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    西藏羅布莎鉻鐵礦區(qū)高海拔巨厚覆蓋層鉆探技術(shù)

    2021-06-16 12:54:58周春華譚啟奎
    鉆探工程 2021年6期
    關(guān)鍵詞:縮徑內(nèi)管鉆頭

    劉 祥,蘭 沁,許 飛,周春華,譚啟奎

    (1.成都探礦機(jī)械廠,四川 成都610083;2.四川省地礦局403地質(zhì)隊,四川 峨眉山614200)

    1 概況

    西藏羅布莎鉻鐵礦區(qū)是我國鉻鐵礦儲藏量和品位最高、全國唯一的大型鉻鐵礦區(qū)[1],位于西藏自治區(qū)東南部、桑日縣以東,距離拉薩市東南約200 km的山南地區(qū)曲松縣境內(nèi),礦區(qū)主要包括羅布莎、香卡山、康金拉3個礦化集中區(qū)段,并進(jìn)一步劃分為14個礦群。

    羅布莎鉻鐵礦區(qū)主要含礦段的海拔高度在4100~4500 m,與雅魯藏布江河谷相對高差900 m左右。礦山地表廣泛覆蓋第四系松散堆積物,覆蓋率高達(dá)80%,厚度30~150 m不等,極不均勻。該礦區(qū)已經(jīng)有數(shù)十年的開采史,淺部礦體基本被露采工程開采殆盡,原有的地貌景觀遭到了不同程度的破壞。

    為完成羅布莎礦區(qū)的深部找礦普查工作,為以后的詳查及礦產(chǎn)的開采做準(zhǔn)備,礦區(qū)持續(xù)多年開展了鉆探勘查工作。在2012-2017年間,四川省地礦局403地質(zhì)隊先后承接了28個中深鉆孔的施工任務(wù),總進(jìn)尺10811.81 m,最深鉆孔810.38 m,中深孔所在海拔4100 m左右,淺孔海拔在4600~5200 m。施工中克服了嚴(yán)重的破碎、縮徑、垮塌、漏失等鉆孔施工難題以及西藏高原氣候影響,高質(zhì)量地完成了任務(wù),平均巖(礦)心采取率超過90%,平均臺月效率達(dá)555 m。

    2 礦區(qū)地層及鉆孔設(shè)計

    2.1 礦區(qū)地層

    礦區(qū)在區(qū)域上屬于雅魯藏布江縫合帶東段的羅布莎蛇綠巖體,在大地構(gòu)造位置上,西藏羅布莎巖體位于特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造帶西藏雅魯藏布江蛇綠巖帶的東端,北鄰岡底斯-念青唐古拉構(gòu)造帶,南接喜馬拉雅構(gòu)造帶,它嚴(yán)格受雅魯藏布江深大斷裂帶的控制,巖體及其南北兩側(cè)圍巖都受到了強(qiáng)烈的構(gòu)造作用,主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造。

    沿礦區(qū)第四系分布廣泛,多見于河谷及斜坡下部地形低洼處。為松散堆積層,按成因可分為冰磧層、殘坡積層、沖洪積層、重力堆積層及湖積層[2]。殘坡積層在各礦群中均有分布;沖洪積層主要分布在溝底,少有階地沖洪積層分布;冰磧層和湖積層僅在局部地段以剝蝕殘余出現(xiàn);重力堆積層在德熱曲、龍給曲、那當(dāng)曲、康金拉河和礦區(qū)北側(cè)鄰近雅魯藏布江地段也有零星分布[3]。地區(qū)出露的地層以中-新生界為主,見有少量元古宇念青唐古拉巖群,曲德貢巖組及雅魯藏布結(jié)合帶蛇綠混雜巖,缺失古生界。除第四系外,其它各時代地層均有不同程度的變質(zhì)和變形,后期改造復(fù)雜[4]。羅布莎鉻鐵礦地質(zhì)圖見圖1。

    根據(jù)28個鉆孔的取心情況,主要有殘坡積層、斜輝輝橄巖、純橄欖巖、復(fù)成分礫巖、含礫砂巖等巖層,斷層、破碎帶、裂隙極其發(fā)育,部分巖層的水溶性、水蝕性和水敏性較嚴(yán)重,巖石可鉆性等級主要為4~8級,部分9級。

