清源山東岳—僑鄉(xiāng)體育館一帶地?zé)酓L8鉆孔鉆探施工淺析

李明

摘要：通過前期綜合性的地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查工作，確定在豐澤清源山—東海法石地?zé)嵴{(diào)查區(qū)中段的清源山東岳—體育館一帶深部鉆孔，組織實(shí)施DL8鉆孔鉆探施工，通過該孔鉆探，驗(yàn)證前期勘察成果，提升地?zé)犴?xiàng)目鉆探工藝研究，為當(dāng)?shù)睾罄m(xù)深部地?zé)峥碧胶瓦M(jìn)一步地?zé)豳Y源勘查與開發(fā)，制訂遠(yuǎn)景規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地?zé)峋籇L8鉆孔；鉆探；清源山東岳—僑鄉(xiāng)體育館一帶

地?zé)崴堑叵滤谙聺B過程中對地層進(jìn)行淋濾溶解作用并受熱，在深部循環(huán)過程中受高溫影響并產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，在上升過程中對經(jīng)過的地層進(jìn)行溶解并受到其他水體的滲入混合而形成的，因此地?zé)崴哂歇?dú)特的物理性質(zhì)、化學(xué)成分和質(zhì)量品位。地?zé)崴鳛橐环N新型替代能源，在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上具有一定的發(fā)展優(yōu)勢，如何進(jìn)行可持續(xù)開采和利用也逐漸受到廣泛關(guān)注。豐澤清源山—東海法石地?zé)嵴{(diào)查區(qū)中段的清源山東岳—體育館一帶地?zé)豳Y源勘查中，經(jīng)地質(zhì)鉆探等一系列工作，證實(shí)泉州市區(qū)存在地?zé)豳Y源，打破之前泉州市區(qū)無地?zé)幔厝┑恼J(rèn)識?；诖?，下文主要針對清源山東岳—僑鄉(xiāng)體育館一帶地?zé)酓L8鉆孔鉆探施工進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的鉆探工藝技術(shù)和應(yīng)對措施，為后續(xù)在該地區(qū)進(jìn)行深部地?zé)徙@探施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

1.地?zé)峥辈閰^(qū)地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)地層出露有侏羅系南園組第二段（J3n2）、第四系更新統(tǒng)殘積層（Qpel）、全新統(tǒng)沖洪積層（Qhapl）、全新統(tǒng)海積層（Qhm），巖性為深灰色、灰綠色、淺灰色、灰白色凝灰?guī)r，流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，流紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖等，底部為碳酸鹽安山巖。第四系主要巖性為殘積粘性土，殘積砂質(zhì)粘性土，殘積礫質(zhì)粘性土等。全新統(tǒng)沖洪積層（Qhapl）巖性為粘土質(zhì)砂、含泥砂和砂礫卵石，局部地段夾砂質(zhì)粘土。全新統(tǒng)海積層（Qhm）主要巖性為灰黑色淤泥、淤泥質(zhì)粘土和泥質(zhì)砂等，厚度3.21m～14.68m。侵入巖，晚侏羅世二長花崗巖（ηγJ3）分布于北側(cè)南臺巖—五臺尾山、石塔山—仕公嶺—東海一帶；早白堊世角閃輝長巖（νK1）分布于東岳山少林寺一帶，出露面積0.75km2，占本區(qū)面積2.77%。呈小巖株產(chǎn)出于黑云母二長花崗巖、混合二長花崗巖之間。早白堊世正長花崗巖（ξγK1）分布于朋山嶺、山兜—黎明大學(xué)一帶。

1.1地質(zhì)構(gòu)造

調(diào)查區(qū)內(nèi)的清源山東岳一帶發(fā)育兩條北西向斷裂，編號FA3、FA4，分別控制了輝長巖體與二長花崗巖的東北側(cè)及西南側(cè)邊界，屬永安—晉江斷裂帶的南東延續(xù)部分。FA3斷裂，北段根據(jù)兆基光明城西區(qū)及旅游街邊坡工程工勘資料，斷裂傾向南西，走向北西325°，鉆孔剖面形態(tài)呈凹槽，傾角較陡。FA4斷裂，走向北西325°，傾向南西235°，傾角80°，寬25m左右，控制長大于1.5km，為張性斷裂。帶內(nèi)裂隙極發(fā)育，形成多條破碎帶，具碎裂結(jié)構(gòu)，巖體呈散體，見石夾土。東西向斷裂屬泉州—永定湖雷斷裂帶的一部分。

