破碎及嚴(yán)重漏失地層巖心鉆探工程確保巖芯采取率的工藝方法

■張磊

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院　山東　臨沂　276000）

破碎及嚴(yán)重漏失地層巖心鉆探工程確保巖芯采取率的工藝方法

■張磊

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東臨沂276000）

在金屬礦區(qū)因地質(zhì)原因會(huì)存在大量破碎地層，在這種地層巖心鉆探，極易發(fā)生漏失，影響取心率。因此本文給出了一些基本的提高取心率的方法，以及針對破碎地層、嚴(yán)重漏失地層采取繩索取芯配合植物膠循環(huán)護(hù)壁取心工藝，為今后鉆井取心提供指導(dǎo)。

巖心鉆探繩索取芯破碎漏失

許多金屬礦區(qū)的礦體大都具有強(qiáng)烈的蝕變，裂隙節(jié)理發(fā)育。由于受斷裂構(gòu)造的影響，巖層具有硬、脆、碎、酥的特性。礦層大都存在于破碎帶中，礦體破碎，呈酥松塊狀和顆粒狀、粉狀及斷層泥出現(xiàn)，取芯十分困難。

為了滿足地質(zhì)要求，提高巖芯采取率，必須重視巖芯鉆探施工中巖芯采取的工作。通過幾年來的工作實(shí)踐和學(xué)習(xí)，對如何提高巖芯采取率談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

1　影響巖心采取率的因素

（1）鉆探施工工藝；（2）循環(huán)泥漿使用不科學(xué)，造成鉆孔護(hù)壁功能不強(qiáng)；（3）操作方法不當(dāng)，造成殘留巖芯過多；（4）巖石軟硬程度，構(gòu)造擠壓程度等因素；（5）管理不當(dāng)。

2　提高多金屬礦巖芯采取率的方法

2.1基本做法

巖芯采取率偏低的人為因素很多，首先要提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)職工責(zé)任心。根據(jù)地層的實(shí)際情況和地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，選擇合理的回次長度。當(dāng)巖心遇阻時(shí)可適當(dāng)活動(dòng)鉆具，無效時(shí)立即起鉆。長時(shí)間的提動(dòng)和強(qiáng)行鉆進(jìn)，可造成巖芯的互磨或沖洗液沖走鉆頭底部細(xì)顆粒巖芯，將會(huì)降低巖芯采取率。

多金屬礦的巖芯大多比較破碎，鉆進(jìn)時(shí)容易產(chǎn)生巖芯堵塞。可通過提高內(nèi)管和短節(jié)內(nèi)表面光潔度或取消短節(jié)，減少巖芯堵塞的現(xiàn)象，提高回次進(jìn)尺。

2.2沖洗液的選擇

在生產(chǎn)過程中，通過采用不同的沖洗液進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多糖類植物膠水溶液（或交聯(lián)液）具有較好的護(hù)膠作用。植物膠的交聯(lián)作用能保護(hù)軟弱破碎的巖芯，提高巖芯采取率。

在2014年我單位施工的青海同德加吾鎢金礦區(qū)巖芯鉆探施工中。施工ZK1601孔時(shí)，巖礦芯采取率不到40%，采用SM植物膠后，巖礦芯的采取率可達(dá)到95%以上。

2.3礦芯選用取樣器

現(xiàn)在新型的取樣工具不僅能采取斷裂帶硬脆碎酥礦層，也能取礦層泥、接觸帶的巖礦層；采取率高（90%以上），完整度、純潔性好，分層界面清楚。

我單位通過對幾種取樣器的使用情況比較，最后優(yōu)選出KBF-1型取芯器。它是利用孔底泵吸作用，實(shí)現(xiàn)孔底反循環(huán)的一種雙層單動(dòng)取芯工具，其特點(diǎn)是:孔的局部反循環(huán)功能較強(qiáng)；在巖芯卡持方面，適應(yīng)范圍較寬，既適應(yīng)采取完整的，也適應(yīng)采取十分破碎的巖礦芯。KBF-1型取芯器大體由泵吸、單動(dòng)和巖芯卡持三個(gè)部分組成。

鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液由鉆桿經(jīng)泵吸接頭的側(cè)孔進(jìn)人內(nèi)外管間隙到達(dá)鉆頭，一部分經(jīng)底噴鉆頭的通水孔至鉆頭外壁，然后沿鉆具與孔壁間隙上返；另一部分由內(nèi)外管間隙進(jìn)入內(nèi)管經(jīng)空心軸，推開逆止閥再由泵吸接頭的螺旋孔進(jìn)人鉆具與孔壁間隙上返，這部分流體是將破碎巖礦芯送人內(nèi)管的有益介質(zhì)，是提高鉆具采集巖芯的重要因素。

2.4繩索取芯配合植物膠循環(huán)護(hù)壁取心工藝

該方法是針對破碎地層、嚴(yán)重漏失地層最為有效的取心工藝。2014年山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院在青海同德加吾鎢金礦區(qū)巖芯施工時(shí)鉆探獲得的巖芯，獲取的巖心較為破碎，地層受構(gòu)造、地質(zhì)和工程都多方面作用，導(dǎo)致地層橫向連續(xù)性差，破碎嚴(yán)重。繩索取芯鉆進(jìn)工藝的優(yōu)越性在于對鉆桿在孔內(nèi)起到護(hù)壁作用，防止坍塌掉塊，減少了卡鉆事故；鉆進(jìn)中可及時(shí)提鉆，減少巖芯磨損，提高采取率。減少了升降鉆具的輔助時(shí)間，增加了純鉆時(shí)間，提高了效率。減少了升降鉆具次數(shù)，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了鉆探機(jī)械升降系統(tǒng)的磨損與動(dòng)力消耗。延長了提鉆間隔，減少了鉆頭碰撞及掃孔時(shí)磨損現(xiàn)象，提高了鉆頭壽命。

具體的工藝細(xì)節(jié)包括單管鉆具鉆進(jìn)施工工藝和雙管單動(dòng)鉆具鉆進(jìn)施工工藝。

單管鉆具鉆進(jìn)施工工藝：目前在勘探工地上常的施工工藝是采用Ф110mm金剛石鉆頭，清水循環(huán)鉆進(jìn)。在每個(gè)鉆進(jìn)回次結(jié)束后須將鉆頭、鉆桿連同巖芯等全部提出孔口，然后取出巖芯后再次全部下入孔內(nèi)，對于全、強(qiáng)風(fēng)化的砂巖地層其強(qiáng)度較低，其孔內(nèi)殘余巖芯或掉塊會(huì)對下部巖芯產(chǎn)生破壞，巖芯受擾動(dòng)后被研磨成為砂狀，巖芯很難提出，造成采取率極低，無法滿足技術(shù)要求，易造成地層界限劃分不清，造成誤判。

雙管單動(dòng)鉆具鉆進(jìn)施工工藝：雙管鉆具類同于單管鉆具的施工工藝，只是在鉆具部分不同，其鉆具為內(nèi)、外雙管，在鉆進(jìn)過程中外管隨同鉆桿一同轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)金剛石鉆頭切削、擠壓基巖，其內(nèi)管和巖芯則不隨其轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了巖芯的再次擾動(dòng)，但在每個(gè)鉆進(jìn)回次結(jié)束后仍須將鉆頭、鉆桿連同巖芯等全部提出孔口，然后取出巖芯后再次全部下入孔內(nèi)，其殘余巖芯或掉塊的影響也同樣會(huì)對下部巖芯產(chǎn)生破壞，不過影響程度較小。

3　幾點(diǎn)體會(huì)

目前金屬礦鉆探提高巖礦芯采取率是當(dāng)前鉆井取心工作的重點(diǎn)，為此需做出相應(yīng)的要求：

（1）提高機(jī)臺(tái)人員的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)職工責(zé)任心是提高巖芯采取率的關(guān)鍵，應(yīng)大力發(fā)展孔底反循環(huán)雙層單動(dòng)取芯工具鉆進(jìn)技術(shù)。

（2）充分利用多糖類植物膠水溶液（或交聯(lián)液），如SM植物膠和MY-IA膠聯(lián)液的護(hù)膠作用和粘彈效應(yīng)，保護(hù)巖芯，提高巖芯采取率。

（3）針對破碎及嚴(yán)重漏失地層應(yīng)積極推廣繩索取芯配合植物膠循環(huán)護(hù)壁取心工藝，以解決隨鉆取芯的問題，提高鉆探效率。

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-171-1