礦區復雜地層鉆進護壁堵漏措施

胡 棟

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局701隊，新疆 昌吉 831100）

護壁又稱護孔。堵漏是處理沖洗液漏失的作業。對于高質量的泥漿或沖洗液的漏失，無疑會加大鉆探成本或影響正常鉆進工作，因而鉆孔的護壁堵漏就顯得十分重要。在實際巖芯鉆探施工中經常遇到復雜地層，裂隙大，孔壁掉塊、坍塌嚴重。沖洗液漏失嚴重，鉆頭壽命縮短，容易誘發各種事故，甚至造成鉆孔報廢。這時護壁和堵漏措施的選擇和應用就至關重要，采取恰當的措施可以有效的穩定孔壁，促成順利成孔。

1 礦區鉆探施工中常用的護壁堵漏方法

（1）泥漿護壁堵漏。泥漿的護壁作用主要是泥漿具有造壁能，形成泥皮，保護孔壁。泥漿液靜壓力，可以起平衡地層壓力的作用，調節相對密度和其他性能，可起護壁堵漏作用。一些有化學處理劑的泥漿，其濾液進入地層可以減緩表面水化壓力和參透水化壓力。抑制復雜地層吸水膨脹，防止超徑、縮徑、坍塌和掉塊。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。

（2）灌注水泥漿護壁堵漏。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。其工藝過程是將水泥和水按一定比例配制成水泥漿，用水泵或專門工具送到需灌注的坍塌或漏失孔段，將孔壁復雜的巖石膠結成一個整體或堵塞漏失通道，達到護壁或堵漏的目的。

（3）化學漿液護壁堵漏。化學漿液護壁堵漏又稱化學漿液灌注，它是以有機或高分子化學物溶液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。巖心鉆探應用的化學漿液是一種以高分子物質為基體的、黏度低、流動性好、滲透性強的漿液，它可以人為的控制和調節固化時間，有些漿液還可以發泡膨脹。常用的有水泥、水玻璃、等。

（4）惰性材料護壁堵漏。將黏土、棉籽殼、碎云母、麻刀及碎紙片等加工成不同規格，將其中一種或幾種混合與泥漿一起灌注孔內漏失孔段，達到堵漏的目的。

（5）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。

2 施工區域概況

2016年我單位承接了新疆富蘊縣別也薩麻斯鋰礦鉆探施工任務.該礦區位于新疆阿爾泰山東段富蘊縣吐爾洪鄉境內地處邊陲，交通極為困難，該礦區地層較為復雜，礦區內為海西晚期二云母花崗巖地層，僅局部有第四系冰川堆積以及殘坡積和沖積物。鑒于工程的重要性，對現場鉆探質量提出了很高的要求。在鉆進100m處塌方、漏水較為嚴重，根據鉆探取芯情況，我們將100m～115m確定為塌方區域。由于現場施工條件受限及鉆探采用的傳統工藝，鉆探取芯質量都很差，對復雜地層的結構性狀及地質條件無法精準的判斷。

3 鉆孔的設計

Zk-301,孔深260米，傾角75°，方位40°

3.1 地層情況

0.00m～8.50m為第四系，主要由粘土、砂石等組成。砂石為中粗粒二云母花崗巖。礫徑大小在0.5cm～1cm。

8.50m～52.60m為中粗粒二云母花崗巖：灰白色，中粗粒不等粒花崗結構，塊狀構造。巖石主要由：鈉長石60%～65%，石英約占20%～25%，黑云母約占10%，白云母及其他暗色礦物約占5%等礦物組成。

52.60m～62.36m為石英-鋰輝石偉晶巖：灰白-粉紅色、偉晶結構、塊狀構造，巖石主要由：微斜長石約占30%～35%，鈉長石約占20%～25%，石英約占20%～25%，透明-半透明狀，塊徑1cm～3cm，鋰輝石（10%～15%）粉紅色，板狀分布，最大塊徑2cm×6cm，白云母約占5%，片狀分布，片徑0.5cm～1cm。

62.36m～95.30m為石英-白云母偉晶巖：灰白色、偉晶結構、塊狀構造，巖石主要由：微斜長石約占35%～40%，鈉長石約占20%～25%，它行塊狀分布，塊徑1cm～2.5cm，石英約占20%～25%，透明-半透明粒狀、塊狀分布，塊徑0.5cm～2cm，白云母約占10%，鱗片狀分布，片徑1cm～3cm。巖石局部見團塊浸染狀黑色鈮鉭鐵礦，礦物集合體大小在0.2cm～0.5cm。

3.2 施工中遇到的問題

Zk-301鉆孔施工至98米處全孔漏水，120米以上孔壁不穩定，掉塊、坍塌較為嚴重，特別是100米至115米這一段，提鉆坍塌封門，鉆頭、擴孔器、鉆具磨損嚴重，導致第一個鉆孔報廢。后移10米后重打。

3.3 施工方案鉆進、護壁方法的選擇

采用三徑成孔，以Ф110口徑開孔，鉆進至基巖下Ф108套管，換Ф91口徑鉆進，入完整基巖下Ф89套管，換Ф75口徑終孔。

鉆進方法：Ф110口徑以合金單管鉆進；Ф91口徑以金屬鉆頭鉆進，Ф75口徑用繩索取芯鉆進。該礦區施工的關鍵是100m至120m鉆孔的護壁，所以護壁工作必須為重點。該孔段的巖石不僅掉塊、坍塌、溶洞嚴重，鉆進至101m處，出現漏水、溶洞、掉塊、坍塌等現象，鉆進受阻。起初采用化學漿液按比例配制化學漿液進行護壁堵漏，再無效果的情況下又采取惰性材料護壁堵漏，將黏土、棉籽殼、等加工，將其中幾種混合與泥漿一起灌注孔內漏失孔段，達到護壁堵漏的目的。在沒有效果的情況下經反復調研論證，鉆進至105m時，最后采用水泥護壁堵漏的措施。采用水泥護孔，水泥和水按一定比例配制成水泥漿，用水泵送到需灌注的坍塌、漏失105m處孔段，將孔壁的礦物膠結成一個整體達到護壁、堵漏的目的。等72小時后水泥將101m～105m處的坍塌地層凝結繼續鉆進施工。鉆進至112m處采用同樣的方法繼續采用水泥灌注的方法等72小時后水泥將105m～112m處的坍塌地層凝結繼續鉆進施工.鉆進至118m處采用同樣的方法繼續水泥灌注等72小時后水泥將112m～118m處的坍塌地層凝結繼續鉆進施工101m～118m分別三次灌注水泥，成功穿過復雜地層。

4 效果

采用水泥灌注的護壁堵漏措施，順利完成了ZK-301鉆孔的施工，有力的保障了該項目的找礦目的。是孔內事故大大的減少，鉆具的磨損大大減輕。

5 結語

復雜地層礦井鉆進施工非常困難，稍有疏忽就會發生孔內事故，嚴重的導致鉆孔報廢。施工的主要困難就是鉆孔的護壁，選擇合理的護壁措施是鉆孔施工成孔的關鍵。在復雜地層施工時采用水泥護壁措施證明是有效果的。

[1]徐國輝,馬志明.青海拉陵高里河溝腦礦區鉆探技術研究[J].中國錳業,2017(5):196-199.

[2]程志濤,張小磊,楊永春.甘肅金山礦區復雜地層鉆探施工技術[J].礦產勘查,2017,8(5):902-905.