DZ/T 0227-2010 地质岩心钻探规程

中国地质调查局地质调查技术标准中国地质调查局地质调查技术标准

中国地质调查局地质调查技术标准中国地质调查局地质调查技术标准

DD2010-01

地地质质调调查查岩岩心心钻钻探探技技术术规规程程

地地质质调调查查岩岩心心钻钻探探技技术术规规程程

（试（试行行））

（（试试行行））

中国地质调查局

2010年2月

目目次次

目目次次

前前言言1

前前言言

1范围范围1

范围范围

2规范性引用文件规范性引用文件1

规范性引用文件规范性引用文件

3基本规定3基本规定1

33基本规定基本规定

3.1钻孔口径系列1

3.2钻孔深度2

3.3岩石钻进特性2

3.4钻探方法4

4钻探工程设计4钻探工程设计5

44钻探工程设计钻探工程设计

4.1设计的基本要求5

4.2设计依据5

4.3设计编写的主要内容与要求5

5钻探设备的选择和安装5钻探设备的选择和安装9

55钻探设备的选择和安装钻探设备的选择和安装

5.1钻探设备的选择9

5.2设备安装10

5.3安装验收11

6硬质合金钻探6硬质合金钻探12

66硬质合金钻探硬质合金钻探

6.1硬质合金钻头的选择12

6.2硬质合金钻进技术参数选择12

6.3针状硬质合金钻进13

6.4硬质合金钻进注意事项13

7金刚石钻探7金刚石钻探14

77金刚石钻探金刚石钻探

7.1钻头、扩孔器磨料的选择14

7.2金刚石钻头和扩孔器的选择15

7.3金刚石钻头的合理使用16

7.4金刚石取心钻具17

7.5金刚石岩心钻进技术参数18

7.6金刚石钻进操作技术要求19

8金刚石绳索取心钻探8金刚石绳索取心钻探20

88金刚石绳索取心钻探金刚石绳索取心钻探

8.1钻头和扩孔器的选择20

I

8.2绳索取心钻具21

8.3钻探技术参数22

8.4泥浆钻进操作要求24

8.5钻杆内壁结垢防治措施24

9冲击回转钻探9冲击回转钻探24

99冲击回转钻探冲击回转钻探

9.1技术特点和适用条件24

9.2液动冲击器类型24

9.3钻探设备及附属装置的选择24

9.4液动冲击回转钻进工艺要求25

10定向钻探与定向取心10定向钻探与定向取心25

1010定向钻探与定向取心定向钻探与定向取心

10.1技术特点和适用条件25

10.2初级定向钻进26

10.3受控定向钻进26

10.4纠斜钻进27

10.5岩心定向技术28

11空气反循环取样钻探11空气反循环取样钻探28

1111空气反循环取样钻探空气反循环取样钻探

11.1技术特点和适用条件28

11.2设备的选择与配套29

11.3钻具组合29

11.4钻进工艺30

11.5空气介质种类与特性32

11.6除尘与消泡32

11.7样品的收集与缩分32

11.8常见问题的处理方法33

12冲洗液12冲洗液33

1212冲洗液冲洗液

12.1类型和应用地层33

12.2冲洗液常用材料和化学处理剂34

12.3冲洗液主要性能指标34

12.4现场冲洗液的配制与维护34

12.6防止绳索取心钻杆内壁结垢对冲洗液的性能要求35

12.7废浆处理35

13护壁和堵漏13护壁和堵漏35

1313护壁和堵漏护壁和堵漏

13.1不同地层和应力异常带的护壁措施35

II

13.2套管护壁36

