金雞窩礦區(qū)鉆探施工影響因素及質(zhì)量保證措施

李長(zhǎng)春

摘要：金雞窩礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造位于九江臺(tái)陷瑞昌-九江凹皺斷束長(zhǎng)山-城門山背斜的東斷北翼近傾伏端處。文章通過對(duì)金雞窩礦區(qū)鉆探施工中礦區(qū)地質(zhì)地層的分析，提出了為應(yīng)對(duì)復(fù)雜地層保證鉆孔質(zhì)量的一系列措施，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：金雞窩礦區(qū)；鉆孔質(zhì)量；施工影響因素；質(zhì)量保證措施；復(fù)雜地層 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：P634 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.073

1 影響鉆探施工中礦區(qū)地質(zhì)地層的因素

金雞窩礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造位于九江臺(tái)陷瑞昌-九江凹皺斷束長(zhǎng)山-城門山背斜的東斷北翼近傾伏端處，礦區(qū)地質(zhì)鉆探施工環(huán)境為復(fù)雜類型，具體影響到巖心鉆探施工難以取芯的地層是花崗閃長(zhǎng)斑巖地層和碳酸鹽巖溶地層。礦區(qū)的巖漿巖為花崗閃長(zhǎng)斑巖和石英斑巖，礦區(qū)北西大部分為賽湖水域，均被較厚的第四系全新統(tǒng)淤泥黏土、粉質(zhì)黏土、含粘土砂礫巖，上更新統(tǒng)含碎石粉質(zhì)黏土，中更系統(tǒng)粉質(zhì)黏土，碎石粉質(zhì)黏土及砂礫卵石覆蓋，礦床為斑巖型矽卡巖型銅硫礦，礦石及圍巖多呈現(xiàn)松軟、半堅(jiān)硬狀態(tài)，工程地質(zhì)條件差，地下水類型有松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖溶裂隙水，碎屑巖裂隙水，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。

1.1 花斑閃長(zhǎng)斑巖地層及施工的不穩(wěn)定性

花斑閃長(zhǎng)斑巖巖石具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶主要為斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母、鉀長(zhǎng)石和石英?；|(zhì)具微粒-細(xì)粒結(jié)構(gòu)成分，跟斑晶接近。鉀化和硅化的花斑閃長(zhǎng)斑巖樣品中有較新鮮的角閃石，斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石有較弱的絹云母化，磷灰石較為自形，顆粒較粗大，仍有少數(shù)顆粒發(fā)生溶燭現(xiàn)象?；ò唛W長(zhǎng)斑巖的內(nèi)部構(gòu)成結(jié)構(gòu)成分，它的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性以及內(nèi)部成分易于發(fā)生溶蝕現(xiàn)象，這些都會(huì)給巖心鉆探施工本身增加一定的難度。

1.2 碳酸鹽巖溶地層及施工中的未知性

碳酸鹽巖溶地層，伴有碳酸鹽巖溶裂隙水，碎屑巖裂隙水，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，有時(shí)伴有大裂隙以及空間大小未知的溶洞，給巖心鉆探施工造成了極大的困難。

2 鉆探施工中保證鉆孔質(zhì)量應(yīng)對(duì)復(fù)雜地層的措施

鉆進(jìn)中對(duì)于以上復(fù)雜地層，根據(jù)不同實(shí)際情況做好預(yù)防，認(rèn)真對(duì)待，要保證復(fù)雜地層的巖心采取率，在孔內(nèi)漏失嚴(yán)重地層、裂隙、溶洞以及不穩(wěn)定地層避免盲目，要認(rèn)真研究，區(qū)別不同情況認(rèn)真對(duì)待，做出最佳處理方案。

2.1 復(fù)雜地層鉆孔結(jié)構(gòu)的選擇

針對(duì)城門山金雞窩礦區(qū)地質(zhì)地層情況的復(fù)雜化，根據(jù)地質(zhì)工程師對(duì)鉆孔的孔深及對(duì)地層的預(yù)設(shè)計(jì)，施工方要根據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)做好對(duì)該鉆孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，這對(duì)順利完成特定鉆孔的鉆探施工至關(guān)重要。原則上鉆孔結(jié)構(gòu)孔內(nèi)套管層次，盡量簡(jiǎn)單化，針對(duì)設(shè)計(jì)的中深部及深部鉆孔情況、地質(zhì)地層復(fù)雜情況對(duì)鉆探施工中的影響，考慮鉆孔后期施工中遇到問題有一定回旋余地，選擇上一級(jí)開孔口徑，穿過第四系覆蓋層，下好第一級(jí)套管；中間一層套管要考慮到中途可能擴(kuò)孔等因素，第三層套管的底部位置一定要下到穿過地質(zhì)設(shè)計(jì)的諸如花崗閃長(zhǎng)斑巖及可能出現(xiàn)溶洞的地層。以上的情況問題的關(guān)鍵詞為開孔孔徑選擇、換徑位置、套管級(jí)配等。