2.地球物理勘查CSAMT成果

本次物探方法采用可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT），測深點(diǎn)點(diǎn)距50m，物探線布置在泉州北互通連接線—群山村E線和東岳—僑鄉(xiāng)體育館L1線、L2線、L3線。

通過前期地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查專題成果及補(bǔ)充可控源物探成果，確定在豐澤清源山—東海法石地?zé)嵴{(diào)查區(qū)中段的清源山東岳—體育館一帶施工深部鉆孔，目的是了解沿北東向斷裂FA1（東岳巖體和惠安巖體接觸帶）的隱伏地?zé)豳Y源分布情況。在清源山東岳—體育館一帶布置DL8施工地?zé)峥辈樯羁?，設(shè)計(jì)孔深分別為800m～1200m。

3. DL8地?zé)徙@孔鉆探施工技術(shù)

（1）鉆機(jī)類型。采用XY-44型鉆機(jī)配衡陽產(chǎn)BW-250泥漿泵，全孔采用金剛石普通雙管及金剛石繩索鉆具組合鉆進(jìn)，取全芯。鉆井液為低固相泥漿。

（2）鉆孔結(jié)構(gòu)。按照《福建省泉州市地?zé)豳Y源調(diào)查評價DL8鉆孔設(shè)計(jì)書》及變更通知書要求進(jìn)行施工，鉆孔結(jié)構(gòu)如下表：

（3）套管規(guī)格數(shù)量

根據(jù)地層地質(zhì)情況及鉆進(jìn)需要，對DL8孔下管與固井，具體數(shù)據(jù)詳見下表：

4.鉆具組合及主要參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求及地層情況，本孔施工過程中共有6個口徑，采用合金加金剛石繩索鉆進(jìn)，根據(jù)不同地層不同口徑選擇鉆進(jìn)參數(shù)，最大限度提高鉆進(jìn)施工效率。鉆具組合詳見下表：

5.鉆井液及護(hù)孔

鉆井液是鉆井施工的血液，特別是對地?zé)峋绕渲匾?，在保證鉆孔順利進(jìn)行的前提下，盡量降低鉆井液密度，有利于井壁空隙（或裂隙）溢出，鉆井過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)異常，為后期抽水試驗(yàn)分析做好鋪墊。DL8孔地層地質(zhì)條件穩(wěn)定，采用低固相泥漿能夠正常攜帶巖屑，孔內(nèi)干凈。本孔常規(guī)泥漿添加劑主要有膨潤土、純堿、聚丙烯酰胺、潤滑劑等。DL8孔鉆井液性能詳見下表：

由于土層角閃輝長巖、二長花崗巖組成，相對較后，巖芯采取困難，易引起孔壁坍塌、縮徑等，不利于鉆孔孔壁的穩(wěn)定。同時鉆探施工對沖洗液要求較嚴(yán)，既要最大限度的攜帶孔內(nèi)巖粉，又不能堵塞裂隙，孔內(nèi)涌水較大，不利于坍塌破碎地層的孔壁維護(hù)，施工難度較大。因此在鉆進(jìn)過程中，選擇該型泥漿配方，該泥漿能夠滿足鉆進(jìn)攜巖需要，每鉆進(jìn)100m～150m徹底更換全部沖洗液，清理施工現(xiàn)場泥漿坑，重新配置沖洗液，保證沖洗液性能優(yōu)良、穩(wěn)定。全孔共遇到破碎、構(gòu)造11處（深度2m～11m不等），尤其是孔深963m時，孔內(nèi)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，該段為斷層泥，斷層角礫，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，取出的巖心為粉末狀。出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象后，請示地質(zhì)人員，換用高效增粘粉泥漿護(hù)孔鉆進(jìn)，并加入防塌堵漏劑，配合繩索取心液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)取心，巖心采取率達(dá)到93%，取得了較為明顯的效果，該構(gòu)造深度為962.50～973.54，共11.04m。