13.3堵漏与止涌37

14钻孔轨迹测量14钻孔轨迹测量38

1414钻孔轨迹测量钻孔轨迹测量

14.1一般规定38

14.2钻孔轴线轨迹简便计算方法39

15孔内事故的分类和预防处理15孔内事故的分类和预防处理39

1515孔内事故的分类和预防处理孔内事故的分类和预防处理

15.1孔内事故分类39

15.2预防孔内事故的基本要求39

15.3处理孔内事故的基本要求39

15.4卡、埋、烧钻事故的预防和处理40

15.5钻具折断、脱落及跑钻事故的预防和处理41

15.6套管事故的处理42

15.7孔内落入工具物件的处理42

15.8测井事故的预防和处理43

15.9处理事故的安全规定43

16钻探工程质量16钻探工程质量43

1616钻探工程质量钻探工程质量

16.1钻孔质量要求43

16.2保证钻探工程质量的措施45

17健康17健康、安全、安全、环保、环保（HSE（HSE））管理管理46

1717健康健康、、安全安全、、环保环保（（HSEHSE））管理管理

17.1健康管理46

17.2安全管理46

17.3环境保护管理49

18生产管理18生产管理49

1818生产管理生产管理

18.1施工管理基本规定49

18.2管理制度49

19钻探施工技术档案19钻探施工技术档案52

1919钻探施工技术档案钻探施工技术档案

19.1建立钻探施工技术档案的基本要求52

19.2钻探工程技术档案基本内容52

附录附录AA（（资料性附录资料性附录）冲洗液化学处理剂）冲洗液化学处理剂、性能测试程序和配浆基本、性能测试程序和配浆基本计算计算54

附录附录AA（（资料性附录资料性附录））冲洗液化学处理剂冲洗液化学处理剂、、性能测试程序和配浆基本性能测试程序和配浆基本计算计算

A.1冲洗液化学处理剂54

A.2冲洗液主要性能测试56

A.3现场配浆、维护的基本计算57

附录附录BB（（资料性附录资料性附录）矿区钻探工程施工技术报告编写提纲）矿区钻探工程施工技术报告编写提纲59

附录附录BB（（资料性附录资料性附录））矿区钻探工程施工技术报告编写提纲矿区钻探工程施工技术报告编写提纲

III

B.1前言59

B.2矿区概述59

B.3主要钻探设备配套及现场布置59

B.4钻探工艺方法59

B.5护壁与堵漏59

B.6钻探工程质量及保证措施59

B.7科学试验与技术创新60

B.8生产组织及生产技术管理60

B.9主要经济技术指标完成情况60

IV

前前言言

前前言言

本规程是根据GB/T13908—2002《固体矿产地质勘查规范总则》及DZ/T0078—93《固体矿产

勘查原始地质编录规定》，参考矿区钻探、坑探、化探、采样、水文地质、工程地质、环境地质、勘

查工程测量等有关规范、规定，结合地质勘查单位工作经验编写而成。

本规程包括了岩心钻探工程设计的编制、钻探方法和设备选择、通用的工艺方法、冲洗介质及

施工守则、钻孔质量保证、钻探施工的人身健康、安全、环境保护和生产管理等方面的内容，是不

同领域岩心钻探工程及各种专项钻探工艺技术方法的基础性规程。

本规程总结了我国岩心钻探长期实践的丰富经验并汲取了大量技术成果，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。对于不同的勘查对象、勘查阶段、勘