2.2 孔斜的預(yù)防措施及孔深校正

孔斜的預(yù)防上最主要的一點(diǎn)是要把好開孔驗(yàn)收關(guān)，機(jī)場(chǎng)地基平整堅(jiān)固，鉆塔鉆機(jī)安裝水平，驗(yàn)收時(shí)直孔要保證天車立軸鉆孔位三點(diǎn)一線，垂直地面90度，斜孔驗(yàn)收一定要用羅盤打好立軸鉆進(jìn)方位和立軸的傾角。鉆進(jìn)中嚴(yán)格按照地質(zhì)設(shè)計(jì)要求直孔每100m或斜孔每50m測(cè)量鉆孔彎曲度參數(shù)方位角和傾角，直孔每100m或斜孔每50m、鉆孔終孔按設(shè)計(jì)要求校正孔深，確?？咨钫`差在規(guī)范范圍內(nèi)以及進(jìn)入礦層加測(cè)的要求。如果因自然因素孔斜測(cè)量在規(guī)定的整數(shù)位置超出規(guī)范，就要停止鉆進(jìn)進(jìn)行糾偏處理，方法是用螺桿鉆受控定向鉆進(jìn)工藝糾斜。

2.3 鉆進(jìn)中遇到復(fù)雜地層措施及確保巖礦心采取率問題

諸如花斑閃長(zhǎng)斑巖地層及碳酸鹽巖溶地層，施工中的不穩(wěn)定性和未知性，其中的泥頁(yè)巖、石灰?guī)r地層溶洞以及裂隙發(fā)育地層、易坍塌不穩(wěn)定地層、松散易碎不易取芯的地層、水溶以及膨脹縮徑地層等，在施工中除了影響正常鉆進(jìn)外，主要對(duì)巖心采取率有很大的影響，同時(shí)還會(huì)伴隨孔內(nèi)事故的發(fā)生。對(duì)于溶洞以及裂隙發(fā)育地層，涉及到堵漏工藝，對(duì)于易坍塌不穩(wěn)定松散易碎地層，涉及到護(hù)壁問題，對(duì)于水溶以及膨脹縮徑地層則更要在沖洗液上做功課。

施工中如遇到嚴(yán)重漏失水地層，注意泵壓表壓力變化，表上會(huì)反映出具體漏失水孔深位置。泵壓突然升高，判斷鉆頭底部水口是否因磨損變小受堵，避免燒鉆；突然泵壓表沒有壓力了，判斷鉆孔底部是否大裂隙失水，預(yù)防燒鉆等，或通過孔內(nèi)阻力判斷以及對(duì)鉆具液壓稱重，判斷是否孔內(nèi)斷鉆桿，造成孔內(nèi)假循環(huán)致使泵壓減小等。

根據(jù)施工中孔內(nèi)具體漏失孔深位置和漏失程度情況，可采用泥漿護(hù)壁或者泥漿中加入惰性材料堵漏，高分子聚合物泥漿，水泥漿堵漏；孔內(nèi)巖性穩(wěn)定的小裂隙漏失水，在孔外水源充足補(bǔ)水足以彌補(bǔ)孔內(nèi)漏失水，能夠保持一種動(dòng)態(tài)平衡，此種情況視孔深及實(shí)際情況可考慮頂漏作業(yè)。

鉆進(jìn)中對(duì)于松散地層施工以及礦層鉆進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)對(duì)礦層位置的設(shè)計(jì)，對(duì)礦層頂板、礦層及底板的控制要求，確保鉆進(jìn)中特別是礦層位置的采取率。在接近地質(zhì)設(shè)計(jì)的礦層上頂板位置、礦層位置、礦層下底板位置要控制每回次鉆進(jìn)長(zhǎng)度，注意鉆進(jìn)參數(shù)的選擇，比如鉆進(jìn)礦床為斑巖型矽卡巖型銅硫礦，要注意鉆壓和避免大泵量等。

施工中的鉆進(jìn)參數(shù)要根據(jù)鉆進(jìn)中的實(shí)際情況而定，比如根據(jù)巖層軟硬程度、完整性、碾磨性等來(lái)合理確定鉆進(jìn)參數(shù)；根據(jù)鉆速鉆壓泵量以達(dá)到最佳的鉆進(jìn)效果，在保證采取率的同時(shí)提高鉆進(jìn)效率。

