙漠地区的灌注桩主要采用泥浆护壁正反循环钻成孔工艺，但该工艺具有泥皮厚、沉渣大、进入中风化岩层钻进困难等缺陷。本文根据某工业项目地质特点，分析钻孔灌注桩成孔采用反循环+旋挖复合工艺的工程实例。
1 工程概况
项目场地位于毛乌素沙漠腹地，某工业园内。场地平整，场地处于区域地质构造稳定地块，适宜建设。
1.1工程地质条件
场地原为天然荒漠草场，已基本整平。勘察期间测得地下水静止水位埋深为于0.42m~0.78m，水位标高为1281.84m~1284.02m，地下水类型为孔隙潜水与上层滞水的结合水。
1.2钻孔灌注桩设计参数
桩径800mm，桩长19m，桩端持力层为⑤中风化砂岩，桩端进入持力层深度不小于4.5m。
2常见成孔工艺介绍
适宜于本场地的常用工艺有反循环成孔、冲击成孔、机械旋挖成孔和长螺旋灌注桩等工艺。
2.1泵吸反循环成孔工艺
泵吸反循环是利用砂石泵（离心泵）的抽吸作用在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵（离心泵）排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。适用于各种砂层、砂土层、小粒径卵石等地层。反循环工艺具有护壁效果好，也有在较坚硬岩层钻进困难、泥皮厚、沉渣大等特点。
2.2机械旋挖成孔工艺
成孔设备为旋挖钻机，利用伸缩钻杆传递扭矩并带动回转钻斗、短螺旋钻头或其他作业装置进行干、湿钻进，逐次旋转、挖土、提升、卸土，反复循环作业而成孔的工法。适用于填土、粘土、粉土、砂土、卵石、风化岩等地层，旋挖成孔具有自动作业程度高、钻进动力大、工效高、成孔质量好等优点。但旋挖钻机成孔时产生的抽桶效应，孔壁处于负压状态，造成砂层极易塌孔；加之出渣方式，易造成泥浆反复冲刷孔壁，破坏泥皮，对孔壁的稳定不利，容易引起塌孔。
2.3冲击锥成孔工艺
冲击钻进成孔是采用冲击式钻机或用卷扬机带动一定质量的冲击钻头（或称为冲锥），在一定的高度内周期性地作自由落体运动，冲击破碎岩层或冲挤土层形成桩孔，再用捞渣筒或泥浆循环等方法将岩屑钻渣排出的成孔方法。适用于地下水位以下的各类土层、砂砾卵石层、漂砾层、风化岩、软质岩等地层。该工艺特别适合穿透坚硬地层，同样存在冲击过程中易造成孔位偏离、桩孔倾斜、混凝土充盈系数大、文明施工差等缺点。
2.4长螺旋钻孔灌注桩工艺
长螺旋钻孔灌注桩是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提升钻头直至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混凝土桩体，形成钢筋混凝土灌注桩。适用于各种土层、砂层、小粒径卵石层等地层，具有工效显著、成孔质量好、桩身混凝土完整性好、承载力高、施工现场文明等优点，同样具有耗电量大、坚硬岩层钻进困难等缺点。
3 施工工艺选择
3.1地质条件分析
1）地下水埋藏浅，现场实际水位位于地表下1m处，含水量大，由于砂层透水性强，砂层失水快，钻进时极易塌孔；
2）粉细砂层密实度不高，成孔时易塌孔；
3）中细砂层密实度较高，但其处于饱和状态，成孔时砂层一面临空，易塌孔；
4）全风化岩和强风化岩有一定强度，成孔时钻进速度较慢；
5）桩端持力层进入中风化岩不小于4.5m，成孔时钻进困难。
3.2确定成孔工艺
1）反循环工艺在砂层中成孔应用比较成熟。受动力不足影响，在较硬岩层中钻进困难，费时费力；
2）旋挖工艺在砂层中成孔易塌孔，但旋挖钻机动力大，在岩层中成孔相对较快；
3）冲击锥工艺能在砂层、岩层中成孔，但该工艺施工速度慢，综合考虑工期、人员投入、成本等因素，采用该工艺性价比不高；
4）长螺旋钻孔灌注桩工艺在岩层中成孔较为困难，加之一套设备耗电量太大，不适宜采用该工艺。