查目的而有所变更的一些特殊要求和技术指标，应符合相关的规程、规范或通过协议、合同做出明

确规定。

本规程由中国地质调查局提出。

本规程由中国地质调查局归口。

本规程起草单位：中国地质科学院勘探技术研究所

本规程主要起草人：王达、赵国隆、肖亚民、陈星庆、汤松然、孙建华、张林霞、刘秀美、戴

智长。

本规程由中国地质调查局负责解释。

1

地质地质调查调查岩心钻探岩心钻探技术技术规程规程

地质地质调查调查岩心钻探岩心钻探技术技术规程规程

1范围范围

范围范围

本规程规定了钻探施工过程所有工序的技术要求及相关管理规定。

规程中对“岩心”的界定是广义的，指能采集到的各类岩石样品，即除圆柱状的岩心外，也包

括各种岩块、岩样、岩屑，故各种反循环连续取心也视为岩心钻探的范围。

本规程主要适用于地质岩心钻探，工程勘察、工程施工、水文水井钻探和油气井钻探的小口径

钻孔施工，可参照本规程。

规程适用于孔深3000m以内的钻孔施工。

2规范性引用文件规范性引用文件

规范性引用文件规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所

有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的

各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB6722爆破安全规程

GB15848铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定

GB50194建设工程施工现场供用电安全规范

GB/T3787手持式电动工具的管理、使用、检查和维修安全技术规程

GB/T5005钻井液材料规范

GB/T9151钻探工程名词术语

GB/T16950金刚石岩心钻探钻具设备

GB/T16951金刚石绳索取心钻探钻具设备

GB/T18376.2硬质合金牌号第二部分：地质、矿山工具用硬质合金牌号

AQ2004地质勘探安全规程

DZ/T0032地质勘查钻探岩矿心管理通则

DZ/T0053液动冲击回转钻探技术规程

DZ/T0054定向钻进技术规范

DZ/T0078固体矿产勘查原始地质编录规定

DZ/T0088地质钻探用钻塔系列

3基本规定3基本规定

33基本规定基本规定

3.13.1钻孔口径系列钻孔口径系列

3.13.1钻孔口径系列钻孔口径系列

地质岩心钻探口径系列是钻探工程最基础的规定，依照国际通用的标准采用R、E、A、B、N、

1

H、P、S作为代号，规格代号及对应的公称口径见表1。

表表1规格代号及对应的公称口径规格代号及对应的公称口径单位为毫米

表表规格代号及对应的公称口径规格代号及对应的公称口径

规格代号REABNHPS

公称口径303848607696122150

公称口径只代表理论钻孔口径尺寸，以便于统一钻具的规格系列，实际的钻头、扩孔器外径尺

寸可根据不同的钻进方法和地层情况在合理范围内确定。

3.2钻孔深度3.2钻孔深度

3.23.2钻孔深度钻孔深度

不同的应用领域钻孔深度的划分标准不同，地质岩心钻探钻孔深度划分见表2。本表仅适用于

地表地质钻孔深度划分，不适用于坑道内钻孔、工程地质钻孔、油气钻孔、水文地质及地热钻孔等

的深度划分。

表表2地质岩心钻孔深度2地质岩心钻孔深度分级分级单位为米

表表22地质岩心钻孔深度地质岩心钻孔深度分级分级

钻孔称谓浅孔中深孔深孔特深孔

深度范围＜300300～10001000～3000＞3000

3.3岩石3.3岩石钻进特性钻进特性

3.33.3岩石岩石钻进特性钻进特性

3.3.13.3.1岩石可钻性岩石可钻性

