礦區(qū)復(fù)雜地層鉆進護壁堵漏措施

胡 棟

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局701隊，新疆 昌吉 831100）

護壁又稱護孔。堵漏是處理沖洗液漏失的作業(yè)。對于高質(zhì)量的泥漿或沖洗液的漏失，無疑會加大鉆探成本或影響正常鉆進工作，因而鉆孔的護壁堵漏就顯得十分重要。在實際巖芯鉆探施工中經(jīng)常遇到復(fù)雜地層，裂隙大，孔壁掉塊、坍塌嚴重。沖洗液漏失嚴重，鉆頭壽命縮短，容易誘發(fā)各種事故，甚至造成鉆孔報廢。這時護壁和堵漏措施的選擇和應(yīng)用就至關(guān)重要，采取恰當?shù)拇胧┛梢杂行У姆€(wěn)定孔壁，促成順利成孔。

1 礦區(qū)鉆探施工中常用的護壁堵漏方法

（1）泥漿護壁堵漏。泥漿的護壁作用主要是泥漿具有造壁能，形成泥皮，保護孔壁。泥漿液靜壓力，可以起平衡地層壓力的作用，調(diào)節(jié)相對密度和其他性能，可起護壁堵漏作用。一些有化學(xué)處理劑的泥漿，其濾液進入地層可以減緩表面水化壓力和參透水化壓力。抑制復(fù)雜地層吸水膨脹，防止超徑、縮徑、坍塌和掉塊。泥漿的堵漏作用主要是通過泥皮和一些架橋物質(zhì)的阻塞作用，以及泥漿的性能或改進后的性能（提高泥漿的黏度）與結(jié)構(gòu)作用來堵塞漏失通道，達到堵漏的目的。泥漿對于滲漏地層具有較好的堵漏效果。

（2）灌注水泥漿護壁堵漏。水泥護壁堵漏又稱水泥灌漿，水泥灌漿是以水泥為灌漿材料進行堵漏或護壁的操作工藝技術(shù)。其工藝過程是將水泥和水按一定比例配制成水泥漿，用水泵或?qū)ｉT工具送到需灌注的坍塌或漏失孔段，將孔壁復(fù)雜的巖石膠結(jié)成一個整體或堵塞漏失通道，達到護壁或堵漏的目的。

（3）化學(xué)漿液護壁堵漏?；瘜W(xué)漿液護壁堵漏又稱化學(xué)漿液灌注，它是以有機或高分子化學(xué)物溶液為灌漿材料進行堵漏或護壁的操作工藝技術(shù)。護壁堵漏時，將配好的化學(xué)灌漿材料用專門工具送到灌注孔段，使其凝結(jié)，以達到加固孔壁、堵塞、封閉漏失通道的目的。巖心鉆探應(yīng)用的化學(xué)漿液是一種以高分子物質(zhì)為基體的、黏度低、流動性好、滲透性強的漿液，它可以人為的控制和調(diào)節(jié)固化時間，有些漿液還可以發(fā)泡膨脹。常用的有水泥、水玻璃、等。

（4）惰性材料護壁堵漏。將黏土、棉籽殼、碎云母、麻刀及碎紙片等加工成不同規(guī)格，將其中一種或幾種混合與泥漿一起灌注孔內(nèi)漏失孔段，達到堵漏的目的。

（5）套管護壁堵漏。套管護壁堵漏是向孔內(nèi)下入套管來封隔坍塌或漏失孔段。需要指出，套管底端必須安置在穩(wěn)定的巖層上，并且用黏土或水泥等材料進行封閉止水；下入套管前，要考慮保證套管的起撥回收，以降低鉆探成本。

2 施工區(qū)域概況

2016年我單位承接了新疆富蘊縣別也薩麻斯鋰礦鉆探施工任務(wù).該礦區(qū)位于新疆阿爾泰山東段富蘊縣吐爾洪鄉(xiāng)境內(nèi)地處邊陲，交通極為困難，該礦區(qū)地層較為復(fù)雜，礦區(qū)內(nèi)為海西晚期二云母花崗巖地層，僅局部有第四系冰川堆積以及殘坡積和沖積物。鑒于工程的重要性，對現(xiàn)場鉆探質(zhì)量提出了很高的要求。在鉆進100m處塌方、漏水較為嚴重，根據(jù)鉆探取芯情況，我們將100m～115m確定為塌方區(qū)域。由于現(xiàn)場施工條件受限及鉆探采用的傳統(tǒng)工藝，鉆探取芯質(zhì)量都很差，對復(fù)雜地層的結(jié)構(gòu)性狀及地質(zhì)條件無法精準的判斷。