4施工工艺
4.1工艺流程
施工准备桩位放样泥浆制备反循环钻机钻孔旋挖钻机钻孔清孔安放钢筋笼安装导管二次清孔水下灌注混凝土拆卸导管成桩。
4.2主要操作要点
1）埋设护筒
规格：直径1m，高度2m，护筒顶高于地面1m。主要起控制桩位、防止孔口坍塌、抬高孔内水头等作用。
2） 泥浆制备
现场开挖2个尺寸为8m×3m×1m的泥浆池，使用钠基膨润土、烧碱、纤维素和水配置泥浆，泥浆比重控制在1.3左右。
3） 钻孔
反循环成孔作业时首先启动砂石泵，形成正常循环后，再启动钻机；钻进中根据进尺情况和砂石泵的排水量、出渣量，控制钻进速度。钻进至强风化岩时改用旋挖钻机成孔。
旋挖钻机作业时采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重的办法成孔；提钻时先静置1分钟左右再慢速提钻，以防负压增大吸垮孔壁和泥浆冲刷孔壁；旋挖钻机每次提升出渣后，及时补充泥浆，成孔完成后要保持泥浆水头。
4）制安钢筋笼
钢筋笼设置保护层垫块，防止挂碰孔壁引起塌孔。沿钢筋笼每隔2m放置一组，每组设置4个，等间距布置。
钢筋笼安放时对准孔位，入孔时居中，防止碰撞孔壁。
5） 水下灌注混凝土
混凝土进场后先检查塌落度，合格后方可使用。灌注时初灌量必须保证导管埋入混凝土不小于1m，混凝土应连续灌注，中途严禁停止。灌注过程中安排专人实时测量混凝土面的位置，及时调整导管埋深，导管埋深控制在2m~6m之间，严禁导管提出混凝土面。为防止钢筋笼上浮，当孔内混凝土顶面接近钢筋笼时，放慢灌注进度，孔内混凝土面进入钢筋笼底面4m以上后，提升导管，使导管底口高于钢筋笼底面后，回复正常灌注速度。
5结论
在沙漠地区进行钻孔灌注桩施工需综合考虑水文地质条件、工期要求、人力投入、成本、临电负荷、运输成本等各方面因素，选取最佳的施工工艺，才能取得理想的综合效益。
参考文献
[1]史佩栋。实用桩基工程手册（桩和桩基础手册）[M].北京：人民交通出版社，2008.
[2]建筑桩基技术规范（JKJ94-2008）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
关键词：钻孔灌注桩，碎石粘土层，成桩
钻孔灌注桩技术，因其对各种土层的适应性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点，在工程中得到了广泛应用。钻孔灌注桩对于一般粘性土、填土、淤泥质土及砂土等，穿越方便，成孔效果较好，而对于碎石粘土则不宜采用。本文就钻孔灌注桩穿越碎石粘土层的工程实例进行分析，对穿越该类土的设计施工提出一些看法， 科技论文。
1.工程地质概况及试桩情况
某建筑工程，四层框架结构，建筑物总高度为17.2m，跨度9m，楼面设备荷载最大为14kN/m2.设计最大单柱荷载为3600kN.该工程地处系旧城改造老宅基地，山脚坡积型地层。
根据工程地质勘察报告，土层分布及特征如下：①杂填土，厚3.9～4.8m；②粉质粘土，饱和，软塑，厚0.4～0.9m；③淤泥质粘土，饱和，流塑，厚0.3～6.3；④粘土，可塑～硬可塑，厚1.6～5.1m；⑤淤泥质粉质粘土，厚0～4.0m；⑥-1含砾粉质粘土，硬可塑，厚0～7.5m；⑥-2含碎石粘土，可塑～硬可塑，厚2.7～5.4m；⑦全风化泥岩，可塑，厚4.2～7.2m，⑧-1全风化炭质泥岩，饱和，可塑，厚1.6～2.2m；⑧-2强风化炭质泥岩，厚大于6.2m，未穿。根据建筑物荷载及土层分布情况，地质勘察报告建议，采用钻孔灌注桩设计，以⑧-2层为桩端持力层，桩端进入持力层深度不小于0.5m，平均桩长28m，单桩承载力标准值以φ1000钻孔灌注柱为例取2570kN.