2.4 鉆探施工中孔內(nèi)常見事故識(shí)別處理及預(yù)防

2.4.1 由于孔內(nèi)地層夾雜反復(fù)套管底部下方可能反復(fù)出現(xiàn)不完整的松散層改徑后的鉆進(jìn)中，孔壁不穩(wěn)定甚至在起下鉆過程中出現(xiàn)垮孔現(xiàn)象，此時(shí)泥漿護(hù)壁出現(xiàn)困難時(shí)，考慮到下面設(shè)計(jì)孔深較深，必要時(shí)可考慮起拔上級(jí)套管通徑擴(kuò)孔至完整地層，做好套管再改徑鉆進(jìn)。如果孔內(nèi)已經(jīng)有兩級(jí)套管，離地質(zhì)設(shè)計(jì)孔深下面不深，可通過泥漿護(hù)壁等方法施工到底。

2.4.2 鉆孔施工設(shè)計(jì)時(shí)，鉆孔結(jié)構(gòu)盡可能不復(fù)雜化，但考慮地質(zhì)設(shè)計(jì)地層的中深部地層的不穩(wěn)定性，終極套管可能需要下得比較深，此時(shí)套管間的連接為避免鉆進(jìn)中絲扣脫節(jié)或滑絲，連接時(shí)絲扣間除了上緊外，絲扣上要做些處理，如纏上麻繩和抹上瀝青等；兩級(jí)以上的鉆孔結(jié)構(gòu)護(hù)壁，一定要注意兩級(jí)套管間的穩(wěn)固，在孔口固定好，避免搖晃與鉆桿碰撞鉆進(jìn)中套管易反脫。

2.4.3 孔內(nèi)斷鉆桿和滑扣。

判斷斷鉆桿的情況：鉆進(jìn)中正常斷鉆桿，燒鉆時(shí)斷鉆桿，空壁卡鉆，孔內(nèi)鉆桿回車滑扣等。

處理及注意事項(xiàng)：繩索鉆桿斷鉆桿，用配套的同徑正絲公錐，錐時(shí)注意輕、慢、小壓力，避免用力過大把鉆桿口錐成喇叭口，卡鉆最好用吊錘打和砸，避免單一向上打卡死；滑扣選用絲扣好的鉆桿下去套，確認(rèn)連接后起鉆換去絲扣不好的接手。對(duì)于孔底燒鉆需要?jiǎng)佑谩?0mm反絲鉆桿繩索反絲公錐去反孔內(nèi)的正絲繩索鉆桿。動(dòng)用反絲前盡量把孔內(nèi)的內(nèi)管總成及內(nèi)管打撈上來(lái)，減少后續(xù)處理工作的麻煩。

2.4.4 鉆進(jìn)中孔內(nèi)事故的預(yù)防。鉆進(jìn)中操作者要加強(qiáng)責(zé)任心，鉆進(jìn)中注意進(jìn)尺的快慢，孔內(nèi)巖層變層，孔內(nèi)巖層的硬度變化直接反映鉆速的快慢，軟層鉆進(jìn)要適當(dāng)減壓，硬層鉆進(jìn)進(jìn)尺速度慢，要適當(dāng)加壓，考慮到鉆頭外徑大小，鉆頭大，外緣線速度大，相比之下，小口徑扭矩小，鉆頭外緣線速度小，可適當(dāng)用高速檔鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。這些在鉆進(jìn)中根據(jù)地層實(shí)際情況調(diào)節(jié)鉆進(jìn)參數(shù)，鉆壓控制以鉆進(jìn)該地層巖層適當(dāng)鉆速為宜，避免為單純追求鉆速過于盲目加大鉆壓，導(dǎo)致孔斜，斷鉆桿甚至燒鉆事故的發(fā)生。泵壓的壓力變化，隨著鉆孔深度的加深，孔底水柱的壓強(qiáng)變化直接反映在泵壓表上，孔底若地層突發(fā)性大裂隙發(fā)育，孔底漏失水，泵壓急驟減小，此時(shí)要避免燒鉆事故的發(fā)生，所以操作者眼睛不能離開泵壓表。

機(jī)臺(tái)班與班之間，班長(zhǎng)交接班一定要把本班的孔內(nèi)鉆進(jìn)情況如實(shí)交接給下一班，不能因?yàn)榭變?nèi)出現(xiàn)了問題而推卸責(zé)任，故意隱瞞事故內(nèi)情，以免延誤處理時(shí)機(jī)，造成鉆探生產(chǎn)事故和直接的經(jīng)濟(jì)損失。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）