金雞窩礦區鉆探施工影響因素及質量保證措施

李長春

摘要：金雞窩礦區地質構造位于九江臺陷瑞昌-九江凹皺斷束長山-城門山背斜的東斷北翼近傾伏端處。文章通過對金雞窩礦區鉆探施工中礦區地質地層的分析，提出了為應對復雜地層保證鉆孔質量的一系列措施，以供相關人員參考。

關鍵詞：金雞窩礦區；鉆孔質量；施工影響因素；質量保證措施；復雜地層 文獻標識碼：A

中圖分類號：P634 文章編號：1009-2374（2016）13-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.13.073

1 影響鉆探施工中礦區地質地層的因素

金雞窩礦區地質構造位于九江臺陷瑞昌-九江凹皺斷束長山-城門山背斜的東斷北翼近傾伏端處，礦區地質鉆探施工環境為復雜類型，具體影響到巖心鉆探施工難以取芯的地層是花崗閃長斑巖地層和碳酸鹽巖溶地層。礦區的巖漿巖為花崗閃長斑巖和石英斑巖，礦區北西大部分為賽湖水域，均被較厚的第四系全新統淤泥黏土、粉質黏土、含粘土砂礫巖，上更新統含碎石粉質黏土，中更系統粉質黏土，碎石粉質黏土及砂礫卵石覆蓋，礦床為斑巖型矽卡巖型銅硫礦，礦石及圍巖多呈現松軟、半堅硬狀態，工程地質條件差，地下水類型有松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖溶裂隙水，碎屑巖裂隙水，水文地質條件復雜。

1.1 花斑閃長斑巖地層及施工的不穩定性

花斑閃長斑巖巖石具斑狀結構，斑晶主要為斜長石、角閃石、黑云母、鉀長石和石英。基質具微粒-細粒結構成分，跟斑晶接近。鉀化和硅化的花斑閃長斑巖樣品中有較新鮮的角閃石，斜長石和鉀長石有較弱的絹云母化，磷灰石較為自形，顆粒較粗大，仍有少數顆粒發生溶燭現象。花斑閃長斑巖的內部構成結構成分，它的結構不穩定性以及內部成分易于發生溶蝕現象，這些都會給巖心鉆探施工本身增加一定的難度。

1.2 碳酸鹽巖溶地層及施工中的未知性

碳酸鹽巖溶地層，伴有碳酸鹽巖溶裂隙水，碎屑巖裂隙水，水文地質條件復雜，有時伴有大裂隙以及空間大小未知的溶洞，給巖心鉆探施工造成了極大的困難。

2 鉆探施工中保證鉆孔質量應對復雜地層的措施

鉆進中對于以上復雜地層，根據不同實際情況做好預防，認真對待，要保證復雜地層的巖心采取率，在孔內漏失嚴重地層、裂隙、溶洞以及不穩定地層避免盲目，要認真研究，區別不同情況認真對待，做出最佳處理方案。

2.1 復雜地層鉆孔結構的選擇

針對城門山金雞窩礦區地質地層情況的復雜化，根據地質工程師對鉆孔的孔深及對地層的預設計，施工方要根據地質設計做好對該鉆孔結構的設計，這對順利完成特定鉆孔的鉆探施工至關重要。原則上鉆孔結構孔內套管層次，盡量簡單化，針對設計的中深部及深部鉆孔情況、地質地層復雜情況對鉆探施工中的影響，考慮鉆孔后期施工中遇到問題有一定回旋余地，選擇上一級開孔口徑，穿過第四系覆蓋層，下好第一級套管；中間一層套管要考慮到中途可能擴孔等因素，第三層套管的底部位置一定要下到穿過地質設計的諸如花崗閃長斑巖及可能出現溶洞的地層。以上的情況問題的關鍵詞為開孔孔徑選擇、換徑位置、套管級配等。

2.2 孔斜的預防措施及孔深校正

孔斜的預防上最主要的一點是要把好開孔驗收關，機場地基平整堅固，鉆塔鉆機安裝水平，驗收時直孔要保證天車立軸鉆孔位三點一線，垂直地面90度，斜孔驗收一定要用羅盤打好立軸鉆進方位和立軸的傾角。鉆進中嚴格按照地質設計要求直孔每100m或斜孔每50m測量鉆孔彎曲度參數方位角和傾角，直孔每100m或斜孔每50m、鉆孔終孔按設計要求校正孔深，確保孔深誤差在規范范圍內以及進入礦層加測的要求。如果因自然因素孔斜測量在規定的整數位置超出規范，就要停止鉆進進行糾偏處理，方法是用螺桿鉆受控定向鉆進工藝糾斜。

2.3 鉆進中遇到復雜地層措施及確保巖礦心采取率問題

諸如花斑閃長斑巖地層及碳酸鹽巖溶地層，施工中的不穩定性和未知性，其中的泥頁巖、石灰巖地層溶洞以及裂隙發育地層、易坍塌不穩定地層、松散易碎不易取芯的地層、水溶以及膨脹縮徑地層等，在施工中除了影響正常鉆進外，主要對巖心采取率有很大的影響，同時還會伴隨孔內事故的發生。對于溶洞以及裂隙發育地層，涉及到堵漏工藝，對于易坍塌不穩定松散易碎地層，涉及到護壁問題，對于水溶以及膨脹縮徑地層則更要在沖洗液上做功課。