工程施工采用10型正循环钻孔灌注桩，在钻进至17.5m深处，遇到⑥-2层土，钻机上台，无法钻入。⑥-2层土为含碎石粘土，碎石含量占5%～20%，粒径一般2～5cm，少量大于10cm.根据有关钻孔灌注桩施工经验，正循环施工工艺对于粒径不大于15cm的碎石，一般均可在泥浆中上漂排出，钻头也不至被卡死。但从冲抓清孔取出土样分析，⑥-2层土样中，碎石为坚硬的硅质岩，最大粒径40cm，冲抓4斗土中能取出10cm以上的碎石12块，小于10cm的碎石也较多，碎石强度极高，钻机无法将其磨碎上漂，钻头被卡住无法钻入。地质报告描述土层正确，但对砾碎石含量及粒径的分析偏差较大。科技论文。为取得详细资料，采用＃2钻机继续试桩，在钻至17.8m处（即⑥-2层面）时，钻杆卡死，无法钻入，经建设单位同意，停机处理。
2.处理方案及结果
根据以上情况，地质勘察、设计及施工各方进行了认真的分析探讨，归纳起来，主要有以下几点：
第一种方法：在钻至⑥-2层顶面时，改用人工挖孔进入一定深度，以该层为桩端持力层。桩下部扩底，以增加单桩承载力。该方案工期增加不多，但人工挖孔深度较大，且部分桩的直径将由φ600改为φ800.该深度单桩承载力下降较大。经计算，以φ1000桩为例，单桩承载力仅为原设计值的48%，需修改设计，将单柱单桩改为多桩承台。科技论文。且其下为软弱下卧层，厚度较大，而本层局部厚度较小，小于4倍桩径，作持力层不够理想。
第二种方法：机械钻孔与人工挖孔相结合，钻孔至⑥-2层土后，改用人工挖孔穿透此层，清孔后再打钻孔灌注桩。该方案施工组织上难度较大，工期将增加一个月，费用增加25万。
第三种方法：以⑥-2层土作为桩端持力层，改用沉管灌注桩。该方案经设计验算，⑥-2层土单桩承载力较低，改用φ426沉管灌注桩后，单桩承载力仅为300～470kN，需将原单柱单桩改为承台群桩，桩的总数将增加7倍左右，平面布桩系数较大，更改设计需要一定的时间，打桩工期因桩的数量增加不可缩短，投资额将增加37万元左右。同时，该工程地处老城区，四周均为民居，沉管灌注桩的噪音对周围居民影响很大，势必会影响工程的顺利进行，而且对沉管灌注桩来说，局部场地上的⑥-1层含砾粉质粘土沉桩较困难。
第四种方法：保持原设计不变，改进施工工艺。如采用进口的S500反循环钻机，其钻杆孔径大，吸出块石方便，钻透该层有把握，工期较快。但费用增加很大，需增加投资25万元，且目前难以组织到该机型进场。因此采用SPJ300型正循环钻机，加大钻进力度，穿透此层，但工期及费用将有所增加。
对所面临的难题，进行分析后认为，采用SPJ300型正循环钻孔工艺，钻透该层把握较大。上述几种方案中，综合各种因素考虑，方案四比较可行。原设计桩型不变，采用SPJ300型正循环钻机替代原10型钻机，加大钻杆力度，并改进钻头，采用筒体钻，增加钻头摩阻力，钻松土体，套取较大石块。根据桩径，结合采用大小直径钻头，用钻、磨、挤等方法钻进土层，将直径较大无法漂出的石块挤入桩侧土中。钻机数量由2台改为4台同时开工。经试桩，成功钻透了该土层。钻孔进尺较慢，⑥-2层土中钻进速度为50～80cm/h，一般单桩成孔时间为2～3天左右，但施工比较顺利。最后实际工期比原计划增加了20天左右，增加施工机械及人工费用约18万元。顺利完成了整个桩基工程施工。桩基施工完毕后，对其中部分桩进行了高应变动测，其余所有桩进行了低应变动测。结果表明，单桩承载力与设计要求值符合较好，桩身质量完好，达到了设计要求 .