3.3.13.3.1岩石可钻性岩石可钻性

GB/T9151中规定，地质岩心钻探岩石可钻性是岩石被碎岩工具钻碎的难易程度，即岩石的抗

钻性能，与岩石的强度、硬度、弹塑性、研磨性和结构特征相关。

地质岩心钻探岩石可钻性分级采用综合分级法，是以岩石物理力学性质和岩石局部抗机械破碎

能力作为统一定级的基础，主要以岩石压入硬度为主，分为12个级别，见表3。

2

表表33岩心钻探岩石可钻性分级岩心钻探岩石可钻性分级

表表33岩心钻探岩石可钻性分级岩心钻探岩石可钻性分级

岩石物理力学性质钻进时效指标

岩石

统计效率

可钻摆球硬度

压入硬度m/h代表岩石举例

性级

2

别kg/mm弹跳硬质

塑性系数金刚石

次数合金

粉砂质泥岩、碳质页岩、粉砂岩、中粒砂岩、

1-4＜100＜30＞0.37＞3.90

透闪岩、煌斑岩

硅化粉砂岩、碳质硅页岩、滑石透闪岩、橄榄

590-19028-350.33-0.392.90-3.602.50大理岩、白色大理岩、石英闪长玢岩、黑色片

岩、透辉石大理岩、大理岩

黑色角闪斜长片麻岩、白云斜长片麻岩、石英

白云石大理岩、黑云母大理岩、白云岩、蚀变

6175-27534-420.29-0.352.30-3.102.00角闪闪长岩、角闪变粒岩、角闪岩、黑云石英

片岩、角岩、透辉石榴石矽卡岩、黑云白云石

大理岩

白云斜长片麻岩、石英白云石大理岩、透辉石

化闪长玢岩、混合岩化浅粒岩、黑云角闪斜长

7260-36040-480.27-0.321.90-2.601.40

岩、透辉石岩、白云石大理岩、蚀变石英闪长

玢岩、黑云母石英片岩

花岗岩、矽卡岩化闪长玢岩、石榴子矽卡岩、

石英闪长斑岩、石英角闪岩、黑云母斜长角闪

8340-44046-540.23-0.291.50-2.10岩、混合伟晶岩、黑云母花岗岩、斜长闪长岩、

斜长角闪岩、混合片麻岩、凝灰岩、混合浅粒

岩

混合岩化浅粒岩、花岗岩、斜长角闪岩、混合

闪长岩、斜长闪长岩、钾长伟晶岩、橄榄岩、

9420-52052-600.20-0.261.10-1.70

斜长混合岩、闪长玢岩、石英闪长玢岩、似斑

状花岗岩、斑状花岗闪长岩

硅化大理岩、矽卡岩、混合斜长片麻岩、钠长

斑岩、钾长伟晶岩、斜长角闪岩、鞍山质熔岩、

10500-61059-680.17-0.240.80-1.20

长英质混合岩化角闪岩、斜长岩、花岗岩、石

英岩、硅质凝灰砂砾岩、英安质角砾熔岩

11600-72067-750.15-0.220.50-0.95凝灰岩、熔凝灰岩、石英角岩、英安岩

12＞700＞70＜0.20＜0.60石英角岩、玉髓、熔凝灰岩、纯石英岩

测定岩石可钻性的方法还有微钻法、破碎比功法、切槽法等，其指标也可作为确定岩石可钻性

级别的参考。

3.3.23.3.2岩石研磨性岩石研磨性

3.3.3.3.22岩石研磨性岩石研磨性

岩石研磨性是岩石对碎岩工具的磨损能力。

岩石研磨性按标准钢杆研磨法分为三类八等；按标准金刚石杆研磨法分为三类四等，见表4。

3

表表4岩石研磨性分类4岩石研磨性分类

表表44岩石研磨性分类岩石研磨性分类

岩石研磨性测试方法

研磨性

按钢杆研磨法按金刚石杆研磨法

分类

研磨性指标研磨性指标

研磨性等级研磨性等级

mgmg

1＜5

弱研磨性1≤1.0

25～10

310～18

21.1～2.5

中等

418～30

研磨性

32.6～5.0

530～45

645～60

强研磨性760～904＞5.0

8＞90

3.3.33.3.3岩石完整程度岩石完整程度

3.3.3.3.33岩石完整程度岩石完整程度

岩石完整程度分为完整、较完整、破碎三类。

3.43.4钻探方法钻探方法

