可可托海礦區鉆進工藝

岳鑫鑫

(新疆維吾爾自治區有色金屬勘查局701隊，新疆 昌吉831100)

鉆孔沖洗液按漏失嚴重情況分為，滲透性漏失、部分漏失、全漏失、嚴重全漏失。滲透性漏失是指沖洗液能夠維持循環，但有少量消耗。這種漏失不會影響鉆進，有時不久就會停止漏失。部分漏失是指沖洗液循環時只有部分液體返回地表的空內漏失，又稱局部漏失[1]。全孔漏失是指沖洗液不能維持循環，全部流入孔壁巖層，但孔內仍有靜止水位時的孔內漏失。嚴重漏失是指沖洗液不能維持循環，而全部流入孔壁巖層，造成孔內無靜水位時的孔內漏失。鉆孔嚴重漏失時導致孔內沖洗液靜壓力降低，減少對孔壁的反壓力，孔壁泥皮脫落，松散有裂隙的即開始崩落坍塌，造成嚴重孔內事故。

1 可可托海礦區地質概況

礦區位于富蘊縣城東北方向，距富蘊縣直距33千米,距可可托海鎮3千米，距烏魯木齊市約540千米，行政區劃屬阿爾泰地區富蘊縣可可托海鎮管轄。新疆有色金屬工業集團稀有金屬有限責任公司在可可托海礦區擁有采礦權。

可可托海礦區大地構造位置處于西伯利亞板塊阿爾泰陸緣活動帶哈龍-青河古生代巖漿弧中部。區域內出露的地層主要有中-上奧陶統、志留系、下-中泥盆統、上石炭統、下第三系和第四系等[2]。區內巖漿活動頻繁，侵入巖十分發育，巖體多，主要為酸性花崗巖類，基性巖類僅占侵入巖的2%～5%。偉晶巖分布于花崗巖體的內、外（距花崗巖體2～10千米或更遠）接觸帶和花崗巖體頂部的凹陷殘山地段及捕虜體發育地段，圍巖為各類片麻巖、片巖或輝長巖—閃長巖體等。

礦石結構主要有偉晶結構和半自形板狀結構，礦石構造主要為塊狀構造。礦石礦物有鋰輝石、綠柱石、鈮鐵礦-鉭鐵礦族，此外還有極少量的銫榴石和鉿鋯石。礦石類型分為鈹礦石類型、鋰礦石類型和鉭鈮礦石類型等三種。

2 礦區鉆進過程中出現坍塌或漏失孔處理方法

泥漿護壁堵漏，泥漿的堵漏作用主要是通過泥皮和一些架橋物質的阻塞作用，以及泥漿的性能或改進后的性能（提高泥漿的黏度）與結構作用來堵塞漏失通道，達到堵漏的目的。泥漿對于滲漏地層具有較好的堵漏效果；水泥的護壁堵漏，水泥護壁堵漏又稱水泥灌漿，水泥灌漿是以水泥為灌漿材料進行堵漏或護壁的操作工藝技術。護壁堵漏時，將配好的化學灌漿材料用專門工具送到灌注孔段，使其凝結，以達到加固孔壁、堵塞、封閉漏失通道的目的；套管護壁堵漏，套管護壁堵漏是向孔內下入套管來封隔坍塌或漏失孔段。需要指出，套管底端必須安置在穩定的巖層上，并且用黏土或水泥等材料進行封閉止水；下入套管前，要考慮保證套管的起撥回收，以降低鉆探成本。

3 地層

（1）結晶片巖類系中-上奧陶統哈巴河群。主要有含十字石黑云母-斜長石-石英片巖，含紅柱石黑云母-石英片巖及石英-黑云母片巖。占礦床出露總面積的20%左右。主要分布在礦床的西南部、南部及為西北部，中部僅有零星的（長軸0.3公里左右）不規則狀殘留體。片理走向300°～360°，傾向北東，傾角68°～90°。從結構及成分上可與礦區內第三層巖性對比。但在小殘留體內有時可見到片理走向為北東，傾向北西，傾角陡。

