滿洲里礦區巖心鉆探復雜地層常見井故的處理工藝

摘 要：簡述了在滿洲里新巴爾虎右旗額仁陶勒蓋銀礦區遇到的破碎帶、井漏復雜地層的采用注水泥漿護壁堵漏的可行性和工藝流程，幾種簡易井故處理工具的現場制備、使用方法及效果評價。

關鍵詞：深孔巖心鉆探；復雜地層；水泥漿；護壁堵漏；井故；簡易工具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.066

1 地質及施工難度特點

滿洲里新巴爾虎右旗額仁陶勒蓋銀礦區，主要巖性為安山巖、凝灰角礫巖、礦體巖性為硅質碎裂巖，該礦區可鉆性強，研磨性較強，但破碎帶井段坍塌、超徑等井下復雜情況時有發生，雖然巖心比較完整，但該礦區裂隙發育，漏失層位較多，大部分的鉆孔都出現漏井情況，甚至較多鉆孔都出現了不返水的情況。由于漏失量大，井底水壓極低，泵壓表指針指數不明顯一旦鉆桿發生斷折，操作人員容易產生誤判，引起復雜井故。并且在鉆進過程中該礦區容易遇到較長的泥帶，破碎帶，隨著鉆孔施工時間的加長，鉆孔的井壁穩定性差極易發生井塌并產生“陷膛”，加劇了鉆孔的施工難度。

2 水泥注漿護壁堵漏

（1）堵漏護壁方法選擇與注漿原理。由于該礦區鉆孔所處地層為斷裂蝕變帶，厚度較大，巖層斷裂，節理、裂隙發育，巖體呈碎塊裝，且膠結性差，鉆進時易發生坍塌掉塊，容易出現埋鉆、夾鉆，給鉆進帶來很大困難，且孔深較深，不易采用套管護壁，特別是針對該礦區鉆孔出現“陷膛”（超徑）的情況下，鉆桿在該部分轉動時，擾動極大，極易斷折，嚴重影響鉆孔施工，因此選擇高強度材料作為護壁、堵漏、封填陷膛是該地區解決坍塌、掉塊、沖洗液漏失的最佳途徑。

水泥護壁堵漏的原理是：水泥漿進入破碎巖層后沿裂隙孔隙流動，后沉淀、固結并達到一定強度，從而充填裂隙、陷膛，膠結碎裂巖塊并形成整體，最終在鉆孔周圍形成一個不規則的水泥柱，達到護壁堵漏封填“陷膛”的作用。

（2）漿液配比。水泥選用建筑用425符合硅酸鹽水泥，水泥漿的配制利用機臺現有的泥漿攪拌機，按事先試驗選取的水灰比進行配制。其順序應是：按比例加水——開動攪拌機——按比例加水泥。配制過程中注意保證篩除結塊水泥。攪拌3到5分鐘后，將水泥放入水泥漿池中，為防止水泥沉淀人工繼續攪拌，水泥漿放到位后，再按試驗選取的比例加入速凝劑。速凝劑一般選用水玻璃，氯化鈣，三乙醇胺的其中一種即可。該礦區按不同施工目的常用水灰比為：0.6，0.8，1.0。水灰比為1.0封堵漏層效果良好，水灰比為0.6封填“陷膛”硬度達到施工要求。速凝劑的加量一般為水泥質量的2%到3%，速凝劑為事先調配好的50%的水溶液。速凝劑摻量按注漿需要嚴格控制。

（3）注漿掃孔。注漿泵為BW-250型泥漿泵，采用鉆桿注漿，注漿前提出鉆具并將鉆桿提離孔底30cm，注漿開始時開始觀察泵壓變化情況，升壓緩慢，說明受注層可注性好，漿液流動流暢，升壓緩慢為正常。注漿結束后根據鉆桿內容積確定替漿水量對鉆桿內水泥漿進行驅替，同時沖洗鉆桿。當注漿作業完成后將水泵等設備進行沖洗。注漿結束后72小時水泥漿終凝，可進行掃孔，掃孔后進行壓水試驗測試地層封堵情況，若繼續漏失可進行復注，一般復注一次可達到護壁堵漏作用。