3 鉆孔的設(shè)計

Zk-301,孔深260米，傾角75°，方位40°

3.1 地層情況

0.00m～8.50m為第四系，主要由粘土、砂石等組成。砂石為中粗粒二云母花崗巖。礫徑大小在0.5cm～1cm。

8.50m～52.60m為中粗粒二云母花崗巖：灰白色，中粗粒不等粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由：鈉長石60%～65%，石英約占20%～25%，黑云母約占10%，白云母及其他暗色礦物約占5%等礦物組成。

52.60m～62.36m為石英-鋰輝石偉晶巖：灰白-粉紅色、偉晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，巖石主要由：微斜長石約占30%～35%，鈉長石約占20%～25%，石英約占20%～25%，透明-半透明狀，塊徑1cm～3cm，鋰輝石（10%～15%）粉紅色，板狀分布，最大塊徑2cm×6cm，白云母約占5%，片狀分布，片徑0.5cm～1cm。

62.36m～95.30m為石英-白云母偉晶巖：灰白色、偉晶結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，巖石主要由：微斜長石約占35%～40%，鈉長石約占20%～25%，它行塊狀分布，塊徑1cm～2.5cm，石英約占20%～25%，透明-半透明粒狀、塊狀分布，塊徑0.5cm～2cm，白云母約占10%，鱗片狀分布，片徑1cm～3cm。巖石局部見團塊浸染狀黑色鈮鉭鐵礦，礦物集合體大小在0.2cm～0.5cm。

3.2 施工中遇到的問題

Zk-301鉆孔施工至98米處全孔漏水，120米以上孔壁不穩(wěn)定，掉塊、坍塌較為嚴重，特別是100米至115米這一段，提鉆坍塌封門，鉆頭、擴孔器、鉆具磨損嚴重，導(dǎo)致第一個鉆孔報廢。后移10米后重打。

3.3 施工方案鉆進、護壁方法的選擇

采用三徑成孔，以Ф110口徑開孔，鉆進至基巖下Ф108套管，換Ф91口徑鉆進，入完整基巖下Ф89套管，換Ф75口徑終孔。

鉆進方法：Ф110口徑以合金單管鉆進；Ф91口徑以金屬鉆頭鉆進，Ф75口徑用繩索取芯鉆進。該礦區(qū)施工的關(guān)鍵是100m至120m鉆孔的護壁，所以護壁工作必須為重點。該孔段的巖石不僅掉塊、坍塌、溶洞嚴重，鉆進至101m處，出現(xiàn)漏水、溶洞、掉塊、坍塌等現(xiàn)象，鉆進受阻。起初采用化學(xué)漿液按比例配制化學(xué)漿液進行護壁堵漏，再無效果的情況下又采取惰性材料護壁堵漏，將黏土、棉籽殼、等加工，將其中幾種混合與泥漿一起灌注孔內(nèi)漏失孔段，達到護壁堵漏的目的。在沒有效果的情況下經(jīng)反復(fù)調(diào)研論證，鉆進至105m時，最后采用水泥護壁堵漏的措施。采用水泥護孔，水泥和水按一定比例配制成水泥漿，用水泵送到需灌注的坍塌、漏失105m處孔段，將孔壁的礦物膠結(jié)成一個整體達到護壁、堵漏的目的。等72小時后水泥將101m～105m處的坍塌地層凝結(jié)繼續(xù)鉆進施工。鉆進至112m處采用同樣的方法繼續(xù)采用水泥灌注的方法等72小時后水泥將105m～112m處的坍塌地層凝結(jié)繼續(xù)鉆進施工.鉆進至118m處采用同樣的方法繼續(xù)水泥灌注等72小時后水泥將112m～118m處的坍塌地層凝結(jié)繼續(xù)鉆進施工101m～118m分別三次灌注水泥，成功穿過復(fù)雜地層。

4 效果

采用水泥灌注的護壁堵漏措施，順利完成了ZK-301鉆孔的施工，有力的保障了該項目的找礦目的。是孔內(nèi)事故大大的減少，鉆具的磨損大大減輕。

5 結(jié)語

復(fù)雜地層礦井鉆進施工非常困難，稍有疏忽就會發(fā)生孔內(nèi)事故，嚴重的導(dǎo)致鉆孔報廢。施工的主要困難就是鉆孔的護壁，選擇合理的護壁措施是鉆孔施工成孔的關(guān)鍵。在復(fù)雜地層施工時采用水泥護壁措施證明是有效果的。

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