3.3.44钻探方法钻探方法

3.43.4.1.1钻探方法的主要类型钻探方法的主要类型

3.3.44.1.1钻探方法的主要类型钻探方法的主要类型

按机械碎岩方式分有回转钻探、冲击钻探、冲击回转钻探等；按碎岩工具或磨料分有钢粒钻探、

硬质合金钻探、金刚石钻探、复合片钻探、牙轮钻头钻探等；按获取岩心的方式分有提钻取心、绳

索取心、反循环连续取心取样等；按冲洗液类型分有清水钻探、泥浆钻探、空气钻探等；按冲洗液

循环方式分有正循环钻探、反循环钻探、孔底局部反循环钻探等。此外还有一些特殊的方法，如井

底动力驱动钻探、定向钻探等，也可以是上述方法的组合。

地质岩心钻探采用的主要钻探方法有硬质合金钻探、金刚石钻探（含绳索取心钻探）、复合片钻

探、冲击回转钻探、定向钻探、反循环取心取样钻探等。

3.43.4..22确定钻探方法的基本原则确定钻探方法的基本原则

3.3.44..22确定钻探方法的基本原则确定钻探方法的基本原则

a）应满足地质要求和任务书（合同）确定的施工目的；

b）在适应钻进地层特点的基础上，优先采用先进的钻探方法；

c）以高效、低耗、安全、环保为目标，保证钻探质量、降低劳动强度，争取好的经济和社会效

益；

d）适应施工区的自然地理条件。

3.43.4..33钻钻探探方法的选择方法的选择

3.3.44..33钻钻探探方法的选择方法的选择

针对主要岩层特点，依据岩石硬度、研磨性及完整程度，结合口径、钻孔深度等，选定钻探方

法。6级以下岩石可选用硬质合金钻进方法，7级以上岩石应以金刚石钻进方法为主，金刚石复合片

及聚晶金刚石钻进适用于4～7级、部分8级岩石；中深孔、深孔钻探为减少提钻次数，宜采用绳索

取心钻进方法；坚硬致密打滑岩层宜采用冲击回转钻进方法；治理孔斜及施工定向孔、多分支孔宜

采用定向钻进方法；在坚硬破碎、易于坍塌、漏失复杂地层钻进时，推荐采用空气反循环连续取心

（样）钻进方法。

4

钻进方法的选择见表5。

表表55钻进方法钻进方法的选择的选择

表表55钻进方法钻进方法的的选择选择

岩岩石硬度软中硬硬坚硬

石

特

岩石可钻性级别1～34～67～910～12

性岩石研磨性弱弱中强弱中强弱中强

钻硬质合金钻进●●●●

表镶金刚石钻进●●●●

进孕镶金刚石钻进●●●●●●●

冲击回转硬质合金钻进●●●●

方冲击回转金刚石钻进●●●●●●

聚晶、复合片钻进●●●●●

法空气潜孔锤钻进●●●●●●●

3.43.4.4.4钻探工程主要工序钻探工程主要工序

3.3.44.4.4钻探工程主要工序钻探工程主要工序

钻孔的施工过程，包括定孔位→平整场地与修筑地基→安装钻探设备及附属设备→临时设施建

造→安装验收→开孔前的准备工作→开孔及下孔口管→换径→钻进→岩矿心整理和保管→其他工作

（下套管、校正孔深、简易水文观测、钻孔弯曲测量）→终孔起拔套管→封孔→废浆处理和场地环

境恢复→钻孔验收→拆迁。

4钻探工程设计4钻探工程设计

44钻探工程设计钻探工程设计

4.1设计的基本要求4.1设计的基本要求

4.14.1设计的基本要求设计的基本要求

a)每项钻探工程施工前应进行工程设计，未经审批不得施工；

b)一个矿区若施工多个钻孔，整个矿区的钻探工程应有总体施工设计，并选择有代表性的钻孔

进行设计，孔深600m以上或地层变化较大，应进行单孔施工设计。

4.2设计依据4.2设计依据

4.24.2设计依据设计依据

a)项目的地质设计；

b)钻探工程的技术要求；

c)有关的规程、规范和标准；

d）合同或协议。

4.3设计编写的主要内容与要求4.3设计编写的主要内容与要求

4.34.3设计编写的主要内容与要求设计编写的主要内容与要求

4.3.1前言4.3.1前言

4.3.14.3.1前言前言

