房縣南部磷礦整裝勘查鉆探施工新技術及其應用研究

費香紅　朱勇　徐海洋　王冰

摘 要：該文共分三部分，第一部分為項目概況，主要內容包括項目、地層概況；第二部分為鉆探技術設計及質量要求，主要內容包括：鉆具選擇、鉆進參數制定、鉆孔結構設計、沖洗液類型與護壁堵漏措施、新技術的應用、鉆孔質量保證措施，為鉆探施工的順利進展提供了保障；第三部分為孔內事故的預防及處理措施，主要內容包括：常見事故的處理方案。

關鍵詞：鉆進工藝 鉆孔結構 護壁堵漏 事故處理

中圖分類號：TD85 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（c）-0089-01

湖北省房縣南部磷礦整裝勘查是根據湖北省地質找礦突破戰略行動總體部署經省人民政府同意設立的七個首批找礦突破戰略行動整裝勘查區之一。項目總體工作目標是對房縣南部深部磷礦資源開展統一勘查，以期發現新的礦床，力爭新增磷礦資源量2億t，提交礦產地3～5處，使本區的磷礦找礦工作具有突破性的進展。2012年度工作任務是進一步開展地質測量以及鉆探、槽探工程施工等地質工作，進一步開展綜合研究，尋找成礦的有利區段。