6.孔身結(jié)構(gòu)及固井

（1）孔身結(jié)構(gòu)。DL8孔經(jīng)過專家論證后，在原設(shè)計(jì)上把Ф130mm口徑加深至300m，其他結(jié)構(gòu)基本按照原來設(shè)計(jì)施工，各段口徑孔深位置與原孔身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本相同。

（2）固井。根據(jù)地質(zhì)情況及鉆孔施工需要，該孔采用常規(guī)注水泥方法對管外固井?，F(xiàn)場按照設(shè)計(jì)要求配置性能優(yōu)良的水泥漿，按照順序注入前置液（清水）、水泥漿、替漿液（清水），待水泥漿返出地面后停止替漿，然后候凝72h后，卸開機(jī)上鉆桿，孔口不涌水，灰塞面在地面以下2.5m處，孔口不涌水，證明管外止水效果良好。表層管段固井情況詳見下表：

7.鉆探設(shè)備及機(jī)具

按照要求，施工單位認(rèn)真組織施工，該孔施工設(shè)備與機(jī)具詳見下表：

8.鉆探工程質(zhì)量

（1）巖心采取率與整理：本孔全孔取芯，巖心較完整，全孔采取率達(dá)到99.1%，符合要求。（2）鉆孔彎曲度與測量間距：按照水文地質(zhì)鉆探要求每100m測定孔斜，最大彎曲度為2°6′符合規(guī)范要求。（3）固井質(zhì)量：DL8孔對表層套管段進(jìn)行了下管固井工作。表層套管材質(zhì)為無縫鋼管（Φ168），并采用42.5R水泥固井，固井時水泥漿均返出井口（詳見上述固井成果表），且在鉆探施工過程中未發(fā)現(xiàn)套管松動，固井質(zhì)量良好。（4）簡易水文觀測：機(jī)臺按任務(wù)書做好了簡易水文觀測記錄，符合要求。（5）孔深校正：每100m提大鉆進(jìn)行了孔深校正，終孔誤差在+ 0.17m，符合要求。（6）報表：原始班報表填寫及時、工整、整潔、準(zhǔn)確，符合要求。

綜上所述DL8孔符合設(shè)計(jì)要求，孔身質(zhì)量良好。

9.總結(jié)

縱觀DL8孔施工全過程，開孔時間為5月30日，終孔時間為11月2日，完成鉆探總進(jìn)尺1206.30m，由于市內(nèi)施工，不能24小時作業(yè)，給鉆探帶來很多不利，施工過程中有很多經(jīng)驗(yàn)值得總結(jié)。地?zé)徙@探設(shè)計(jì)應(yīng)對鉆探設(shè)備提出更高一級準(zhǔn)備要求。由于施工地?zé)峥啄康氖菫榱苏覍さ叵聼崴蜔?，在沒有鉆探實(shí)際地質(zhì)資料的情況下，地下儲水層不一定會出現(xiàn)在我們推測的地層范圍以內(nèi)，為減少盲目性，增大地?zé)峋馁|(zhì)量，有必要對施工設(shè)備提出一定要求，以利于對原設(shè)計(jì)孔深進(jìn)行鉆孔加深。

通過DL8孔的施工，為后續(xù)施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)：在地層穩(wěn)定的情況下，鉆進(jìn)大口徑鉆孔，盡量使用大排量鉆進(jìn)，避免巖粉重復(fù)破碎，實(shí)現(xiàn)快速鉆進(jìn)；合理設(shè)計(jì)鉆孔結(jié)構(gòu)和鉆具級配，對異常破碎地層，采用多徑鉆孔結(jié)構(gòu)和最優(yōu)沖洗液；孔內(nèi)事故是影響鉆進(jìn)效率的直接因素，施工中要充分考慮各種因素，制訂詳細(xì)且具有可操作性的施工技術(shù)方案、盡量避免孔內(nèi)事故的發(fā)生；采用管外灌注水泥止水時，盡量增大管外環(huán)狀間隙，起到保證止水效果的同時，可以避免灌注水泥時發(fā)生憋壓憋泵現(xiàn)象。

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