淺談舒蘭水曲柳勘探施工的問題與對策

60多年來，我國的地質(zhì)鉆探行業(yè)為地質(zhì)找礦和經(jīng)濟建設(shè)做出了巨大貢獻，地質(zhì)勘探技術(shù)也在此過程中得到了很大發(fā)展。目前，資源勘查工作已由中淺部找礦向深部找礦延伸，特別是礦區(qū)的探邊摸底工作，都是深部找礦。無疑對鉆探技術(shù)提出了更高的要求，進一步總結(jié)以往勘探施工情況和經(jīng)驗教訓，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、存在的問題

從上世紀70年代舒蘭水曲柳鉆探情況來看，主要進行了中淺部資源勘查。由于受到鉆探技術(shù)、工藝、能力等多方面因素的制約，總體效果不夠理想，成孔率較低，鉆孔質(zhì)量差，對于研究該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及煤層發(fā)育可利用程度低。經(jīng)過調(diào)查了解，成孔率不足50%。面對這種情況，對于深部找礦，施工單位不同程度地產(chǎn)生了為難情緒，士氣低落，甚至產(chǎn)生了打退堂鼓的思想。帶著問題和疑惑，我們了解了以往勘查的具體情況，查出了問題，找到了原因。主要表現(xiàn)在以下方面：

1、孔壁坍塌

孔壁坍塌的主要原因是由于地質(zhì)構(gòu)造斷層破碎及溶蝕地質(zhì)的影響，造成鉆孔孔壁坍塌是鉆孔常見的現(xiàn)象之一。巖芯破碎、松散、膠結(jié)性差，鉆進時巖芯易堵塞，鉆進時泵壓異常孔內(nèi)轉(zhuǎn)速阻力增大，經(jīng)常出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，特別是孔內(nèi)鉆進時關(guān)注程度不夠，從而引發(fā)孔內(nèi)事故，個別鉆孔出現(xiàn)事故疊加，無法處理，造成鉆孔報廢現(xiàn)象。

2、鉆探設(shè)備工藝

上世紀70年代，我們主要使用的鉆探設(shè)備是國內(nèi)研制的立軸式鉆機（俗稱老千米），如XY—1000系列立軸式巖芯機。這種設(shè)備的缺欠是鉆工勞動強度大，安全系數(shù)低，鉆桿擰卸耗時，鉆桿損傷程度大，巖芯機轉(zhuǎn)速低，直接影響了鉆探效率。特別是提升或下降鉆具時間長，受孔壁坍塌、縮徑的影響，導致輔助時間增長，使孔內(nèi)事故概率增大。如鉆具折斷事故造成埋鉆等，直接影響了鉆探成本和質(zhì)量，影響了進度和效率。

3、縮經(jīng)問題

一是造成鉆孔縮徑的主要地層：①沉積地層中的粘土巖地層；②地層構(gòu)造因素；③強風化地層主要是遇到水膨脹，風化后砂狀破碎。

二是孔內(nèi)縮徑事故的前兆：①下降或提升鉆具時，在縮徑地層會感到鉆具升降困難，嚴重時需掃孔穿過；②在穿過縮徑地層時，由于鉆具與孔壁之間間隙變小，泵壓會增加，甚至出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象；③巖粉明顯增多，泥漿中含沙量明顯增加；④在縮徑地層鉆進，鉆具扭轉(zhuǎn)逐漸困難，阻力增大，甚至鉆具無法轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)回車現(xiàn)象。

三是區(qū)域地層情況：從吉林省煤系地層來看，主要是由泥頁巖、灰?guī)r構(gòu)成。泥頁巖較松散，易吸水膨脹，鉆進時產(chǎn)生縮徑、掉塊、坍塌現(xiàn)象。灰?guī)r溶洞裂隙發(fā)育，在鉆進施工中存在著不同程度的孔壁漏水，遇到承壓含水層，鉆孔還會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