    圖1 羅布莎鉻鐵礦地質(zhì)圖[3]Fig.1 Geological map of Luobusa Chr omite Mine

    2.2 鉆孔設(shè)計

    鉆孔結(jié)構(gòu)根據(jù)地質(zhì)設(shè)計要求、地層特點(diǎn)、鉆孔深度、終孔直徑、鉆進(jìn)方法、護(hù)孔措施和設(shè)備情況及其它施工實(shí)際情況確定,主要有圖2所示的2種鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計[5]。

    圖2 鉆孔結(jié)構(gòu)Fig.2 Borehole structur e

    在香卡山礦區(qū),由于上部地層復(fù)雜,十分破碎,采用的是如圖2(a)所示的鉆孔結(jié)構(gòu),即采用?150 mm復(fù)合片開孔鉆進(jìn)穿越浮土層后下?146 mm套管封隔。換?130 mm復(fù)合片鉆進(jìn)至較穩(wěn)定地層后下?127 mm套管封隔。換?110 mm金剛石鉆進(jìn)至基巖,下?108 mm套管。然后換?96 mm金剛石鉆進(jìn)至終孔。若遇特殊情況,下?89 mm套管換?76 mm金剛石鉆進(jìn)至終孔[6]。

    在羅布莎礦區(qū)采用如圖2(b)所示的鉆孔結(jié)構(gòu),即用?130 mm復(fù)合片開孔鉆進(jìn)穿越浮土層后下? 127 mm套管封隔;換?110 mm復(fù)合片或者金剛石單管鉆進(jìn)至穩(wěn)定地層后下?108 mm套管封隔;換? 96 mm金剛石繩索取心鉆進(jìn)至基巖,下?89 mm套管;然后換?76 mm金剛石鉆進(jìn)至終孔。這種方式可以在保證安全鉆完孔的前提下盡可能地提高鉆進(jìn)效率[7-8]。

    2.3 鉆探技術(shù)質(zhì)量要求

    鉆探施工及巖心管理按合同約定執(zhí)行,其他技術(shù)要求按照《地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)規(guī)程》(DZ/T 0227-2016)、《地質(zhì)勘查鉆探巖礦心管理通則》(DZ/T 0032-92)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。具體要求如下。

    (1)巖(礦)心采取率:全孔平均采取率≮65%;礦體及礦體頂、底板3~5 m范圍內(nèi)的采取率≮80%。

    (2)鉆孔口徑要求:鉆孔終孔口徑≮75 mm。

    (3)鉆孔彎曲度測量及間距:當(dāng)鉆孔天頂角≤5°時,每100 m測量一次天頂角,不測方位角;當(dāng)鉆孔天頂角>5°時,每50 m測1次天頂角及方位角。見礦點(diǎn)及礦體鉆孔不同孔深各測量點(diǎn)實(shí)測天頂角與開孔設(shè)計天頂角之差(每100 m誤差):直孔不得超過2°,斜孔不得超過3°。

    (4)進(jìn)行簡易水文觀測與記錄。

    (5)進(jìn)行鉆孔封孔,并確保封孔質(zhì)量。

    3 施工設(shè)備

    根據(jù)鉆孔深度、終孔直徑、地層情況及礦區(qū)基本情況,施工選用的鉆機(jī)為XY-4型立軸式巖心鉆機(jī),能夠滿足1000 m以淺的巖心鉆探施工,其中終孔直徑76 mm、深度500 m以淺鉆孔選用BW-150型泥漿泵,500 m以深鉆孔選用BW-250型泥漿泵,配套柴油動力發(fā)電機(jī)[9]。設(shè)備配置情況見表1。

    表1 鉆探施工設(shè)備Table 1 Drilling equipment

    4 鉆探施工技術(shù)

