房縣南部磷礦整裝勘查鉆探施工新技術(shù)及其應(yīng)用研究

費(fèi)香紅　朱勇　徐海洋　王冰

摘 要：該文共分三部分，第一部分為項(xiàng)目概況，主要內(nèi)容包括項(xiàng)目、地層概況；第二部分為鉆探技術(shù)設(shè)計(jì)及質(zhì)量要求，主要內(nèi)容包括：鉆具選擇、鉆進(jìn)參數(shù)制定、鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、沖洗液類型與護(hù)壁堵漏措施、新技術(shù)的應(yīng)用、鉆孔質(zhì)量保證措施，為鉆探施工的順利進(jìn)展提供了保障；第三部分為孔內(nèi)事故的預(yù)防及處理措施，主要內(nèi)容包括：常見(jiàn)事故的處理方案。

關(guān)鍵詞：鉆進(jìn)工藝 鉆孔結(jié)構(gòu) 護(hù)壁堵漏 事故處理

中圖分類號(hào)：TD85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（c）-0089-01

湖北省房縣南部磷礦整裝勘查是根據(jù)湖北省地質(zhì)找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)總體部署經(jīng)省人民政府同意設(shè)立的七個(gè)首批找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)整裝勘查區(qū)之一。項(xiàng)目總體工作目標(biāo)是對(duì)房縣南部深部磷礦資源開(kāi)展統(tǒng)一勘查，以期發(fā)現(xiàn)新的礦床，力爭(zhēng)新增磷礦資源量2億t，提交礦產(chǎn)地3～5處，使本區(qū)的磷礦找礦工作具有突破性的進(jìn)展。2012年度工作任務(wù)是進(jìn)一步開(kāi)展地質(zhì)測(cè)量以及鉆探、槽探工程施工等地質(zhì)工作，進(jìn)一步開(kāi)展綜合研究，尋找成礦的有利區(qū)段。

1 施工區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

整裝勘查區(qū)位于房縣南部的野人谷鎮(zhèn)及上龕鄉(xiāng)，西起上龕鄉(xiāng)，東至南河。西南角紅花朵一帶屬神農(nóng)架林區(qū)管轄，為一般保護(hù)區(qū)。

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

1.2 礦區(qū)地層概況

勘查區(qū)范圍屬揚(yáng)子地層區(qū)上揚(yáng)子地層分區(qū)，地層出露有中元古界神農(nóng)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(jiǎn)介

第四系殘坡積層：結(jié)構(gòu)松散，易沖蝕、易坍塌、難取心，孔壁不穩(wěn)。

白云巖、蠕蟲(chóng)狀白云巖：巖石可鉆性Ⅶ級(jí)，是本區(qū)主要巖石，因受地下水溶蝕影響，裂隙、溶洞較發(fā)育，部分裂隙、溶洞中有黃泥、碎石充填。

白云質(zhì)泥灰?guī)r：可鉆性Ⅵ，含泥質(zhì)成分較多，易破碎。

磷塊巖：是本區(qū)的主要勘探對(duì)象，屬硬、脆、碎地層，在機(jī)械作用下，巖心易破碎成碎塊狀，給取心帶來(lái)一定困難。

燧石條帶白云巖：其硅條帶硅化程度高，巖石結(jié)構(gòu)細(xì)密、堅(jiān)硬，可鉆性在Ⅹ級(jí)，金剛石鉆進(jìn)容易造成打滑。

含錳白云巖：可鉆性Ⅶ級(jí)，是本礦區(qū)礦層的底板。

泥質(zhì)條帶磷塊巖：巖石可鉆性Ⅵ級(jí)，巖石破碎，易掉塊。

片麻花崗巖：極堅(jiān)硬，研磨性強(qiáng)，可鉆性在Ⅺ級(jí)左右。

2 鉆探新技術(shù)

2.1 鉆進(jìn)方法與鉆具組合

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

（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(kuò)孔器胎體硬度為25～30HRC。

（3）擴(kuò)口器外徑應(yīng)比鉆頭外徑大0.3～0.5 mm。

（4）在硅質(zhì)巖層鉆進(jìn)選用15～20HRC人造孕鑲金剛石鉆頭。

（5）每個(gè)鉆孔要將鉆頭和擴(kuò)孔器排隊(duì)使用。

（6）注意的幾個(gè)問(wèn)題：

①在水位很低或者孔內(nèi)沒(méi)有水位的鉆孔，禁止從孔口投入內(nèi)管，在深孔水位高的情況下，可開(kāi)泵將內(nèi)管送入孔底，確保內(nèi)管到位后方可鉆進(jìn)。

