(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210809764.X (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 青海九零六工程勘察设计院有限责 任公司 地址 810000 青海省西宁市城东区德令哈 路278号 (72)发明人 柴晓然　汪生斌　蒋巍　雷玉德　 谢振兴　彭红明　寇海聪　杨邵康　 徐媛　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 李林合 (51)Int.Cl. E21B 33/13(2006.01) E21B 49/00(2006.01)E21B 49/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种高寒复杂地层钻探施工 工艺 (57)摘要 本发明公开了一种高寒复杂地层钻探施工 工艺， 涉及隧道辅助施工领域。 包括如下步骤： 使 用冲击钻头对钻探孔设计区域冲砸 出加固孔基， 向加固孔基中倒入基于第四系全新统冰水冲积 层配制的泥浆； 冲击钻头对加固孔基进行反复冲 砸， 冲砸过程中在泥浆中加入黏土， 冲击钻头钻 透第四系全新统冰水冲 积层形成加固孔； 使用三 翼牙轮钻头对泥盆系花岗岩层进行正循环回转 钻进得到钻探孔； 向钻探孔中下入割缝滤水管和 地质探测装置进行地层岩性探测和抽水试验。 能 够减小回转钻进工艺进行时的震动， 并且能够控 制钻探孔的直径， 在满足水文地质钻探要求的情 况下， 减小钻探孔径， 从而降低融塌现象的发生。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115075770 A 2022.09.20 CN 115075770 A 1.一种高寒复杂地层钻探施工工艺， 高寒复杂地层包括第四系 全新统冰水冲积层和泥 盆系花岗岩层， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 使用冲击钻头对钻探孔设计区域冲砸出加固孔基， 向加固孔基中倒入基于第 四系 全新统冰水冲积层配制的泥浆； S2： 冲击钻头对加固孔基进行反复冲砸， 冲砸过程中在泥浆中加入黏土， 冲击钻头钻透 第四系全新统冰水冲积层形成加固孔； S3： 使用三翼 牙轮钻头对泥盆系花岗岩层进行正循环回转钻进得到钻探孔； S4： 向钻探孔中下入割缝 滤水管和地质探测装置进行地层岩性探测 和抽水试验。 2.根据权利要求1所述的高寒复杂地层钻探施工工艺， 其特征在于， 所述步骤S1中的泥 浆配制方法包括如下步骤： A1： 对钻探孔设计区域的第四系全新统冰水冲积层进行地质取样， 得到钻探孔处第 四 系全新统冰水冲积层的卵石含量ρ1和深度h1； A2： 将卵石含量ρ1、 深度h1以及泥浆温度ω代入泥浆配制模型， 得到预配制的泥浆运动 粘度 η1和泥浆黏土含量ρ2； 所述泥浆配制模型包括如下： ρ2＝β1f(ω)+β2f(h1)+β3ρ1； 其中， β1为泥浆温度对泥浆黏土含量的影响系数、 β2为深度对泥浆黏土含量的影响系 数、 β3为卵石含量对泥浆黏土含量的影响系数； β1、 β2和β3均通过对泥浆配制模型使用最小 二乘法得到； f(ω)为泥浆温度的取值 函数； f(h1)为深度的取值 函数； η0为泥浆的动力粘度； A3： 根据泥浆 运动粘度 η1和泥浆黏土含量ρ2配置泥浆。 3.根据权利要求1所述的高寒复杂地层钻探施工工艺， 其特征在于， 所述步骤S2中加固 孔的冲砸方法包括如下步骤： S21： 冲击钻头对填有 泥浆的加固孔基以冲程 k进行冲砸； S22： 冲砸过程中投入黏土， 投入的黏土与泥浆的比例为1∶ 0.8～1∶ 1.2； S23： 黏土和泥浆被冲击钻头挤压 至加固孔基的侧壁缝隙中形成加固层； S24： 根据第四系全新统冰水冲积层的卵石含量更改冲击钻头的冲程， 对加固孔基冲砸 直至穿透第四系全新统冰水冲积层形成加固孔。 4.根据权利要求3所述的高寒复杂地层钻探施工工艺， 其特征在于， 所述步骤S21中冲 程k在加固孔基的孔深为0～0.5m时， k＝0.5m； 所述步骤S24中， 加固孔基的孔深大于0.5m 后， 当第四系全新统冰水冲积层的卵石含量大于0.35时， k＝1.0m； 当第四系全新统冰水冲 积层的卵石含量小于等于 0.35时， k＝0.75m。 5.根据权利要求3所述的高寒复杂地层钻探施工工艺， 其特征在于， 还包括步骤S25： 当 加固层的壁厚L小于加固层阈值壁厚Lmin时， 返回步骤S21， 反之， 进入步骤S3； 所述加固层阈 值壁厚Lmin模型包括如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115075770 A 2其中， ρ3为加固层的黏土含量； ρ1为钻探孔处第四系全新统冰水冲积层的卵石含量； ρ'2 为投入黏土后的泥浆黏土含量； f( ρ3)为加固层的黏土含量的取值函数； h1为第四系 全新统 冰水冲积层的深度。 6.根据权利要求3所述的高寒复杂地层钻探施工工艺， 其特征在于， 所述步骤S24中对 加固孔基冲砸时， 每进尺0.5m ‑1.0m进行掏渣， 掏渣将泥浆中的含渣率降至10％以下后继续 冲砸。 7.根据权利要求4所述的高寒复杂地层钻探施工工艺， 其特征在于， 所述步骤S3中， 当 钻探孔的深度为0～230m时， 三翼牙轮钻头采用直径为Φ311.15mm的钻头； 当钻探孔的深度 大于230mm时， 三翼 牙轮钻头采用直径为Φ 215.9mm的钻头。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115075770 A 3