    4.1 鉆進(jìn)方法

    ?150、130和110 mm采用提鉆取心鉆進(jìn)方法。?96 mm采用HQ繩索取心鉆進(jìn),?76 mm采用NQ繩索取心鉆進(jìn)[10]。

    4.2 鉆頭選型

    主要采用孕鑲金剛石鉆頭,包括熱壓和電鍍鉆頭,少量使用了PDC、硬質(zhì)合金等鉆頭。根據(jù)情況胎體硬度可選HRC20~25或HRC25~28,“打滑”地層選用硬度HRC15的尖齒鉆頭。在地層嚴(yán)重破碎并伴有縮徑地段,選用外徑76 mm鉆頭加1 mm或者加2 mm的擴(kuò)大鉆頭,胎體高度可適當(dāng)降低。改進(jìn)后減少了卡鉆、塌孔等鉆孔事故,鉆進(jìn)效果比較好[11]。使用鉆頭的主要類型參數(shù)及使用情況見表2。

    4.3 鉆進(jìn)參數(shù)

    根據(jù)使用鉆機(jī)、泥漿泵以及口徑、孔深和地層情況,上部大口徑孔段采用120~150 L/min排量、大鉆壓和低轉(zhuǎn)速的鉆進(jìn)工藝,下部小口徑孔段采用35~72 L/min排量、小鉆壓和高轉(zhuǎn)速的鉆進(jìn)工藝[12]。在該區(qū)使用的取心鉆進(jìn)工藝參數(shù)見表3。

    4.4 取心工具選型

    該礦區(qū)施工的鉆孔,淺層?150、130和110 mm口徑主要使用單動雙管取心鉆具。在深部?96 mm和?76 mm口徑,主要使用Q系列繩索取心鉆具,該鉆具單動及扶正性能良好,同心度高,有利于保證巖心采取率。為獲取高質(zhì)量巖心,在松散破碎和裂隙發(fā)育地層中,增強(qiáng)鉆頭保徑,選擇耐磨性好的卡簧,配合減少卡簧和鉆頭臺階間隙,適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速、壓力和泵量,減少回次進(jìn)尺長度和鉆進(jìn)時間。此外,在極端復(fù)雜情況下也采用了單管取心、單動雙管和跟管鉆進(jìn)等鉆具[13]。

    表2 鉆頭主要類型參數(shù)及使用情況Table 2 Parameters of the main types of drill bits and their usage

    表3 鉆進(jìn)工藝參數(shù)Table 3 Dr illing par ameter s

    4.5 孔斜預(yù)防措施

    鉆孔孔斜主要通過鉆機(jī)安裝和鉆進(jìn)工藝2個方面進(jìn)行控制[14],具體措施如下:

    (1)鉆機(jī)機(jī)場應(yīng)平整,地基應(yīng)牢固。

    (2)確保安裝質(zhì)量,安裝時認(rèn)真校對鉆機(jī)所對應(yīng)的方位、傾角,鉆塔、立軸、鉆孔位置三點(diǎn)應(yīng)在同一線上。

    (3)把好開孔關(guān),鉆桿不得有偏擺,鉆壓要均勻,要隨鉆孔加深加長巖心管。

    (4)如果遇易斜地層,必須采用防斜穩(wěn)斜的鉆具組合。

    (5)嚴(yán)格選擇沖洗液的配方,加強(qiáng)管理,保護(hù)好孔壁,防止垮塌超徑或縮徑。

    (6)合理選擇鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù),開鉆段或松散地層要輕壓慢鉆,嚴(yán)禁盲目加壓追求進(jìn)尺;鉆進(jìn)中,針對頂層進(jìn),采取吊打措施,針對順層跑,采取中壓中高轉(zhuǎn)的參數(shù)。

    (7)遇孔斜嚴(yán)重時,采用每鉆進(jìn)25 m孔段就加密測斜點(diǎn),以便及時掌握孔斜情況,及時分析,孔斜超差時應(yīng)及時采取糾斜措施。

    4.6 沖洗液配方

    主要采用低固相的粘土沖洗液,具體配方根據(jù)鉆遇地層情況進(jìn)行調(diào)整。

    (1)表層浮土層及較松散且極易垮塌地層:清水+0.1%~0.5%PHP無固相沖洗液,加入植物膠約5%。沖洗液性能:密度1.01~1.02 g/cm3,粘度22~25 s。

