繩索取心鉆進工藝在深孔鐵礦勘探中的應用

田合全

[摘要]針對孔深超過1300～2000m時，原有繩鉆設備、機具、工藝、技術無法達到鉆探施工的要求。為解決深度鉆孔施工難題，通過對河南省新蔡縣練村鎮豫東南平原地區深部勘探應用實例，證明該方法可有效縮短工期，提高經濟效益。

[關鍵詞]繩索取心鉆進 深孔 勘探

[中圖分類號] P62 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-7-201-1

0引言

近年來， 隨著攻深找盲，深部勘探量日益增多，勘探深度1300～2000m的地質工作已經開始，這對繩鉆隊伍來講，原有的設備、機具、工藝、技術已經無法達到鉆探施工的要求，所以鉆探工作者要為深部勘探做好技術準備工作。

1地層概況

新蔡鐵礦勘探區位于河南省新蔡縣練村鎮，鉆孔位于豫東南平原地區，勘探區地勢平坦，交通便利。地質設計鉆孔深度1380米，鉆孔上部為第四系粘土、砂層，厚度在600～650m左右，下部為基巖層。

2鉆探設備及機具的選擇

根據該區地層特點和地質要求，鉆探施工選擇主要設備和機具有：XY-6B型鉆機，NBB260/7型泥漿泵，JJ30-18mA字型鉆塔，XJS71繩索取心鉆桿1350m。雙管總成2套：∮146套管5～10m，∮114套管700m。

3深孔施工中采取的措施

3.1鉆具級配和鉆孔結構

3.1.1鉆具級配：深孔鉆探必須采用合理的鉆具級配，該鉆孔采用如下級配：（1）開孔孔徑∮152mm，鉆具級配∮152mm鉆頭+∮146導向+∮68mm鉆鋌+∮89立軸鉆桿；（2）孔徑130mm，鉆具級配∮133mm金剛石鉆頭+∮127導向+∮68mm鉆鋌+∮50鉆桿+∮89立軸鉆桿；（3）孔徑77mm，鉆具級配∮77mm鉆頭+∮71mm繩索取心鉆桿+∮89立軸鉆桿。

3.1.2鉆孔結構：

在厚覆蓋層的地層中鉆探，鉆孔結構宜采用多級，對不穩定孔段采用套管隔離，以確保繩索取心鉆進順利進行。根據本區鉆孔穿越地層特點，采用如下鉆進方法和鉆孔結構。（1）0～650m上部覆蓋層孔段：采用∮153mm非取心復合片鉆頭鉆進，當鉆至砂礫巖層鉆進困難時，更換∮133mm金剛石取心鉆頭鉆進至完整砂質泥巖30～50m后；再使用∮127mm管子順孔，通過電測井，以便掌握鉆孔彎曲及孔徑情況；然后下入∮114套管，并在孔口5～10m下入∮146套管，以防立軸下接頭敲打上部套管；在套管內下入∮50鉆桿離孔底10～20m，把鉆桿和套管接頭及立軸連接上，根據測井孔徑準確計算水泥用量，先用泥漿沖孔循環一下，然后開始連續注水泥漿封閉套管和孔壁間隙，全孔封閉套管，避免造成鉆進時套管打脫事故的發生，給下一步的施工造成困難。（2）下入∮114套管后，底部變徑采用∮94金剛石鉆頭鉆進2～3m，消除變徑臺階。（3）6800～1380m孔段：采取∮77mm繩索取心鉆進，最終達到地質目的而終孔。

3.2保證泥漿質量

使用好適巖泥漿：低粘度18～22s、低比重1.02～1.04Mpa、低切力、潤滑性好。鉆機設專人負責泥漿管理，小班應由副班長負責。負責管理泥漿人員應熟知泥漿材料的用途和性能及加量，會正確測試泥漿性能，嚴格按照配比要求調整泥漿性能。

3.3鉆進工藝

3.3.1鉆進參數

實行“雙人”看車，即：人操作鉆機，一人看管泥漿泵。合理控制鉆進技術參數：鉆壓800～1000kg，轉速150～300轉/分鐘左右，泵量80～100升/分鐘。一定要保持鉆壓穩定，不能出現忽大忽小現象，發現進尺變化及時做出判斷，調整好回次機上余尺，及時打撈內管，嚴禁連續加尺鉆進，杜絕打“懶鉆”現象，發揮繩索取心鉆進效率。

3.3.2沖洗液選擇

3.3.3鉆進方法

巖層采用繩索取心鉆進以提高鉆探效率，在鉆進過程中采取的主要技術措施如下：（1）在鉆進過程中，如果鉆壓突然增高，說明巖心充滿內管或巖心堵塞，應停止鉆進，卡斷巖心，將鉆具提離孔底。（2）當內管提升到地面后，從卡簧座或接頭處卸開，從內管取出巖心。取出巖心后，要清洗和檢查內管總成，重新組裝起來以備待用。（3）在正常水位時，將內管造成直接從孔口往鉆桿里投入，然后接好機上鉆桿，開泵用泥漿往下壓送。泵壓突然升高，表明內管總成已到位，可以開始鉆進。（4）在嚴重漏失地層鉆進時，應先往孔內注入泥漿，等液面升到正常位置后，在投放內管總成。（5）在鉆進過程中，如果泵壓頻繁升高，但打撈上來的內管既不滿又沒堵塞，說明報信壓力太低，需調整。（6）鉆進中常見故障及排除方法。在鉆進過程中，如果出現故障，應查明原因，采取措施，及時排除。

4施工中出現的問題以及對策

（1）違章操作機械設備；要增強操作人員的責任心，加強業務知識學習，提高操作人員技術水平，若出現違章操作機械設備現象，就可能造成機械、人身、孔內事故。

（2）設備已出現故障；加強鉆機的維護和保養，避免因設備經常出現故障，由于修理鉆機而影響繩鉆的正常鉆進，不能發揮繩鉆的效率，甚至易引發孔內事故。

（3）泥漿性能不好；鉆機大班設專職或兼職泥漿管理人員，每個小班要有專人負責泥漿維護和性能測試及清理巖粉，保持泥漿性能穩定，在鉆進過程中要時刻觀察泥漿出水量大小，防止發生燒鉆事故。

（4）套管易脫扣；在上部松軟不穩定地層，采用套管護壁，所下套管規格要考慮下部孔段施工遇到復雜情況，再預留一級備用孔徑的套管，上部護壁套管∮114套管要使用水泥漿進行全封閉固定，在注水泥漿時要保持連續中間不能停頓，避免影響固套管效果，防止因出現套管脫口現象，給下一步施工帶來困難。

5結論

（1）在深孔正式施工之前，要做好全方位的準備工作，準備工作應該涵蓋鉆孔深度、鉆孔方法以及護孔措施等細節， 只有完善好這些細節才能真正找到最為合適的鉆孔結構。

（2）在進入較為復雜的地質層——煤系層之后，對泥漿要進行一定的更換工作，更換的對象主要是指低固相泥漿。在深入到煤系層之后，應該盡量避免有關于提大鉆的工序，以保護煤層和孔壁的完整性，減小事故的發生效率。

（3）深孔施工技術對于施工工藝準確性以及精度的要求是相當嚴格的，因此在施工中要做好判斷以及標記等工作。

參考文獻

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