3.几点建设
根据上述工程实践，在钻孔灌注桩的设计及施工中，除了一般的认识经验外，下面几个方面问题应引起重视。
3.1加强地质勘察报告的深度与准确度。对于含碎石粘性土的土层，由于勘探工艺的特点，要判明碎石含量及其粒径不可能十分准确。这会直接影响钻孔灌注桩的设计及施工工艺的采用，因此还要加强对同地区土质情况的调研，结合实际勘探情况，提交准确的报告，供设计与施工决策。
3.2设计时应充分考虑到碎石含量对承载力的影响。由于桩底沉渣问题制约着单桩承载力和桩身质量的稳定性，对碎石含量较多、粒径较大的土层，正循环钻孔工艺排渣能力较差，沉渣小于5cm的设计要求较难满足，特别当孔底沉渣的粒径较大，一般正循环泥浆清孔难于将其携带上来。在设计钻孔灌注桩时，必须适当考虑'施工因素'的影响。因此针对该类土层，单桩承载力设计值应适当减小。
3.3在施工上，应对相应土层的钻入难度有充分的估计，采用钻杆力度较大的机型，避免机型选择不合适造成窝工、影响工期，酿成经济损失。在机械安排及整个施工组织设计中应有足够的考虑和准备，如一般正循环清孔效果达不到要求时，或长时间清孔，孔底沉渣仍超过规定要求时，应改换清孔方式(如用风压机清孔等)，以确保设计要求的承载力。
关键字 煤田；地质钻探；相关问题；钻进工艺；钻进技术
中图分类号TD1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0089-02
随着国民经济的快速发展，我国对石油、天然气、煤炭等能源的用量需求越来越大。虽然我国矿产资源的蕴藏量丰富，但是经过多年的无限制开采已然出现疲乏状态。为了解决当前矿产资源紧缺的问题，我国正大力开展深部找矿工作。深部找矿工作比之浅层找矿更具难度，因而在技术的要求上也更加苛刻，对投资需求也更大。煤田地质钻探技术的发展对我国深部找矿工作的开展起到了极大的推动作用，我国必须要处理好与煤田地质钻探相关的各类问题，以此促进我国煤矿开采行业的进一步发展，更好的支持我国经济建设。本文首先对煤田地质钻探技术进行了分析，然后对煤田地质钻进工艺进行了阐述，接着对煤田钻探的定向钻进技术以及钻进中的问题进行了浅析。期望通过本文的分析，能够让读者的对我国煤田地质钻探工作有更加深刻的认识。
1煤田地质钻探技术
在上世纪60年代左右，煤田地质钻探主要使用的技术有钢粒钻进技术、合金钻进技术以及铁砂钻进技术，这些钻进技术的钻进效率低，若是遇到硬质岩层，其钻进速度会受到极大的限制。我国现今主要将金刚石钻进技术与绳索取芯钻进技术相结合，有效的解决了取芯率低、钻进效率低等问题，这对经济效益的提升起到了极大的促进作用。
2煤田地质钻进工艺
在煤田地质钻探中，常会遇到各种影响钻进效率的实际问题。为了解决各类实际问题，必须要因地制宜发展各种钻进工艺。较常用的钻进工艺主要有以下几点。
2.1空气泡沫钻进工艺
在干旱缺水地区进行煤田地质钻探施工中，当遇到老窟窿、空巷、采空区等地层时，常使用空气泡沫钻进工艺，它能有效的解决其他工艺中出现的地层漏失以及护壁套管等难题，对提高钻进效率有着极大的助推作用。
2.2液动冲击回转钻进工艺
当在煤田地质深层钻探施工中遇到强研磨性坚硬岩石时，可使用液动冲击回转钻进工艺。该工艺与钢粒钻进以及单纯的回转钻进工艺相比而言，在钻进速度以及降低孔斜率方面更具优势。
2.3潜孔锤反循环钻进工艺