    (2)基巖及較穩(wěn)定常伴有縮徑、掉塊地層:清水+0.1%~0.5%PHP+3%植物膠+1%~2%腐殖酸鉀。沖洗液性能:密度1.02~1.04 g/cm3,粘度20~22 s。

    (3)斷層及破碎帶:清水+5%~10%膨潤土+0.5%純堿+0.1%~0.5%聚丙烯酰胺+2%~3%植物膠+1%~3%護(hù)壁劑。沖洗液性能:密度1.12~1.20 g/cm3,粘度24~30 s。

    4.7 護(hù)壁堵漏措施[15]

    (1)遇漏失不嚴(yán)重的情況頂漏鉆進(jìn),并從孔口倒入PHP∶高效潤滑劑為1∶1的潤滑液減振減阻。

    (2)嚴(yán)重漏失時,配801或803堵漏劑并加入鋸末、含大量纖維的牛糞進(jìn)行堵漏。(3)礦層中鉆進(jìn)堅持采用高濃度PHP沖洗液。(4)表層回填層段采用大口徑跟管鉆進(jìn)下套管封隔。

    (5)強(qiáng)風(fēng)化、松散、泥夾石地層,巖石結(jié)構(gòu)松散,遇水和在地應(yīng)力作用下膨脹導(dǎo)致縮徑,孔壁也極不穩(wěn)定,掉塊、垮塌、漏失嚴(yán)重。在鉆遇這類地層時加入護(hù)心劑,同時保證泥漿質(zhì)量,以防漏防塌為主,并加入粘土粉和加大植物膠含量對泥漿增粘加重,保證液柱壓力,盡可能減少孔內(nèi)垮塌、掉塊和縮徑。

    ①孔隙類地層:中小型孔隙采用高粘、高切泥漿鉆進(jìn);大容量型孔隙可考慮惰性材料充填和套管隔離。裂隙類地層:以水泥注漿堵漏和套管隔離為主。

    ②松散地層(如破碎帶等):其表現(xiàn)為巖石結(jié)構(gòu)松散,孔壁極不穩(wěn)定,孔壁受鉆桿柱震動沖打,液柱壓力小于地層壓力時掉塊、坍塌,沖洗液滲漏,起下鉆受阻。對這類地層主要采用優(yōu)質(zhì)泥漿鉆進(jìn),以防漏、防塌為主,必要時泥漿做增粘、加重處理,同時要保證孔內(nèi)液柱壓力,另外也可在鉆穿后用套管隔離的辦法。

    4.7.1 孔內(nèi)沖洗液漏失問題

    該礦區(qū)的破碎帶比較復(fù)雜,分布區(qū)域廣、層位多且深,特別是在進(jìn)入基巖換層段、礦層頂?shù)装搴突鶐r中的破碎帶,巖層節(jié)理、裂隙和孔洞發(fā)育嚴(yán)重,常常造成孔內(nèi)嚴(yán)重漏失,施工中采取的主要措施如下:

    (1)以隨鉆堵漏為輔,以孔口堵漏為主。

    (2)針對不同漏失程度,采取鋸末+粘土、803等復(fù)合物,無法堵住時再考慮堵漏王加惰性復(fù)合物堵漏,孔深后由于泥漿密度過大,主要考慮以隨鉆堵漏和加大粘土量(要注意控制粘度)同時輔以孔口堵漏。

    (3)各種堵漏措施實(shí)在無效時,則考慮頂漏鉆進(jìn),頂漏鉆進(jìn)時要注意轉(zhuǎn)速的控制,保持高泵量,避免因進(jìn)尺太快導(dǎo)致不能完全上水而發(fā)生燒鉆事故??變?nèi)水位太低時應(yīng)保證不斷從孔口傾倒PHP和高效潤滑劑混合的潤滑液以減輕機(jī)器負(fù)荷。