施工中如遇到嚴重漏失水地層，注意泵壓表壓力變化，表上會反映出具體漏失水孔深位置。泵壓突然升高，判斷鉆頭底部水口是否因磨損變小受堵，避免燒鉆；突然泵壓表沒有壓力了，判斷鉆孔底部是否大裂隙失水，預防燒鉆等，或通過孔內阻力判斷以及對鉆具液壓稱重，判斷是否孔內斷鉆桿，造成孔內假循環致使泵壓減小等。

根據施工中孔內具體漏失孔深位置和漏失程度情況，可采用泥漿護壁或者泥漿中加入惰性材料堵漏，高分子聚合物泥漿，水泥漿堵漏；孔內巖性穩定的小裂隙漏失水，在孔外水源充足補水足以彌補孔內漏失水，能夠保持一種動態平衡，此種情況視孔深及實際情況可考慮頂漏作業。

鉆進中對于松散地層施工以及礦層鉆進施工時，應根據地質對礦層位置的設計，對礦層頂板、礦層及底板的控制要求，確保鉆進中特別是礦層位置的采取率。在接近地質設計的礦層上頂板位置、礦層位置、礦層下底板位置要控制每回次鉆進長度，注意鉆進參數的選擇，比如鉆進礦床為斑巖型矽卡巖型銅硫礦，要注意鉆壓和避免大泵量等。

施工中的鉆進參數要根據鉆進中的實際情況而定，比如根據巖層軟硬程度、完整性、碾磨性等來合理確定鉆進參數；根據鉆速鉆壓泵量以達到最佳的鉆進效果，在保證采取率的同時提高鉆進效率。

2.4 鉆探施工中孔內常見事故識別處理及預防

2.4.1 由于孔內地層夾雜反復套管底部下方可能反復出現不完整的松散層改徑后的鉆進中，孔壁不穩定甚至在起下鉆過程中出現垮孔現象，此時泥漿護壁出現困難時，考慮到下面設計孔深較深，必要時可考慮起拔上級套管通徑擴孔至完整地層，做好套管再改徑鉆進。如果孔內已經有兩級套管，離地質設計孔深下面不深，可通過泥漿護壁等方法施工到底。

2.4.2 鉆孔施工設計時，鉆孔結構盡可能不復雜化，但考慮地質設計地層的中深部地層的不穩定性，終極套管可能需要下得比較深，此時套管間的連接為避免鉆進中絲扣脫節或滑絲，連接時絲扣間除了上緊外，絲扣上要做些處理，如纏上麻繩和抹上瀝青等；兩級以上的鉆孔結構護壁，一定要注意兩級套管間的穩固，在孔口固定好，避免搖晃與鉆桿碰撞鉆進中套管易反脫。

2.4.3 孔內斷鉆桿和滑扣。

判斷斷鉆桿的情況：鉆進中正常斷鉆桿，燒鉆時斷鉆桿，空壁卡鉆，孔內鉆桿回車滑扣等。

處理及注意事項：繩索鉆桿斷鉆桿，用配套的同徑正絲公錐，錐時注意輕、慢、小壓力，避免用力過大把鉆桿口錐成喇叭口，卡鉆最好用吊錘打和砸，避免單一向上打卡死；滑扣選用絲扣好的鉆桿下去套，確認連接后起鉆換去絲扣不好的接手。對于孔底燒鉆需要動用￠50mm反絲鉆桿繩索反絲公錐去反孔內的正絲繩索鉆桿。動用反絲前盡量把孔內的內管總成及內管打撈上來，減少后續處理工作的麻煩。

2.4.4 鉆進中孔內事故的預防。鉆進中操作者要加強責任心，鉆進中注意進尺的快慢，孔內巖層變層，孔內巖層的硬度變化直接反映鉆速的快慢，軟層鉆進要適當減壓，硬層鉆進進尺速度慢，要適當加壓，考慮到鉆頭外徑大小，鉆頭大，外緣線速度大，相比之下，小口徑扭矩小，鉆頭外緣線速度小，可適當用高速檔鉆進，以提高鉆進效率。這些在鉆進中根據地層實際情況調節鉆進參數，鉆壓控制以鉆進該地層巖層適當鉆速為宜，避免為單純追求鉆速過于盲目加大鉆壓，導致孔斜，斷鉆桿甚至燒鉆事故的發生。泵壓的壓力變化，隨著鉆孔深度的加深，孔底水柱的壓強變化直接反映在泵壓表上，孔底若地層突發性大裂隙發育，孔底漏失水，泵壓急驟減小，此時要避免燒鉆事故的發生，所以操作者眼睛不能離開泵壓表。

機臺班與班之間，班長交接班一定要把本班的孔內鉆進情況如實交接給下一班，不能因為孔內出現了問題而推卸責任，故意隱瞞事故內情，以免延誤處理時機，造成鉆探生產事故和直接的經濟損失。

參考文獻

[1]祁新堂，馮軍山，付林.巖芯鉆探施工風險分析與控

制[J].西部探礦工程，2010，（11）.

[2]宗緒永，李柏軍.通遼某鈾礦區地浸工藝孔鉆探施工

質量保障措施[J].地質裝備，2014，（2）.

[3]葉友仁，陳洋.湖南郴縣紅旗嶺鎢錫礦多金屬礦區鉆

探施工措施分析[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，

2010，（37）.

（責任編輯：秦遜玉）