（2）第四紀沉積。第四紀沉積全部為全新統，主要分布在礦床北部庫額爾齊斯河沿岸及礦區西部的薩雷姆布拉克河谷中，在礦床范圍內的陰坡也有分布。在1號及3號礦脈的旁側曾發現坡積型砂礦，有用礦物為鈮鉭鐵礦、鉍碳酸鹽礦物及白鎢礦。

3.1 施工區主要地層問題

因該礦區常年采取爆破方式開采，導致三號坑附近巖石破碎程度大水文地質條件復雜，造成鉆孔內漏水、掉塊、坍塌等較多的施工問題，給部分孔的施工帶來了較大的困難。采用常規堵漏方法均無法解決鉆孔內部問題。堵漏成功后，往往鉆進幾十公分就會再次出現嚴重漏水,井底無靜水位，導致鉆桿與井壁之間摩擦力驟增無法提高回轉速度。即使采用一檔低速仍然能感覺到鉆桿與孔壁間存在很大的阻力，導致鉆桿碰撞孔壁嚴重破壞孔壁穩定性。

3.2 解決辦法

根據上述問題，因全孔漏水導致鉆桿與井壁之間無沖洗液潤滑、護臂。解決辦法采用分段式水泥護壁,在破碎復雜容易出現坍塌掉塊孔段使用水泥灌注。

為防止水泥漏失，起不到灌注作用采取在水泥中加入惰性材料棉籽殼，保證水泥不會漏失，灌注水泥的量滿足穿過復雜地層孔段就可以了。

加黃油潤滑井壁，此方法即解決了孔壁不穩定出現坍塌、掉塊危害鉆孔安全的因素，又通過黃油減小鉆桿與井壁摩擦力，使得使用金剛石繩索取心鉆進工藝，可以發揮高轉速的壓力的優勢，提高臺月效率。

3.3 施工方案

鉆孔結構采用三徑成孔。以Φ122mm孔徑鉆進，打穿覆蓋層進入基巖后下Φ114mm套管。換Φ95口徑鉆進60m穿透上層破碎地層，下Φ89mm套管。換Φ75mm口徑金剛石繩索取心鉆進至終孔。

ZK503孔全孔無靜水位，采取清水頂漏鉆進，因距離施工區一公里左右就是庫-額爾齊斯河，供水采取鋪設耐高壓水管，使用水泵直接泵至機臺。

用此方法鉆進效率很高，班進尺可達到15米以上，鉆進至130m后通過巖心發現118m～126m為破碎地層易出現坍塌掉塊問題，決定在該孔段采用分段式水泥灌注，孔內無靜水位直接從孔口將水泥漿倒入孔底，省去了使用泥漿泵對泥漿泵的磨損，與沖洗。灌水泥后立即用清水沖洗孔壁，防止下鉆掃孔的問題。經測水位水泥全部漏失，決定再次灌注，在水泥中加入惰性材料棉籽殼，計算好水泥灌注量后灌入井底，然后沖洗孔壁。此次測水位在110m灌注成功，等待72小時后掃孔，繼續采用上述辦法鉆進。223m～231m、381m～389m、孔段為破碎地層。采取本辦法直至終孔，終孔孔深601.32m。

4 結語

在適當的地層采取適當的鉆進工藝，靈活運用鉆進知識。很多困難的問題都可以解決，辦法總比困難多。該礦區采用分段式水泥灌注加黃油潤滑井壁這一方法，證明是有效果的。

參考文獻

[1]張家軍.液動潛孔錘鉆進工藝在舞陽鐵山礦區易斜地層的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2007,34(7)：5-7.

[2]梁玉明.潛孔錘鉆進工藝在鶴崗礦區復雜地層施工中的應用[J].黑龍江科學,2014,5(3)：22-23.