3 簡易打撈矛的設計制造

（1）井故情況分析。在該礦區施工的過程中各機臺時常發生打撈器繩索折斷的情況，在鉆桿未發生斷折的情況下處理起來較為簡單，只需上一次大鉆便可解決，但是在鉆桿先發生斷折并未及時發現的情況下，打撈器斷折的繩索將會落入井下并且混亂的纏繞在一起堆積在鉆桿斷頭上部有時甚至卡在鉆孔中部，造成絲錐無法正常進入鉆桿斷頭造扣，經常會形成打撈失敗的局面。

（2）事故處理及工具制備。我們根據此情況設計了一款簡易的打撈矛，為一根鋼筋和一個舊鉆桿，經過加工焊接出的矛頭呈樹杈狀，當打撈矛插入到繩索堆積處，旋轉上部鉆桿，打撈矛隨之轉動，打撈矛一圈圈的將繩索纏繞住，當幾個工人旋轉鉆桿較為吃力時，繩索基本已經牢牢的纏繞在打撈矛頭上，然后提鉆，獲取折斷的繩索及打撈器。這種工具加工簡單，使用方便，處理起這類事故成功率極高。

4 簡易套取工具設計制造

（1）井故情況分析。某機臺在該礦區施工鉆孔時，發生鉆具斷

折，機臺員工未能及時發現，鉆進不進尺后投入打撈器打撈鉆具內管未果，繼而又相繼投入兩個解卡器試圖提取打撈器，仍然沒有成功，繼續提拉繩索時，繩索斷折，上鉆后發現，鉆具外管絲扣處齊口斷折，井下落魚為鉆具外管、鉆具內管、打撈器、解卡器，機臺采用簡易打撈矛試圖勾住繩索斷頭打撈井下落魚未獲成功。筆者根據現場情況分析得出結論，井下繩索斷頭過短，打撈矛不能有效纏繞勾住繩索斷頭致使打撈失敗，且井下落魚情況較為特殊，內管、打撈器等超出鉆具斷頭近兩米，且存在韌性較高的繩索斷頭，常規的公、母絲錐打撈方式無法進行。

（2）事故處理及工具制備。筆者采用現場材料設計了一個簡易的套取工具，使用擴孔器及三根短圓鋼經過切割焊接后制成，圓鋼呈楔狀，簡易套筒內徑由底部向上部逐漸縮小，最小處內徑設計小于魚頭外徑1mm，原理是利用大內徑部分套取導入落魚魚頭頭，利用小內徑部分吃入卡死落魚，從而打撈落魚。處理過程：首先確定井下魚頭位置，然后下鉆，當套取工具順利下入井底接觸到落魚后，上提20cm后由鉆桿自重下放，循環操作兩到三次，上鉆回收落魚，結果表明設計的套取工具行之有效，處理方案極為得當，解卡器，打撈器，鉆具內管一次性打撈成功。

5 經驗總結

深孔巖心鉆探，尤其是復雜地層的深孔巖心鉆探施工，難度大，技術要求高，面對的井下故障復雜多樣，這就要求我們對事故的處理應方式多樣，不能墨守成規，要求因地制宜，根據具體情況準確分析，靈活應用，采用行之有效的處理方案，針對特殊井故，應根據井下實際情況及現場井故處理的合理利用，適當設計簡易工具進行處理，這樣不但制作、處理簡單快捷，能夠在第一時間對井故進行行之有效的處理，同時也能節約成本，更是為鉆孔的下一步順利施工創造了有利條件。

作者簡介：劉豐（1983-），男，遼寧營口人，碩士，工程師，研究方向：巖心鉆探。