[发明专利]一种适用于水平钻机的原位探测工艺

权利要求书

1.一种适用于水平钻机的原位探测工艺，其采用的水平钻机包括支撑架、铠装电缆、直缆机构、送缆机构、冲洗水泵、马达、动力头、钻杆、旋转卡盘、夹持器、全面钻进钻具、原位测试装置、打捞器及推进油缸、光电滑环、数据采集装置及电脑；所述直缆机构和送缆机构固定在支撑架上；推进油缸一端与支撑架铰接，另一端通过连接块与动力头连接，动力头置于支撑架上的滑轨上，推进油缸的活塞杆伸缩能带动动力头在滑轨上移动，实现钻杆纯压入；动力头通过主动钻杆连接钻杆，驱动钻杆转动；所述铠装电缆绕在存储架上，铠装电缆的一端通过光电滑环与数据采集装置连接，数据采集装置与电脑连接；铠装电缆另一端穿过直缆机构、送缆机构、密封接头与钻杆内的打捞器连接；密封接头安装在动力头上，密封接头连通主动钻杆的内腔；坚硬岩石地层探测时，打捞器的打捞头与全面钻进钻具的捞矛头连接，松软地层探测时，打捞器的打捞头与原位测试装置的捞矛头连接，实现在贯入路径上采集地层的锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力等原位测试数据；冲洗水泵的出水口通过旋转给水装置与主动钻杆内腔连通，旋转给水装置设置在动力头上；旋转卡盘、夹持器靠近支撑架前端设置，旋转卡盘用于实现钻杆与绳索取心外管钻具之间的连接；夹持器用于对钻杆夹持固定；

包括以下步骤：

步骤1：将钻杆通过旋转卡盘旋转实现与主动钻杆连接，将铠装电缆的一端通过光电滑环与数据采集装置连接，数据采集装置与电脑连接；铠装电缆另一端穿过直缆机构、送缆机构、密封接头与钻杆内的打捞器连接，将冲洗水泵连接到动力头上；

步骤2：当地层为较软地层时，将1根带原位探测装置的内管放入绳索取心外管钻具内，通过推进油缸的活塞杆的伸出，驱动动力头在支撑架滑轨上向前移动，从而绳索取心外管钻具内的原位探测装置前端探测头压入地层在贯入路径上，原位探测装置采集地层的锥尖阻力、侧壁摩擦力、孔隙水压力等原位测试数据并通过铠装电缆传导信号到数据采集装置，通过电脑实时进行分析直至回次结束；

当地层为岩石地层时，将1根空的全面钻进钻具放入绳索取心外管钻具内，通过推进油缸的活塞杆的伸出驱动动力头在支撑架滑轨上向前移动，同时动力头回转，带动绳索取心外管钻具内的全面钻进钻具实现回转钻进，同时冲洗水泵泵出的水流经绳索取心外管钻具出水口到达孔底，对绳索取心外管钻具钻头进行冷却，并携带孔底岩粉沿钻杆和孔壁间的环状间隙上返至孔口；

步骤3：当地层为较软地层时，在该回次钻进结束后，推进油缸活塞杆停止向前移动，利用旋转卡盘拧开主动钻杆与钻杆处螺纹，推进油缸带动动力头向后移动至钻进前的位置，将被打捞器抓住的原位探测装置提至孔口，完成一次探测作业；

当地层为坚硬岩石地层时，在该回次钻进结束后，推进油缸活塞杆停止向前移动，动力头停止旋转，冲洗水泵停止泵水，此时，利用旋转卡盘拧开主动钻杆与钻杆处螺纹，推进油缸带动动力头向后移动至钻进前的位置，将被打捞器抓住的全面钻进钻具提至孔口，完成一次碎岩作业；

步骤4：在贯入地层钻杆的尾端加接一根钻杆；

步骤5：操作动力头主动钻杆与钻杆重新连接，冲洗水泵的出水口与主动钻杆内腔连通，动力头旋转钻进，对钻孔进行扫孔；

步骤6：重复步骤1-5，直至钻进到指定的探测孔深；

步骤7：回收钻杆、钻具以及探测装置。

2.根据权利要求1所述的适用于水平钻机的原位探测工艺，所述步骤2中，推进油缸推动动力头的推进力为38kN，原位探测装置的纯压入速度为20 ± 10%mm/s。

3.根据权利要求1所述的适用于水平钻机的原位探测工艺，所述步骤2中，当地层为岩石地层时，动力头的转速为300~ 1020r/min，钻进速度为4.5±2mm/s，冲洗水泵的泵量为44~ 160L/min。

4.根据权利要求1所述的适用于水平钻机的原位探测工艺，所述步骤3中，打捞器回收时，打捞器提升速度为0.9m/s。

5.根据权利要求1所述的适用于水平钻机的原位探测工艺，所述步骤5中，扫孔速度为2.5mm/s。