    在施工的28個鉆孔中有18個鉆孔遇到不同程度的漏失,通過采取以上措施有效應(yīng)對了鉆孔漏失的復(fù)雜問題。

    4.7.2 鉆孔垮塌、縮徑問題

    本礦區(qū)由于破碎、泥夾石層的影響,部分孔段垮塌、縮徑嚴(yán)重,導(dǎo)致起下鉆和鉆進(jìn)困難,需要長時間的掃孔和干抓來處理,嚴(yán)重影響施工效率,采取的主要措施有:

    (1)提高泥漿密度,加重泥漿來平衡地層壓力;加大鉆頭直徑,增加環(huán)空面積,提供較大的巖屑上返空間,緩解縮徑。

    (2)提高泥漿粘度,以提高泥漿的攜帶能力,盡可能地將垮塌的巖屑和沉沙排出孔外。

    (3)盡可能增加套管下入深度,以封隔破碎、垮塌、縮徑地層。

    (4)對于垮塌嚴(yán)重的縮徑段,可以采用跟管鉆進(jìn)穿越或者采用水泥封固護(hù)壁,隨后掃水泥擴(kuò)孔再下入套管封隔。

    4.8 事故處理與預(yù)防

    在該礦區(qū)主要有ZK 4404、ZKW2403、ZK 4301和ZKW3203等4個鉆孔遇到較大的孔內(nèi)事故,通過分析事故原因,采取針對性的處理方案,最終全部處理成功。處理方案見表4。

    表4 主要事故鉆孔的處理方案Table 4 Treatment scheme for main borehole incidents

    通過總結(jié)在該礦區(qū)已經(jīng)實(shí)施鉆孔的情況,形成了孔內(nèi)事故預(yù)防措施,有效指導(dǎo)施工,大大降低了鉆孔的事故率。事故預(yù)防措施如下:

    (1)勤檢查鉆具、取粉管、鉆桿接頭等的磨損情況,若絲扣失效、磨損嚴(yán)重,堅決不能再下入孔內(nèi)使用。

    (2)搞好護(hù)壁堵漏工作:①把好沖洗液配制關(guān),配合比要根據(jù)地層變化情況作適當(dāng)調(diào)整;②隨時觀察和調(diào)整泥漿配合比,保持沖洗液濃度適合孔段地層,有效起到潤滑、護(hù)孔、懸浮巖粉的作用,避免孔內(nèi)事故的發(fā)生。

    (3)預(yù)防與控制好鉆孔偏斜,減小鉆桿與孔壁間的摩擦系數(shù),減輕鉆機(jī)負(fù)荷,避免鉆桿折斷。

    (4)建立現(xiàn)場安全文明生產(chǎn)及交接班制度,各班之間對口交班,做到孔內(nèi)情況清楚,不清楚不下鉆。

    (5)測井事故的預(yù)防:測井前,要查明欲測孔段的孔徑、換徑位置以及泥漿性能,孔內(nèi)有無遺留物和孔壁完整程度等;下入探管前,應(yīng)用原鉆進(jìn)鉆具進(jìn)行通孔,并超過最大測深5 m;測井前,要對探管、電纜(鋼絲繩)連接處、絞車制動裝置等進(jìn)行嚴(yán)格檢查;下放探管要緩慢,中途遇阻應(yīng)將探管提出孔口,重新通孔排除障礙后,再下入探管。

    5 鉆孔施工問題與處理方法[16-17]

    5.1 地層復(fù)雜,巖層軟硬不均、自造漿、打滑問題

    該地層可鉆性4~8級,巖石軟硬不均,大部分巖層自造漿嚴(yán)重,部分巖層由于石英脈成分多產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。施工中主要采取如下措施:

    (1)針對地層軟硬不均,定制優(yōu)選鉆頭,鉆進(jìn)參數(shù)采用高轉(zhuǎn)中壓。

    (2)針對地層自造漿,主要采用無固相沖洗液,控制植物膠和PHP加量,孔內(nèi)造漿手感粘滯比較重時,要及時換漿。

    (3)對“打滑”地層,除改進(jìn)鉆進(jìn)參數(shù)外,特別注意采取投料法磨鉆頭。

    5.2 地表水系復(fù)雜、壓力大,滲透后垮塌、涌砂

    由于該礦區(qū)地表水系復(fù)雜,而施工期主要在5-8月的雨雪季節(jié),施工鉆孔位于沖積溝邊,因此造成第四系孔外水壓力大,地表水滲入孔內(nèi),而該第四系碎粒狀、碎屑狀、含砂重、泥膠質(zhì)成分少,因此常常造成孔壁垮塌,甚至涌砂。針對這個特點(diǎn),采取的措施如下:

