地质岩心钻探质量要求与保质措施探讨
发布时间：2022-01-22
[摘 要]根据工作实践，通过比较现行地质岩心钻探质量要求，分析存在问题，提出了修改建议，对保质措施及专门技术应用提出意见和看法，供相关人员借鉴和商讨。
[关键词]岩心钻探 ;质量指标 ;保质措施 ;专门技术
岩心钻探是地质勘探工作直接获取地质实物资料的重要手段，质量的好坏直接影响地质成果，质量工作首先应有严格的质量要求，作为钻孔施工过程中的控制标准和终孔后质量验收的依据，目前各行业进行岩心钻探一般以 DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》的6大质量指标作为固体矿产岩心钻探的质量要求，近年来，在实际工作中，部分单位依据 GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》中有关内容控制岩心钻探质量的验收评价工作，这2个现行标准中的某些细节不完全统一，给实际工作带来一些争议与分歧。本文力求结合实际加以比较分析，提出相应对策，以正确控制固体矿产岩心钻探钻孔质量，促进钻探技术的发展。
1 6 项质量指标及要求
DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》有关岩心钻探质量控制的6项指标为 ：岩矿心采取率、钻孔弯曲与测量间距、简易水文观测、孔深误差测量与校正、原始报表和封孔 ; GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》有关岩心钻探工程质量监控的指标为 ：岩矿心采取率要求、倾角和方位角测量要求、孔深误差验证要求、简易水文观测要求、钻孔终孔前检查、封孔要求6项 ;综合两标准指标要求主要内容表述如下。
1.1 岩矿心采取率
两标准对此条要求内容基本一致，主要为 ：一般平均岩心采取率应达到70% 以上，矿心采取率应达到80% 以上。
1.2 钻孔弯曲与测量间距
两标准对此条款中对测量间距和顶角偏斜度要求内容一致，主要为 ：直孔每钻进100 m 应测1次倾角和方位角 ;斜孔每钻进50 m 应测1次倾角和方位角 ;通常情况下，在直孔施工中每100 m 顶角偏斜不应超过2°，在斜孔施工中每100 m 顶角偏斜不应超过3°。但在 GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》中规定斜孔每钻进100 m，方位角允许偏差1°~2° ;而在 DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》中规定 ：设计或实测钻孔顶角小于或等于3° 时，每钻进100 m 测1次顶角(不测方位角);顶角大于3° 时，每钻进50 m 测1次顶角和方位角。
1.3 简易水文观测
两标准基本一致，主要为 ：每班至少观测水位1~2回次。钻进中遇有老窟、大裂隙、钻具突然下落、漏水、返水、涌水和溶洞、破碎带、气体涌出、油气显示、水温异常、严重坍塌、掉块等情况，应按要求进行记录。
1.4 孔深误差测量与校正
要求基本一致，但校正频次上 DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》规定：钻进深度达100 m 及其倍数时应校正孔深，而 GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》规定 ：直孔每钻进100 m，斜孔每钻进50 m，应验证孔深。
1.5 原始报表
GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》中无此项内容; DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》规定：原始报表包括《钻探班报表》(含《简易水文观测记录表》)、交接班记录表 ;各班应指定专人在现场及时填写原始报表，做到真实、齐全、准确、整洁。
1.6 封孔