潜孔反循环钻进工艺也是煤田地质钻探中较常用的钻进技术之一，该工艺在高水柱大背压的情况下，虽然设备性能会受到一定程度的影响，且孔深超过0.3km以后钻井效率的提升并不大，但是在浅孔钻探中的钻进效率却十分明显。
2.4定向钻进技术
当煤田地质钻探处于地质构造极为复杂的地区时，一般的钻进方法无法再满足钻进需求，此时可使用定向钻进技术。该技术主常用的造斜机具主要包括连续造斜器以及螺杆定向。定向钻进技术的应用，能够有效的解决在陡直地层找矿中遇到的各类技术难题，且中靶率极高，能够很好的满足地质钻探需求。
经过上文的分析可知，在煤田地质钻探中，确保中靶率是钻探工作的主要目标，在保证中靶率的同时还要确保不能将煤层打丢。要实现这一目标，定向钻进技术是最好的选择。在利用定向钻进技术时，再结合绳索取芯和金刚石钻进技术，还可以保证良好的岩芯采取率。
3 煤田钻探的定向钻进技术以及钻进问题
3.1煤田地质钻孔的设计
1）地层地质条件
（1）一般来说，要想明确了解矿井的地层构造、地质条件等情况，必须在钻孔设计时，对断层的参数和性质进行仔细的分析和研究，并对在钻探过程中可能会遇到的问题以及问题的处理方法进行明确；
（2）若是尚不明确煤层的地质条件，断不可冒然钻进，否则会对煤层造成损坏。此时，只能先进行试钻，在试钻的过程中总结出相应的钻进参数，并对可能遇到的钻进问题进行预测，并随时做好处理准备，尽最大可能将钻探事故率降到最低。
2）钻具级配条件
在煤田地质钻探中，常用到的钻具主要有以下几种：
（1）螺旋钻杆；
（2）使用垫叉式钻杆，并在前保直端外加专用钻铤或是扶正器等；
（3）使用外平钻杆，并在前保直端外加专用钻铤或扶正器。
在煤田地质钻探中，使用钻具时必须要重视以下几个方面的问题：
（1）在煤系地层极为复杂的情况下进行钻进工作，要力求将钻具级配设计得更为简单，如无必要，尽量少在孔内放置附属器具；
（2）若要在钻进过程中满足保直钻进的要求，就要保证钻孔间隙应尽量使用最小值。
3.2煤田地质钻进工艺的参数设计
钻进工艺参数主要有三个，即转速（n）、泵量（Q）以及钻压（P）。这三者之间相互联系，又相互影响。关于转速、泵量、钻压三者之间的配合原则有以下3种：
1）若岩石的研磨性较小，比较容易切入时，要做好排粉工作，以保证钻头的使用寿命。鉴于此种情况，可采用低钻压、高转速、大泵量参数配合原则；
2）若岩石的研磨性较大，此时可采用中泵量、大钻压、较低转速的参数配合原则，以防止切削机具过早被磨钝；
3）若岩石的研磨性处于中等，则转速、泵量、钻压的参数配合原则也宜采用上述两种情况的中间值。
3.3钻进中遇到的问题
不同煤田，其地质条件的复杂性也不完全相同，因此在钻进过程中也会遇到各种不同问题。比如煤炭突出、卡钻、缩径、钻渣堵钻、埋钻等。对于不同的孔内事故，要根据具体情况采取不同的处理措施。鉴于不同矿区地质条件的差异性极大，在钻孔设计时，必须要考虑事故出现的主要原因，并采取相应的措施防止事故的出现，在事故出现时要对其进行及时处理。
4 结论
通过本文的分析可知，定向钻进技术的中靶率极高，能够满足当前大部分煤田地质钻探的需求。再充分结合绳索取芯和金刚石钻进技术，可以大大提高岩芯采取率。由此可见，在煤田地质钻探中，充分结合多种钻进工艺，能够极大的提高煤田地质的钻探效率。因此，我国必须要重视对多种钻进工艺的综合利用。
参考文献
[1]刘强。如何加强煤田地质钻探过程的质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2012（13）.