    (1)堅持泥漿護(hù)孔的原則,根據(jù)孔內(nèi)情況,采取提高泥漿密度以維護(hù)對孔外壓力水的壓力平衡,同時注意抑制自造漿和清除泥漿中的巖粉。

    (2)在泥漿沒跟上、孔內(nèi)涌砂的時候,一方面調(diào)整泥漿造壁,另一方面采取跟管鉆進(jìn),直到穿過破碎底層進(jìn)入完整基巖,下入套管隔離。

    (3)細(xì)心謹(jǐn)慎操作,注意排砂和預(yù)防埋鉆。

    5.3 場地濕陷問題

    礦區(qū)所設(shè)計鉆孔有許多位于半山坡積草地,場地富含飽和水,場地濕陷性非常嚴(yán)重;同時由于場地濕陷造成鉆塔不均勻沉降,容易造成鉆孔上部孔段孔斜超標(biāo)。針對以上問題,施工中主要采取了以下措施:

    (1)平場時,在場地周圍隔絕水源并立即設(shè)置環(huán)形排水溝;有條件時,平場后利用小碎石鋪面夯實(shí),填方區(qū)必須碾壓夯實(shí),并就近利用坑道架箱木板鋪設(shè)前場工作區(qū)。

    (2)安裝時底盤墊寬長木板,嚴(yán)格打水平,安裝完塔頂才能緊鉆塔螺栓。

    (3)盡量采取滿眼銳利鉆進(jìn),優(yōu)選金剛石鉆頭胎體硬度和底唇形式。

    (4)加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控,加密測斜頻率,優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)。

    5.4 第四系地層取心困難問題

    由于該礦區(qū)第四系是碎粒狀、碎屑狀、含砂重、泥膠質(zhì)成分少,同時地表水系復(fù)雜、壓力大,滲透后垮塌、涌砂,因此,第四系的取心極端困難,針對這個問題,施工中主要采取了以下措施:

    (1)采取金剛石鉆頭人為堵心法,并輔以回灌措施減小抽吸作用。

    (2)配備無泵取心器具,采用干燒法。

    (3)鉆頭采用低胎體,避免徑向曠動。

    (4)減小回次進(jìn)尺,遇堵就提。

    5.5 取心內(nèi)管掉落處理

    施工中出現(xiàn)過一次取心內(nèi)管掉落的事故:內(nèi)管在打撈至孔口時,突然掉落,隨后再次打撈內(nèi)管,卻無法撈起,打撈器也卡死無法上提,該事故的處理過程如下:

    (1)首先強(qiáng)行拉斷打撈器鋼繩,起鉆,發(fā)現(xiàn)鉆頭損壞,內(nèi)管和打撈器均掉出鉆具。加工自制打撈鉤焊接在NQ鉆桿下端,下鉆至事故頭位置,緩慢旋轉(zhuǎn)鉆桿試圖將殘留在打撈器上的鋼絲繩鉤住,然后起鉆將“落魚”全部撈起,但起鉆后發(fā)現(xiàn)只撈起了打撈器上殘留的鋼絲繩,打撈器和內(nèi)管并未被撈起。

    (2)分析考慮NQ內(nèi)管與打撈器是過盈配合,因此配NQ鉆具,帶電鍍鉆頭和內(nèi)管下鉆,試圖將打撈器卡死,然后起鉆將“落魚”撈起,起鉆后發(fā)現(xiàn)只有打撈器被卡死撈起。