两标准内容基本一致主要为 ：临近终孔，施工管理部门根据地质部门提供的实际钻孔柱状图和封孔要求，编写封孔设计，交机台实施。但 DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》规定：封孔后，应在孔口中心处设立水泥标志桩(用水泥固定)，而 GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》规定 ：当地质人员与水文地质人员没有提出特殊要求时，钻孔终孔后应起拔井口管，并在孔口中心处设立埋深不小于5 m 的水泥标志桩(用水泥固定)。
2 存在问题及分析
DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》是地质岩心钻探工程设计、施工、管理、检查验收等各项工作的重要依据和准则，GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》是开展固体矿产勘查各项工作及其成果验收和技术监督管理的主要依据，二者的质量指标及要求皆作为现行标准实施于钻孔施工的全过程，其内容存在的主要问题如下。
2.1 岩矿心采取率
一般规定平均岩心采取率应达到70% 以上，矿心采取率应达到80% 以上 ;现钻孔取心已普及采用绳索取心金刚石双管钻进技术，应用此项技术，按要求精心操作，可以保证采取率达到80% 以上，因此没有必要分为岩心采取率和矿心采取率，另外钻遇与本次钻孔地质目的无关的岩层应设计为不取心孔段为宜。
2.2 钻孔弯曲与测量间距
目前普遍使用绳索取心金刚石钻进技术，从钻进方法、钻具结构和钻进参数等方面都不容易造成钻孔弯曲，特别是500 m 以深孔段，造成钻孔弯曲的主要因素是地质因素，技术和工艺为次要因素，DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》对方位角只作测量要求未作偏差要求，但在 GB/T 33444— 2016《固体矿产勘查工作规范》中规定斜孔每钻进100 m，方位角允许偏差1°~2° ;此规定欠妥且目前广泛使用的磁针罗盘式测斜仪和磁针电测式测斜仪的方位角测量精度为 ±4°(个别仪器可达 ±2°)，因此允许偏差1°~2° 测量仪器亦做不到准确测量。另外是关于斜孔的定义。按 DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》中可理解为开孔顶角大于3° 时为斜孔，但在实际工作中，只要设计开孔顶角不是0°(倾角90°)，在钻前工程、设备安装和开孔操作时都是按斜孔标准进行的 ;而在《中央地质勘查基金项目预算标准》中只有开孔顶角达到5° 及以上才分档提高预算标准。
2.3 简易水文观测
用泥浆作冲洗液时，每班进行的水位观测不能真实反映地层水文情况，没有使用价值;水位深度超过一定深度(50 m)后，一种情况是钻进时还能正常循环、返水，每班进行的水位观测数据波动性大 ;另一种情况是正常钻进孔口不返水，测得的水位准确性差、波动性亦很大 ;因此，当水位超过一定深度后，每班测得的孔内水位实际应用意义不大。矿区的水文地质情况是依靠水文地质钻孔，单独测得稳定水位数据作为矿区水文观测的原始数据。
2.4 孔深误差测量与校正
规定允许误差为1‰，每钻进100 m 及其倍数时校正孔深是合理的。但在深孔特别是孔深超过1 500 m 后，用钢尺在同样情况下的不同次逐个立根(约9 m)测量仍可能出现0.5 m 以上的差别，主要原因是用钢卷尺测量时拉的松紧、顺直差别引起的。
2.5 原始报表
岩心钻探原始报表是钻孔施工过程中取得的可保留的重要资料，钻孔施工结束后能留作保留的原始资料只有岩心和原始记录，因此钻探原始报表必须作为一项质量指标进行规范、管理、验收、存档等。
2.6 封孔
确定终孔后按封孔设计实施封孔作业、按要求制作孔口标记是可以的，但在孔口中心处设立埋深不小于5 m 的水泥标志桩(用水泥固定)现场难以实施，亦无实际意义。
3 质量指标标准内容修改建议
经过上述质量指标的内容、存在问题及分析，建议修改的内容如下。
3.1 岩矿心采取率