[2]柳强，伏秀漠。煤田地质钻探深孔施工中黏附卡钻事故的处理技术[J].宁夏工程技术，2013，12（2）：163-165.
[3]陈志芳。煤田地质钻探工程岩芯编录步骤及有关注意事项[J].能源与环境，2011（5）：20-21.
关键词：桥梁桩基；旋挖钻；施工
旋挖钻成孔施工技术是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法，其是利用膨润土静态无循环泥浆护壁，直接旋挖钻斗取土，待岩土挖松后直接提钻带出孔外，并可将粒径较大的卵砾岩块等直接带出孔外。当前，随着桥梁建设的发展，桥梁基础桩基数量越来越多、桩径越来越大，施工技术难度也逐步加大，而旋挖钻施工技术因其具有成孔效率高、质量好、速度快、环保无噪音、钻机移位灵活方便、桩孔对位方便准确等优点，越来越受到施工单位的欢迎。
1 旋挖钻机成孔的工艺原理及优点
1.1 旋挖钻机成孔工艺原理
旋挖钻机成孔施工法，又称钻斗施工法，其是在钻杆柱下端连接一个可闭合开启的钻斗，钻斗底部及侧边有带耙齿的切削刀具，借助钻具自重和钻机加压力，使钻具钻齿切入地层中，动力头带动钻杆旋转，在回转力矩作用下钻头同时回转，旋转切削挖掘土层，并将切削挖掘下来的土渣纳入钻斗内。待斗内装到相当数量后，由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土。这样循环往复，不断地取土、卸土，直钻至设计深度，最终形成桩孔。
1.2 旋挖成孔工艺的主要优点
1. 钻头将破碎的岩土直接从孔内取出，成孔施工速度快（与转盘钻机相比，其速度是它的）5-10倍。
2.由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，它仅需静压泥浆护壁，且孔壁泥皮薄，有利增加桩侧摩阻力，保证桩基设计承载力，孔底沉渣少，易于清孔，故成桩质量好。
3.可采用干挖或回收泥浆，使用泥浆较少，约为正反循环钻进工艺所需泥浆的1/20～1/10，因而环境污染较小，且节省了造浆和排污费用，降低了施工成本。
4.钻孔深度可达80m以上，钻孔直径可达2.5m以上。
5.可实现多工艺钻进，特别适用于土层、砂层、胶结较松散，粒径小于10mm的卵砾石层，不适宜粒径大于10mm的卵砾石层，也不适宜施工嵌入岩石的桩。
2旋挖钻成孔施工工艺
2.1施工前，应先平整场地，软弱地基要压实，并做好场地排水，防止桩机倾斜位移。
2.2桩机就位前，应进行测量放线，即用两根互相垂直的直线相交于桩点，定出十字控制点，以确定桩位。测好的桩位必须复测，误差控制在5mm以内。
2.3 护筒埋设
1.护筒埋设由人工与旋挖机配合完成，利用旋挖钻机进行开孔，人工配合埋设护筒。
2.护筒采用钢护筒，长度4m 以内采用厚4～6 mm的钢板制作，长度大于4m 的采用厚 6～8 mm钢板制作；护筒埋置较深时，采用多节护筒连接使用，连接形式采用焊接。焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求。
3.一般情况下要求护筒厚度不低于8mm，当桩径大于1.5m时要求护筒厚度 10mm～16mm为宜；护筒长度以3m～6m为佳。
4.对于深厚杂填土的土层采用壁厚为10mm的长钢护筒穿越，由旋挖钻机将钢护筒压入土层中，护筒底埋置于稳定土层中至少0.5m；护筒顶面高出地面20 cm，内径大于钻头直径100mm，上部开设2个溢浆孔。