    (3)下打撈器試圖直接撈起內(nèi)管,多次嘗試無果,分析為沉砂掉塊掩埋內(nèi)管撈矛頭或者內(nèi)管撈矛頭損壞或偏斜。

    (4)由于內(nèi)管處于孔底,孔壁沒有套管保護(hù),情況復(fù)雜,不利打撈。經(jīng)商議決定將HQ套管擴(kuò)孔至孔底,包裹住內(nèi)管再進(jìn)行打撈作業(yè),但是HQ擴(kuò)孔過程中被縮徑卡死,無法上下活動和旋轉(zhuǎn),被迫放棄此方案。

    (5)最后,采用內(nèi)徑較大的?76 mm硬質(zhì)合金鉆頭,將鉆頭焊接在鉆桿上,下鉆至事故頭,從鉆桿內(nèi)投卡料,強(qiáng)行向下磨削內(nèi)管將近20 cm,將內(nèi)管卡死,最終將內(nèi)管撈起。

    6 鉆孔技術(shù)指標(biāo)及質(zhì)量評述

    6.1 鉆孔技術(shù)指標(biāo)

    該礦區(qū)施工的28個鉆孔,總進(jìn)尺為10811.81 m,巖(礦)心采取率為90%,礦心采取率為91.31%,鉆月效率450.39 m,臺月效率555 m,平均小時效率1.53 m,平均回次長度1.605 m。

    6.2 質(zhì)量評述

    巖(礦)心采?。浩骄扇÷蕿?0%,保證了巖(礦)心采取的完整性、原生性,符合設(shè)計要求。

    鉆孔彎曲度:鉆孔按《巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T 0227-2016)及地質(zhì)設(shè)計要求進(jìn)行鉆孔彎曲度的測量,各鉆孔孔斜數(shù)據(jù)符合“斜孔每100 m頂角差不超過3°,直孔每100 m頂角差不超過2°”的設(shè)計和規(guī)程要求。

    其它質(zhì)量指標(biāo)均符合要求,所有鉆孔均順利通過甲方驗(yàn)收。

    7 結(jié)語

    西藏羅布莎鉻鐵礦區(qū)因受斷層影響,巖層破碎、裂隙發(fā)育,地層復(fù)雜,部分巖層水溶性、水蝕性、水敏性非常嚴(yán)重,巖層軟硬不均,鉆探施工中漏失、縮徑等問題突出。通過多年的施工實(shí)踐,已經(jīng)摸索出適合該礦區(qū)鉆探施工的技術(shù)方法,在孔斜控制、巖(礦)心采取率等質(zhì)量指標(biāo)上均達(dá)到了設(shè)計要求。在施工安全、成本控制以及施工效率等方面也取得了較好的成效。以下5個方面的經(jīng)驗(yàn)措施可為其它類似鉆探施工提供借鑒:

    (1)采用四開或者五開的鉆孔結(jié)構(gòu),是解決該區(qū)巖層破碎、裂隙發(fā)育、水敏垮塌等復(fù)雜情況的有效手段。使用活動套管跟管鉆進(jìn)工藝,將套管鞋換成管靴鉆頭鉆進(jìn),可有效提高破碎、垮塌、縮徑地層的進(jìn)尺深度。

    (2)上部大口徑孔段鉆進(jìn)工藝參數(shù)適宜采用120~150 L/min排量、大鉆壓和低轉(zhuǎn)速的鉆進(jìn)工藝,下部小口徑孔段采用35~72 L/min排量、小鉆壓和高轉(zhuǎn)速的鉆進(jìn)工藝。

    (3)提高泥漿密度平衡地層壓力,增加外環(huán)空間隙保證大的巖屑有效上返空間,降低巖屑的重復(fù)破碎,是緩解地層縮徑的有效措施。

    (4)在巖石破碎、裂隙發(fā)育的孔段應(yīng)適當(dāng)降低鉆頭胎體高度,外徑增加1~2 mm,增大外環(huán)空間隙,減少鉆具底部回轉(zhuǎn)扭矩,穩(wěn)定鉆具提高孔身質(zhì)量。

    (5)起拔套管擴(kuò)孔、增加泥漿粘度提高攜巖性能、進(jìn)行短起下鉆掃孔,及時排除垮塌的巖屑和沉沙,是應(yīng)對卡鉆、埋鉆等事故的有效措施。

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