二、對策與措施

通過對舒蘭水曲柳勘探區(qū)的實際情況調(diào)查，綜合分析，采取相應的技術(shù)措施（包括對地質(zhì)的分析，孔內(nèi)情況的判斷以及判斷的準確程度，并對癥下藥）是非常重要的。2007年——2010年在水曲柳進行的深部勘探，孔深都在1000～1500m。針對孔內(nèi)某一復雜情況，如果采取錯誤的方法，不僅不能解決問題，反而會使孔內(nèi)情況復雜化，既浪費了材料，又影響了生產(chǎn)進度，還會造成嚴重的浪費；如果孔內(nèi)判斷準確，采取的方法得當，就能最大限度地降低事故率，使鉆探施工得以正常進行。

1、科學使用泥漿

提高沖洗液的濃度是加大護塌、護壁性能較好的方法。根據(jù)實際操作情況來看，由于方法得當，問題得到了解決。具體做法：

首先，在粘土選擇上優(yōu)先選擇了Na土，主要考慮粘土種類多，價格低，便于購買，同時節(jié)約了成本。為了配制出理想的泥漿，對粘頭進行Na化處理，方法簡單，便于操作，既在泥漿中加入氧化鈉，對泥漿中的粘土進行鈉化處理，確保泥漿的抗侵蝕性，而且分散度有很大提高，特別值得注意的是PH值控制8-9為宜。其次，要考慮堿的用量。片面加大堿的用量會使失水量增大，泥漿變稠，造成孔漏不穩(wěn)定的問題，除加入氫氧化納，其它處理劑的選擇也很重要。以往推廣的所謂雙聚泥漿，在水曲柳勘探區(qū)的使用中存在著較大差異，特別是對煤層、煤系的保護不利，所以，在使用時對原配方進行一些改進，增加固定含量，使粘度增加到250秒 左右（漏斗粘度）。通過實驗，雙聚處理劑（聚丙烯氰、聚丙烯酰胺）在泥漿中降失水作用是非常明顯的，在該區(qū)施工中發(fā)揮了作用，取得明顯成果，為該區(qū)施工的順利進行起到了不可替代的作用。

2、改進鉆探工藝

通過對以往鉆機技術(shù)情況的了解，在進行該區(qū)施工中，我們采用了全液壓巖芯鉆機（XY-5、6型）。主要解決了以下方面問題：

（1）從節(jié)時省力考慮，采取液壓動力鉗。對上下鉆具在鉆桿擰下中發(fā)揮了優(yōu)勢，與人工擰下鉆桿相比，可節(jié)約時間1/3以上，鉆桿損傷減少，勞動強度降低，減少了輔助時間。

（2）從進度和效率考慮，采取大馬力的液壓鉆機，提高了鉆進速度，進尺快，效率高。通過實際應用，月進尺均達到800米以上。

3、縮徑事故的預防

實踐證明，如果提前預防縮徑，事故將會明顯減少，甚至能及時排除。一般縮徑事故的預防措施：在縮徑地層鉆進時，要調(diào)好泥漿，最好用失水量<4ml/30m的泥漿；②無論提升或下降鉆具，都應減速通過，一旦遇到阻力，提前掃孔通過；③在上部遇到縮徑嚴重地層，要進行擴孔處理，比正常鉆進大一級的鉆具擴孔穿過（1～2m）后，及時下入套管，防止縮徑事故發(fā)生。

鉆探方法，采取提鉆取芯法。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下方面：一是鉆桿與孔壁間隙較大，便于使用高粘度泥漿，高粘度泥漿攜帶巖粉能力強，成本低；二是遇到孔內(nèi)復雜情況處理方便可以采用多種處理事故工具；三是提鉆取芯能及時檢查鉆頭的磨損情況，便于按照地層情況及時更換鉆頭；四是在深孔鉆進時，可以在粗徑上部連接鉆鋌，既能保證孔底鉆頭壓力合理，又能保證鉆桿在孔內(nèi)回轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

按照上述方式方法，在水曲柳勘探施工中，隨著正確的預防和運用，無一例縮徑事故的發(fā)生，保證了施工的順利進行。

總之，從水曲柳勘探區(qū)施工特點來看，該區(qū)對鉆探施工的要求是進尺快效率高，輔助時間短，這樣才能保證鉆孔的施工質(zhì)量，同時克服和避免孔內(nèi)事故。通過2007-2010年對該區(qū)的鉆探施工統(tǒng)計，成孔率100%，甲級孔率95%以上。這充分說明，只要采取有效的對策和措施，符合客觀實際要求，就可以實現(xiàn)預期目標，達到預期的成果。