5.护筒的埋设应准确，护筒中心与桩位中心应一致，偏差不得大于5cm，倾斜度偏差不大于1％。
2.4 旋挖成孔
1.在旋挖钻机成孔过程中，采用静态泥浆护壁钻进工艺；泥浆的配制根据土层情况与其他泥浆护壁钻孔灌注桩相同。在配制过程中，泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4；粘度：一般地层16-22，松散易坍地层19-28；含砂率：新制泥浆不大于4%；胶体率：不小于96%；PH值：8-10。
2.一般，应根据地质情况控制进尺速度，由硬地层钻到软地层时，可适当加 速；当软地层变为硬地层时，应减速慢进；对硬塑层采用快转速钻进；砂层则采用慢转慢速钻进；钻进过程中应随时清除积土和地面散落土。
3.应严格控制钻斗的提升速度在0.75～0.85m/s，含砂土、软土的桩提升速度应小于0.75 m/s，钻斗提升速度过快，容易塌孔。
4.在钻进的过程中，随着旋挖钻进孔深的增加及泥浆损失，应及时向孔内注入泥浆，保持对孔壁的静液压力，泥浆一般应高出护筒底口lm以上。
5.成孔允许偏差：孔径：不小于设计孔径D；孔深：小于设计孔深，并进入设计土层；孔位中心≤100mm；孔深：倾斜度≤1%；沉渣厚度≤20cm。
6. 钻斗倒出的土距桩孔的最小距离应大于 6m，且应及时清除。
2.5 清孔
旋挖至设计标高后，用简式钻头在原处继续旋转数圈进行掏渣清孔。清孔速度不宜过快，并保持孔内泥浆的水头高度。下入钢筋笼后，再测孔底沉渣厚度是否超标，如超标则用吊机吊起钢筋笼，旋挖钻机进行二次清孔，直至泥浆各项指标、孔底沉渣等符合设计及规范、验标的要求为止，严禁采用加深孔底深度的方法来代替清孔。一般，清孔的质量应符合以下要求：泥浆相对密度：1.06-1.10g/cm3；含砂率＜2%；粘度18-20s；胶体率＞98%；pH值：8-10；沉渣厚度≤20cm。
2.6 钢筋笼安装
1.钢筋笼采用分节下放、孔口焊接的方式安装。
2.钢筋笼骨架外侧设置控制混凝土保护层厚度的垫块，竖向间距为2m，径向圆周不少于4处。
3.钢筋笼的吊装采用三点起吊，保持笼轴线重合；入孔时须保持垂直状态，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃动和强行冲击下放；在吊装时，先将下节笼挂在孔口，随即吊起第二节进行焊接，逐节焊接下放，各节笼焊前须对上下节主筋位置进行校正，使上下节保持垂直。
4.如节段较多时，可在现场先水平焊接两节，一起起吊，减少成孔后在孔口钢筋笼的焊接时间。
2.7 浇筑水下混凝土
钢筋笼安装完毕后，尽快下放导管浇灌混凝土。一般，混凝土应具有良好的和易性，其坍落度控制在180～220mm；首批灌注水下混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要，导管底端应距孔底30-50cm；混凝土应连续灌注，中途停顿时间不大于30min；导管埋置深度控制在2～6m；灌注的桩顶标高比设计高出0.8～1.0m。同时，在浇筑过程中要做好泥浆的回收，泥浆可循环利用，做到减少损失，保护环境。
3结束语
综上所述，旋挖钻机成孔工艺是一种较新的施工技术，具有成孔效率高、质量好、速度快、环保无噪音、钻机移位灵活方便、桩孔对位方便准确等优点，近年来在我国许多大型基础设施建设工程的施工中得到了广泛应用。
参考文献：