说明项目名称、工作性质、目的任务、工程期限及施工要求等。

4.3.24.3.2施工矿区的基本情况施工矿区的基本情况

4.3.24.3.2施工矿区的基本情况施工矿区的基本情况

4.3.2.14.3.2.1矿区地理、交通位置、矿产种类、地形地貌、当地气候等。

4.3.2.14.3.2.1

4.3.2.2矿区及矿体简要地质特征4.3.2.2；岩矿层的划分、产状；水文地质情况；地层构造、断裂、破碎

4.3.2.24.3.2.2

5

情况等。

4.3.2.34.3.2.3施工矿区岩石的主要物理机械性质及可钻性分类，包括影响钻探施工的主要地质因素、岩

4.3.2.34.3.2.3

石种类、主要矿物成分及结构、岩层倾角、软硬程度、可钻性、研磨性、节理裂隙发育程度、破碎

程度及其他可能给钻进带来的影响等。

4.3.34.3.3钻孔及钻探工作量钻孔及钻探工作量

4.3.34.3.3钻孔及钻探工作量钻孔及钻探工作量

4.3.3.14.3.3.1按勘探线及矿段，说明工程间距、钻孔布置情况及施工顺序（可附图）。

4.3.3.14.3.3.1

4.3.3.24.3.3.2按钻孔性质（勘探孔、普查孔、水文孔）列表说明各类钻孔数及工作量，见表6。

4.3.3.24.3.3.2

4.3.3.34.3.3.3列出钻孔设计孔深、开孔角度、穿矿口径、平均岩石可钻性级别见表7。

4.3.3.34.3.3.3

表表6矿区6矿区钻孔设计工作量钻孔设计工作量汇总表汇总表

表表66矿区矿区钻孔设计工作量钻孔设计工作量汇总表汇总表

矿区名称：

普查孔勘探孔水文孔……合计

钻工钻工钻工钻工钻工

设计孔深

孔作孔作孔作孔作孔作

数量数量数量数量数量

m

个m个m个m个m个m

0～100

101～300

301～600

601～1000

……

……

合计

表表77钻孔设计一览钻孔设计一览表表

表表77钻孔设计一览钻孔设计一览表表

矿区名称：

设计孔深设计角度°穿矿口径平均岩石可钻

序号孔号备注

m倾角方位角mm性级别

12345678

说明

1.备注栏内注明对钻孔的特殊要求，如电测、专门水文试验工作等；

2.平均岩石级别计算公式

各级岩石级别与岩层厚度乘积之和

平均岩石级别=─────────────────

各类岩层厚度的和

4.3.44.3.4钻探技术设计钻探技术设计

44.3.4.3.4钻探技术设计钻探技术设计

单孔设计时，推荐以下方法。

4.3.4.1钻进方法和钻具组合4.3.4.1钻进方法和钻具组合

4.3.4.14.3.4.1钻进方法和钻具组合钻进方法和钻具组合

6

a)按口径分段确定钻进方法并说明依据；

b)确定钻头类型、钻具组合及钻进技术参数；

c)制定分层钻进技术要求和措施。

4.3.4.24.3.4.2钻孔结构钻孔结构设计设计

4.3.4.24.3.4.2钻孔结构钻孔结构设计设计

a)根据地质设计要求确定相应的穿矿口径和终孔直径；

b)根据地层条件、钻孔设计深度、钻进方法、护壁措施及设备能力等因素，合理确定开孔直径、

换径次数及其深度，阐明选择钻孔结构的依据；

c)确定套管的规格、数量、下入深度和程序；

d)编制施工设计指示书，同图对照绘制地质柱状图和钻孔结构设计图见表8。

7

表表88钻孔钻孔施工施工设计设计指示书指示书

表表88钻孔钻孔施工施工设计设计指示书指示书

矿区名称：

孔号：

地质情况钻探工程设计

主要钻进参数主要质量指标

岩

序累计岩层石岩方

号岩石地层与岩性地质钻孔可钻矿顶

孔深厚度钻钻进方法转速泵量冲洗液心位主要技术措施

名称描述柱状图结构图性压采角

mm级r/minL/min取角

kN°

别率°

％

1