1 施工區概況

1.1 項目概況

整裝勘查區位于房縣南部的野人谷鎮及上龕鄉，西起上龕鄉，東至南河。西南角紅花朵一帶屬神農架林區管轄，為一般保護區。

勘查區屬中山地貌，總體上南高北低，一般標高在1600～2200 m之間。本區地形切割較深，多呈“V”形峽谷，地形陡峭，植被發育，通行通視條件差。

1.2 礦區地層概況

勘查區范圍屬揚子地層區上揚子地層分區，地層出露有中元古界神農架群，晚元古界南華系、震旦系及古生界寒武系、奧陶系、志留系等。中生界三疊系等。

1.3 地層可鉆性簡介

第四系殘坡積層：結構松散，易沖蝕、易坍塌、難取心，孔壁不穩。

白云巖、蠕蟲狀白云巖：巖石可鉆性Ⅶ級，是本區主要巖石，因受地下水溶蝕影響，裂隙、溶洞較發育，部分裂隙、溶洞中有黃泥、碎石充填。

白云質泥灰巖：可鉆性Ⅵ，含泥質成分較多，易破碎。

磷塊巖：是本區的主要勘探對象，屬硬、脆、碎地層，在機械作用下，巖心易破碎成碎塊狀，給取心帶來一定困難。

燧石條帶白云巖：其硅條帶硅化程度高，巖石結構細密、堅硬，可鉆性在Ⅹ級，金剛石鉆進容易造成打滑。

含錳白云巖：可鉆性Ⅶ級，是本礦區礦層的底板。

泥質條帶磷塊巖：巖石可鉆性Ⅵ級，巖石破碎，易掉塊。

片麻花崗巖：極堅硬，研磨性強，可鉆性在Ⅺ級左右。

2 鉆探新技術

2.1 鉆進方法與鉆具組合

（1）開孔第四系殘坡積層采用Φ130 mm單管合金鉆進至完整基巖，下套管后Φ76mm采用金剛石繩索取心鉆進。

（2）Φ76mm口徑選用人造孕鑲金剛石鉆頭，在白云巖層中鉆頭和擴孔器胎體硬度為25～30HRC。

（3）擴口器外徑應比鉆頭外徑大0.3～0.5 mm。

（4）在硅質巖層鉆進選用15～20HRC人造孕鑲金剛石鉆頭。

（5）每個鉆孔要將鉆頭和擴孔器排隊使用。

（6）注意的幾個問題：

①在水位很低或者孔內沒有水位的鉆孔，禁止從孔口投入內管，在深孔水位高的情況下，可開泵將內管送入孔底，確保內管到位后方可鉆進。

②每回次檢查內、外管的同心度及鉆具的性能，有缺陷的鉆具應及時維修、保養，不符合要求的鉆具不得下入孔內。

③深孔在打撈內管時，應同時向孔內回灌沖洗液。

2.2 鉆孔結構

鉆孔結構為：以Φ130mm孔徑鉆穿第四系覆蓋層和強風化層，下入Φ127mm的套管；儲備Φ110mm、Φ91mm兩級口徑在遇到巖溶及大的斷層破碎帶時，可以擴孔下入Φ108mm、Φ89mm的套管隔離復雜地層，地層完整后使用Φ76mm繩索取芯金剛石鉆至終孔。

2.3 沖洗液類型與護壁堵漏措施

根據護壁和潤滑的需要，本礦區使用無固相化學漿液作鉆探沖洗液，根據地層情況加入植物膠、腐植酸鉀及其他高分子材料。

（1）在松散、破碎巖層中鉆進，在每個回次終了時，向孔內灌入高粘度的優質泥漿，其目的是在新鉆進的孔壁上能夠形成一層泥皮，起到保護孔壁的作用。

（2）水泥護壁堵漏：對于部分泥漿護壁不起作用、同時孔內漏失情況不是很嚴重的的鉆孔可以采用水泥護壁。其作用機理在于，將孔壁松散的巖石進行固結，預防鉆孔孔壁的進一步垮塌，同時，對于前期形成的部分空腔有回填作用，可以有效的防止鉆桿在空腔部位甩斷。

（3）在垮塌地層中鉆進，使用水泥封閉時由于水泥漏失嚴重，同時固結情況較差，不能起到保護孔壁的作用 ，可向孔內投入粘土、水泥球，然后用鉆具將投入的粘土、水泥球擂實，在垮塌空腔處形成補丁，防止空腔繼續擴大。

（4）堵漏措施：在漏失量不太大時，可采用801、803大裂隙堵漏劑、鋸末、核桃殼、海帶等材料加入沖洗液中送入孔內，可減緩或者完全堵塞鉆孔漏失通道。

2.4 新技術的應用

（1）在特別堅硬地層（硅質及打滑）和破碎（巖心易堵和難于取心）的地層中，使用液動沖擊回轉鉆進，對機臺普及液動沖擊器的使用。

（2）在特別難采的地層中使用底噴鉆頭或噴射式孔底反循環取心，以保證取心效果。

2.5 鉆孔質量保證措施

根據礦區地質條件、巖礦層的物理機械性質和技術因素，選擇金剛石繩索取心工藝。特殊地段、硬脆碎地層選用底噴鉆頭或噴射式孔底反循環取心在取心困難的巖、礦層鉆進時，應限制轉速、泵壓和泵量，控制回次進尺長度和時間，回次進尺不得超過巖心管長度。在礦層、礦層頂底板和重要標志層中，巖、礦心沒有取出來時需要采取偏斜補取巖礦心。

3 孔內事故的處理措施

（1）鉆具折斷，鉆桿脫落：用絲錐迅速錐起提出處理，如遇到孔內阻力過大，繩索鉆桿絲扣錐不緊，則需要先磨掉接頭處的絲扣再錐。

（2）鉆頭脫落及小物件掉入孔內：可用磁鐵打撈器打撈，如吸不上來則可用切鐵鉆頭直接消滅，再打撈干凈后繼續正常鉆進。

（3）埋鉆、卡鉆、燒鉆：遵循沖、提、打、頂、反、透、擴等原則逐步處理，處理時要保證優質泥漿的供應。

（4）孔斜事故：重在預防，在換層時和軟硬不均時注意輕壓慢轉，并加強孔斜的測量密度，及時發現和糾正鉆孔的偏斜。對已經發生的可采用造斜鍥，連續造斜器等糾正。

參考文獻

[1] 李世忠.鉆探工藝學[M].北京地質出版社，1989.

[2] 鄢捷年.鉆井液工藝學[M].石油大學出版社，1993.endprint