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

③深孔在打撈內(nèi)管時(shí)，應(yīng)同時(shí)向孔內(nèi)回灌沖洗液。

2.2 鉆孔結(jié)構(gòu)

鉆孔結(jié)構(gòu)為：以Φ130mm孔徑鉆穿第四系覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化層，下入Φ127mm的套管；儲(chǔ)備Φ110mm、Φ91mm兩級(jí)口徑在遇到巖溶及大的斷層破碎帶時(shí)，可以擴(kuò)孔下入Φ108mm、Φ89mm的套管隔離復(fù)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(hù)壁堵漏措施

根據(jù)護(hù)壁和潤(rùn)滑的需要，本礦區(qū)使用無(wú)固相化學(xué)漿液作鉆探?jīng)_洗液，根據(jù)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(jìn)，在每個(gè)回次終了時(shí)，向孔內(nèi)灌入高粘度的優(yōu)質(zhì)泥漿，其目的是在新鉆進(jìn)的孔壁上能夠形成一層泥皮，起到保護(hù)孔壁的作用。

（2）水泥護(hù)壁堵漏：對(duì)于部分泥漿護(hù)壁不起作用、同時(shí)孔內(nèi)漏失情況不是很嚴(yán)重的的鉆孔可以采用水泥護(hù)壁。其作用機(jī)理在于，將孔壁松散的巖石進(jìn)行固結(jié)，預(yù)防鉆孔孔壁的進(jìn)一步垮塌，同時(shí)，對(duì)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(jìn)，使用水泥封閉時(shí)由于水泥漏失嚴(yán)重，同時(shí)固結(jié)情況較差，不能起到保護(hù)孔壁的作用 ，可向孔內(nèi)投入粘土、水泥球，然后用鉆具將投入的粘土、水泥球擂實(shí)，在垮塌空腔處形成補(bǔ)丁，防止空腔繼續(xù)擴(kuò)大。

（4）堵漏措施：在漏失量不太大時(shí)，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(nèi)，可減緩或者完全堵塞鉆孔漏失通道。

2.4 新技術(shù)的應(yīng)用

（1）在特別堅(jiān)硬地層（硅質(zhì)及打滑）和破碎（巖心易堵和難于取心）的地層中，使用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，對(duì)機(jī)臺(tái)普及液動(dòng)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(huán)取心，以保證取心效果。

2.5 鉆孔質(zhì)量保證措施

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件、巖礦層的物理機(jī)械性質(zhì)和技術(shù)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(huán)取心在取心困難的巖、礦層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)限制轉(zhuǎn)速、泵壓和泵量，控制回次進(jìn)尺長(zhǎng)度和時(shí)間，回次進(jìn)尺不得超過(guò)巖心管長(zhǎng)度。在礦層、礦層頂?shù)装搴椭匾獦?biāo)志層中，巖、礦心沒(méi)有取出來(lái)時(shí)需要采取偏斜補(bǔ)取巖礦心。

3 孔內(nèi)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(nèi)阻力過(guò)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(nèi)：可用磁鐵打撈器打撈，如吸不上來(lái)則可用切鐵鉆頭直接消滅，再打撈干凈后繼續(xù)正常鉆進(jìn)。

（3）埋鉆、卡鉆、燒鉆：遵循沖、提、打、頂、反、透、擴(kuò)等原則逐步處理，處理時(shí)要保證優(yōu)質(zhì)泥漿的供應(yīng)。

（4）孔斜事故：重在預(yù)防，在換層時(shí)和軟硬不均時(shí)注意輕壓慢轉(zhuǎn)，并加強(qiáng)孔斜的測(cè)量密度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正鉆孔的偏斜。對(duì)已經(jīng)發(fā)生的可采用造斜鍥，連續(xù)造斜器等糾正。

參考文獻(xiàn)

[1] 李世忠.鉆探工藝學(xué)[M].北京地質(zhì)出版社，1989.

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