試論巖心鉆探水泥注漿護壁防塌的問題及對策

桂林礦產地質研究院 劉康平

試論巖心鉆探水泥注漿護壁防塌的問題及對策

桂林礦產地質研究院 劉康平

為了適應深部找礦勘探的不斷發展，鉆探技術也得到了長足了發展。隨著鉆孔的不斷加深，孔內也常常十分復雜，而且施工周期很長，施工難度也比較大。巖心鉆探泥漿護壁技術十分重要，本文通過對巖心鉆探遇到的問題進行細致的分析，并深入探討鉆探泥漿護壁技術，進而提出一些有效防塌的對策，以供大家參考。

巖心 鉆探 泥漿 護壁

隨著社會的不斷進步，國民經濟的飛速發展，我國的礦產資源已經面臨快要枯竭的尷尬境地，一些經濟十分發達的地區其淺部礦產資源日漸稀少，已經瀕臨危機。為了確保社會經濟在滿足可持續發展的前提下，還能夠快速發展，就必須使礦產資源的勘查開發力度加大，向深部地區勘探。這就要求鉆探技術必須與時俱進，能夠滿足在復雜地層進行鉆探的施工要求，同時還要做好巖心鉆探泥漿護壁防塌工作，以確保鉆探施工的順利進行。

一、巖心鉆探存在的問題及對沖洗液的若干要求

1. 巖心鉆探存在的一些問題。復雜地層的深孔鉆探還存在以下問題：（1）回轉阻力較大，材料與動力消耗也很大，而且孔內事故較多。隨著孔深的不斷增加，摩擦阻力不斷增大以及孔內鉆桿的不斷增長。對于繩索取心鉆探來說，不僅使鉆機的負荷增大，加快鉆桿磨損，同時還很難使轉速提高，極易引起鉆桿斷裂等孔內事故。所以應及時采取相應的潤滑措施，使鉆桿回轉阻力有效減少；（2）鉆頭的使用壽命縮短。由于深孔鉆進，使得鉆壓很難準確控制，再加上鉆桿的接頭密封欠佳就容易產生泄漏，無法保證沖洗液能夠全部都送到孔底，進而形成假循環，導致鉆頭微燒而縮短鉆頭的使用壽命；（3）施工成本高，鉆進效率低。在復雜地層實施深孔鉆進，由于施工周期較長，如果護壁措施不當，就會導致孔內事故增多，影響鉆進效率，進而使施工成本增高；（4）孔壁失穩，且護壁困難。在復雜地層進行鉆進，其地層越復雜、孔越深，則鉆進的時間就越長，從而造成孔壁失穩。由此可見，在復雜地層實施深孔鉆探，必須要考慮到護壁問題，只有將護壁問題徹底解決，才能確保施工順利進行。

2. 巖心鉆探對沖洗液的若干要求。在復雜地層的鉆探過程中，沖洗液所起到的作用至關重要，解決以上問題還需沖洗液的幫助。現如今，巖心鉆探工藝方法比較先進的就是金剛石的繩索取心鉆進。金剛石的繩索取心鉆進、復雜地層以及深孔鉆探的工藝特點要求沖洗液必須具備以下幾個方面的性能：（1）沖洗液的潤滑性能必須良好。沖洗液的潤滑性能如果十分優越，其粘附系數小，就可以使摩擦阻力有效降低，并降低回轉阻力，能夠避免卡鉆、粘附等，從而減少材料與動力消耗，使鉆具的使用壽命延長；（2）沖洗液必須能夠防止鉆具結垢。鉆具結垢，影響內管打撈。如果沖洗液具有極細分散性與超低固相，同時具備較好的流變性，就可以使鉆具結垢的現象徹底消失；（3）沖洗液必須具備良好的冷卻鉆頭、清洗孔底以及攜帶巖粉的性能。確保沖洗液的切力、粘度以及動塑比等適中；（4）沖洗液的護壁性能必須良好。沖洗液具有較強的造壁性與較低的濾失量，同時具有吸附以及粘結孔壁的作用，就會形成韌性較強的薄泥皮，最終使孔壁的穩定性得到有效保障。

二、巖心鉆探水泥注漿護壁方法與注漿原理

由于有些鉆孔所處地層是斷裂蝕變帶，而且厚度大、巖層出現斷裂，節理以及裂隙發育，同時巖體常常成碎塊狀，膠結很差甚至互不膠結，鉆進時易出現坍塌掉塊和縮頸以及夾鉆、埋鉆，從而給鉆進帶來較大麻煩，甚至無法鉆進。所以，要想使沖洗液漏失與鉆孔坍塌掉塊的問題徹底解決，就必須選用高強度材料來做護壁堵漏。通常都采用注水泥漿進行護壁堵漏，所取得的防塌效果十分顯著。

用水泥漿進行護壁堵漏的原理為：水泥漿注入到破碎巖層后開始沿著空隙裂隙流動，然后沉淀并固結，進而填充裂隙與膠結碎裂巖塊，最終形成一個整體，起到護壁堵漏的作用。

三、巖心鉆探水泥注漿護壁防塌的措施

注漿之前先將一定量的水壓入孔內，這樣做的目的是對孔內巖粉進行沖洗，然后根據壓水漏失量來確定出注漿泵量與泵壓以及漿液的起始濃度等。

注漿之前提出鉆具，同時把鉆桿提離孔底300毫米，注漿開始應對注漿泵上的壓力表的升壓情況進行仔細觀察，若升壓緩慢，則表示漿液流動暢通，受注層的可注性好。注漿過程中的升壓平緩視為正常。如果壓力表的指針突升，則有可能是受注層裂隙小或堵管。如遇這種情況先要對注漿管路進行檢查，確認沒有堵管或處理完堵管故障后繼續注漿，當壓力略高于或達到設計終壓時便可結束注漿。在注漿結束之前可將一定量清水注入孔內，用以清洗注漿鉆桿，注水量必須為整個注漿鉆桿的容積量，直至將鉆桿里的漿液全部注入到巖層內為止。在注漿結束后，應等泥漿泵的壓力表指針指向零時再拆除注漿裝置，把注漿鉆桿提于地面之上，待凝固。

水泥漿的養護時間通常為24小時可掃孔。一定要掌握好養護時間，如果養護時間過短，水泥漿的初凝強度就不能達到指定值，從而使護壁堵漏效果大大降低；如果養護時間過長，會造成水泥漿的初凝強度過高，使得掃孔極易跑偏而影響鉆進。當掃孔后方可進行壓水試驗，若正常返水說明注漿成功，如果繼續漏失則說明注漿的成功率低可復注，通常復注一次就能起到護壁堵漏的作用。

四、結束語

除水泥注漿護壁防塌方法外，還有諸多護壁防塌堵漏材料在廣泛應用。針對復雜地層的深孔鉆進，其泥漿性能的優良與否十分重要，低粘度、低密度、低失水、低切力以及高分散性泥漿可以使孔壁的穩定性提高，同時還能提高鉆進效率，并能夠有效防止鉆桿內壁出現結垢。由于泥漿護壁堵漏具有結石強度高、原料廣以及灌注工藝簡單等諸多優點，因此常用于加固井壁、以防坍塌，成為巖心鉆探泥漿護壁防塌的重要技術手段之一。

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