繩索取心鉆進(jìn)工藝在深孔鐵礦勘探中的應(yīng)用

田合全

[摘要]針對孔深超過1300～2000m時，原有繩鉆設(shè)備、機(jī)具、工藝、技術(shù)無法達(dá)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(zhèn)豫東南平原地區(qū)深部勘探應(yīng)用實例，證明該方法可有效縮短工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞]繩索取心鉆進(jìn) 深孔 勘探

[中圖分類號] P62 [文獻(xiàn)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(zhì)工作已經(jīng)開始，這對繩鉆隊伍來講，原有的設(shè)備、機(jī)具、工藝、技術(shù)已經(jīng)無法達(dá)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(shù)準(zhǔn)備工作。

1地層概況

新蔡鐵礦勘探區(qū)位于河南省新蔡縣練村鎮(zhèn)，鉆孔位于豫東南平原地區(qū)，勘探區(qū)地勢平坦，交通便利。地質(zhì)設(shè)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(shè)備及機(jī)具的選擇

根據(jù)該區(qū)地層特點和地質(zhì)要求，鉆探施工選擇主要設(shè)備和機(jī)具有：XY-6B型鉆機(jī)，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(jié)構(gòu)

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(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)：

在厚覆蓋層的地層中鉆探，鉆孔結(jié)構(gòu)宜采用多級，對不穩(wěn)定孔段采用套管隔離，以確保繩索取心鉆進(jìn)順利進(jìn)行。根據(jù)本區(qū)鉆孔穿越地層特點，采用如下鉆進(jìn)方法和鉆孔結(jié)構(gòu)。（1）0～650m上部覆蓋層孔段：采用∮153mm非取心復(fù)合片鉆頭鉆進(jìn)，當(dāng)鉆至砂礫巖層鉆進(jìn)困難時，更換∮133mm金剛石取心鉆頭鉆進(jìn)至完整砂質(zhì)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(nèi)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(jù)測井孔徑準(zhǔn)確計算水泥用量，先用泥漿沖孔循環(huán)一下，然后開始連續(xù)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(jìn)時套管打脫事故的發(fā)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(jìn)2～3m，消除變徑臺階。（3）6800～1380m孔段：采取∮77mm繩索取心鉆進(jìn)，最終達(dá)到地質(zhì)目的而終孔。

3.2保證泥漿質(zhì)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(jī)設(shè)專人負(fù)責(zé)泥漿管理，小班應(yīng)由副班長負(fù)責(zé)。負(fù)責(zé)管理泥漿人員應(yīng)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(yán)格按照配比要求調(diào)整泥漿性能。

3.3鉆進(jìn)工藝

3.3.1鉆進(jìn)參數(shù)

實行“雙人”看車，即：人操作鉆機(jī)，一人看管泥漿泵。合理控制鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)：鉆壓800～1000kg，轉(zhuǎn)速150～300轉(zhuǎn)/分鐘左右，泵量80～100升/分鐘。一定要保持鉆壓穩(wěn)定，不能出現(xiàn)忽大忽小現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)進(jìn)尺變化及時做出判斷，調(diào)整好回次機(jī)上余尺，及時打撈內(nèi)管，嚴(yán)禁連續(xù)加尺鉆進(jìn)，杜絕打“懶鉆”現(xiàn)象，發(fā)揮繩索取心鉆進(jìn)效率。

3.3.2沖洗液選擇

3.3.3鉆進(jìn)方法

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

4施工中出現(xiàn)的問題以及對策

（1）違章操作機(jī)械設(shè)備；要增強(qiáng)操作人員的責(zé)任心，加強(qiáng)業(yè)務(wù)知識學(xué)習(xí)，提高操作人員技術(shù)水平，若出現(xiàn)違章操作機(jī)械設(shè)備現(xiàn)象，就可能造成機(jī)械、人身、孔內(nèi)事故。

（2）設(shè)備已出現(xiàn)故障；加強(qiáng)鉆機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)，避免因設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障，由于修理鉆機(jī)而影響繩鉆的正常鉆進(jìn)，不能發(fā)揮繩鉆的效率，甚至易引發(fā)孔內(nèi)事故。

（3）泥漿性能不好；鉆機(jī)大班設(shè)專職或兼職泥漿管理人員，每個小班要有專人負(fù)責(zé)泥漿維護(hù)和性能測試及清理巖粉，保持泥漿性能穩(wěn)定，在鉆進(jìn)過程中要時刻觀察泥漿出水量大小，防止發(fā)生燒鉆事故。

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

5結(jié)論

（1）在深孔正式施工之前，要做好全方位的準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作應(yīng)該涵蓋鉆孔深度、鉆孔方法以及護(hù)孔措施等細(xì)節(jié)， 只有完善好這些細(xì)節(jié)才能真正找到最為合適的鉆孔結(jié)構(gòu)。

（2）在進(jìn)入較為復(fù)雜的地質(zhì)層——煤系層之后，對泥漿要進(jìn)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(yīng)該盡量避免有關(guān)于提大鉆的工序，以保護(hù)煤層和孔壁的完整性，減小事故的發(fā)生效率。

（3）深孔施工技術(shù)對于施工工藝準(zhǔn)確性以及精度的要求是相當(dāng)嚴(yán)格的，因此在施工中要做好判斷以及標(biāo)記等工作。

參考文獻(xiàn)

[1]梁文濤.試探繩索取心鉆進(jìn)工藝的重要性 [J].科技月刊.2008（6）：11-12 .

[2]王萍.淺議繩索取心鉆進(jìn)工藝的施工注意事項 [J].中小企業(yè)管理與科技（上半月）.2008（05）：55.

[3]何雪韻.王碧珍.深孔施工技術(shù)的要求[J].科技月刊（綜合）.2007（6）：47-48.

[4]劉志耕.李偉紅. 深孔鐵礦勘探對施工技術(shù)的要求[J].科技與發(fā)展（綜合版）.2007（4）：23-24.