统一规定取心孔段采取率80% 以上，地质上不需取得资料的孔段岩矿心采取率不作要求。
3.2 钻孔弯曲与测量间距
斜孔或孔斜顶角超过3° 后应测顶角的同时测量方位角，方位角允许偏差标准应根据项目地质要求和商定的取费标准制订相应的要求。
设计开孔顶角不是0°(倾角90°)的钻孔都应称为斜孔。
3.3 简易水文观测
钻孔施工过程中，用泥浆作冲洗液或孔口不返水时不需测量水位。
3.4 孔深误差测量与校正
每钻进100 m 及其倍数时校正孔深，应用精度为毫米级的激光尺测量钻杆立根长度。
3.5 原始报表
作为一项质量指标进行规范、管理、验收、存档。报表样式应按现行《地质钻探手册》中报表样式制作，现场填写。
3.6 封孔
终孔后按封孔设计书实施封孔作业并做好记录工作，封孔后作孔口标志及标记孔号等内容，然后进行孔口坐标复测并记录存档。
3.7 钻孔终孔前的工作
GB/T 33444—2016《固体矿产勘查工作规范》将钻孔终孔前的检查作为一项质量控制要求，其中的3项内容主要应由地质人员实施 ;实际上终孔前应进行测井作业对钻孔施工质量进行测试，主要内容为 ：全孔段地层分层、钻孔轴线空间轨迹(钻孔弯曲)、地下水文情况等 ;依据测井资料与施工过程质量指标实施情况对比后提出终孔前工作要求，按要求作业并符合要求后进行钻孔终止钻进后的工作。
4 对保质措施的商讨
钻孔质量情况除施工过程中钻进工艺外，地层情况是影响质量好坏的重要因素，由于地层等客观因素造成质量缺陷后而使用的质量缺陷补救和纠正措施，如固体矿产岩心钻探的补心和纠斜，除需专门的工艺技术外，需使用专门的设备、工艺过程中钻进效率极低，耗费大量的人力、财力，技术风险极高，因此不应视为正常的保质措施，而应作为专门的专业技术，在项目合同中明确单独取费的标准。除常规的保质措施外，下述几个方面的保质措施与专门技术应在项目洽谈时商讨。
4.1 岩矿心采取率
当由于地层原因造成采取率不足需补采岩矿心时，采用打分支孔甚至丛式孔来补采，这样的分支孔作为非正常钻进的专门技术对待。
4.2 防斜与纠斜
钻孔施工过程中由于钻遇地层的各向异性和岩层的不均匀性，出现钻孔轨迹偏离设计轨迹具有一定的必然性，因此根据钻遇岩层情况除严格控制钻进工艺防止孔斜外，需采取必要的防斜措施，如使用防斜钻具、井底加压等都是正常的保质措施，但孔斜超差需采用专门的纠斜措施时就不应作为质量保证措施来对待，如螺杆弯钻具钻进、连续造斜器钻进、下偏心锲造斜等，应作为专门的钻探技术另行订立合同商定费用 ;特别是深孔施工当地质要求不许偏离靶点一定距离时，在钻孔施工过程中须利用定向钻进技术使钻头沿设计钻孔轴线轨迹钻进，在小口径岩心钻探中其技术含量和成本较高，从工艺技术上讲，已不是一般的质量保证措施了，而是一项专门的工艺技术 ;其工艺应在执行 DZ/T 0227—2010《地质岩心钻探规程》的同时执行 DZ/T 0054—2014《定向钻探技术规程》，其取费应在费用预算和合同中单独列支。
4.3 孔深误差测量
钻孔施工特别是深孔施工时，应规定使用精度为毫米以上级的激光专用尺丈量钻具校正孔深，作为正常的保质措施实施。
4.4 终孔前测井
根据项目的地质要求，按钻孔施工质量要求项目进行终孔前测井工作，根据地层情况必要时需配备一定数量的无磁钻杆，以保证测井工作安全顺利进行，其费用在取费标准中应单独列项，在项目合同中应单独列支费用。
5 结束语
钻探工程是地质勘探工作中探明地下矿产资源不可缺少的工程手段 ;钻探工程质量将直接影响地质矿产资料的准确性和可靠性，因此岩心钻探质量指标要求的合理性和可执行性尤为重要，区分保证钻孔质量的一般措施和利用专门技术保证达到钻探工程质量要求，促使使用专门技术时得到合理的费用保证，是保证钻探工程专门技术能进行推广使用的有效途径，必然会推动小口径岩心钻探新技术的不断应用与创新。——论文作者：张泽国
参考文献
[1] 地质岩心钻探规程 ：DZ/T 0227—2010[S].
[2] 固体矿产勘查工作规范 ：GB/T 33444—2016[S].
[3] 王达，何远信 . 地质钻探手册 [M]. 长沙 ：中南大学出版社，2014.
