破碎及嚴重漏失地層巖心鉆探工程確保巖芯采取率的工藝方法

■張磊

（山東省第七地質礦產(chǎn)勘查院　山東　臨沂　276000）

破碎及嚴重漏失地層巖心鉆探工程確保巖芯采取率的工藝方法

■張磊

（山東省第七地質礦產(chǎn)勘查院山東臨沂276000）

在金屬礦區(qū)因地質原因會存在大量破碎地層，在這種地層巖心鉆探，極易發(fā)生漏失，影響取心率。因此本文給出了一些基本的提高取心率的方法，以及針對破碎地層、嚴重漏失地層采取繩索取芯配合植物膠循環(huán)護壁取心工藝，為今后鉆井取心提供指導。

巖心鉆探繩索取芯破碎漏失

許多金屬礦區(qū)的礦體大都具有強烈的蝕變，裂隙節(jié)理發(fā)育。由于受斷裂構造的影響，巖層具有硬、脆、碎、酥的特性。礦層大都存在于破碎帶中，礦體破碎，呈酥松塊狀和顆粒狀、粉狀及斷層泥出現(xiàn)，取芯十分困難。

為了滿足地質要求，提高巖芯采取率，必須重視巖芯鉆探施工中巖芯采取的工作。通過幾年來的工作實踐和學習，對如何提高巖芯采取率談幾點認識。

1　影響巖心采取率的因素

（1）鉆探施工工藝；（2）循環(huán)泥漿使用不科學，造成鉆孔護壁功能不強；（3）操作方法不當，造成殘留巖芯過多；（4）巖石軟硬程度，構造擠壓程度等因素；（5）管理不當。

2　提高多金屬礦巖芯采取率的方法

2.1基本做法

巖芯采取率偏低的人為因素很多，首先要提高認識，加強職工責任心。根據(jù)地層的實際情況和地區(qū)施工經(jīng)驗，選擇合理的回次長度。當巖心遇阻時可適當活動鉆具，無效時立即起鉆。長時間的提動和強行鉆進，可造成巖芯的互磨或沖洗液沖走鉆頭底部細顆粒巖芯，將會降低巖芯采取率。

多金屬礦的巖芯大多比較破碎，鉆進時容易產(chǎn)生巖芯堵塞。可通過提高內管和短節(jié)內表面光潔度或取消短節(jié)，減少巖芯堵塞的現(xiàn)象，提高回次進尺。

2.2沖洗液的選擇

在生產(chǎn)過程中，通過采用不同的沖洗液進行試驗，發(fā)現(xiàn)多糖類植物膠水溶液（或交聯(lián)液）具有較好的護膠作用。植物膠的交聯(lián)作用能保護軟弱破碎的巖芯，提高巖芯采取率。

在2014年我單位施工的青海同德加吾鎢金礦區(qū)巖芯鉆探施工中。施工ZK1601孔時，巖礦芯采取率不到40%，采用SM植物膠后，巖礦芯的采取率可達到95%以上。

2.3礦芯選用取樣器

現(xiàn)在新型的取樣工具不僅能采取斷裂帶硬脆碎酥礦層，也能取礦層泥、接觸帶的巖礦層；采取率高（90%以上），完整度、純潔性好，分層界面清楚。

我單位通過對幾種取樣器的使用情況比較，最后優(yōu)選出KBF-1型取芯器。它是利用孔底泵吸作用，實現(xiàn)孔底反循環(huán)的一種雙層單動取芯工具，其特點是:孔的局部反循環(huán)功能較強；在巖芯卡持方面，適應范圍較寬，既適應采取完整的，也適應采取十分破碎的巖礦芯。KBF-1型取芯器大體由泵吸、單動和巖芯卡持三個部分組成。

鉆進時，沖洗液由鉆桿經(jīng)泵吸接頭的側孔進人內外管間隙到達鉆頭，一部分經(jīng)底噴鉆頭的通水孔至鉆頭外壁，然后沿鉆具與孔壁間隙上返；另一部分由內外管間隙進入內管經(jīng)空心軸，推開逆止閥再由泵吸接頭的螺旋孔進人鉆具與孔壁間隙上返，這部分流體是將破碎巖礦芯送人內管的有益介質，是提高鉆具采集巖芯的重要因素。

2.4繩索取芯配合植物膠循環(huán)護壁取心工藝

該方法是針對破碎地層、嚴重漏失地層最為有效的取心工藝。2014年山東省第七地質礦產(chǎn)勘查院在青海同德加吾鎢金礦區(qū)巖芯施工時鉆探獲得的巖芯，獲取的巖心較為破碎，地層受構造、地質和工程都多方面作用，導致地層橫向連續(xù)性差，破碎嚴重。繩索取芯鉆進工藝的優(yōu)越性在于對鉆桿在孔內起到護壁作用，防止坍塌掉塊，減少了卡鉆事故；鉆進中可及時提鉆，減少巖芯磨損，提高采取率。減少了升降鉆具的輔助時間，增加了純鉆時間，提高了效率。減少了升降鉆具次數(shù)，減輕了工人勞動強度，減少了鉆探機械升降系統(tǒng)的磨損與動力消耗。延長了提鉆間隔，減少了鉆頭碰撞及掃孔時磨損現(xiàn)象，提高了鉆頭壽命。

具體的工藝細節(jié)包括單管鉆具鉆進施工工藝和雙管單動鉆具鉆進施工工藝。

單管鉆具鉆進施工工藝：目前在勘探工地上常的施工工藝是采用Ф110mm金剛石鉆頭，清水循環(huán)鉆進。在每個鉆進回次結束后須將鉆頭、鉆桿連同巖芯等全部提出孔口，然后取出巖芯后再次全部下入孔內，對于全、強風化的砂巖地層其強度較低，其孔內殘余巖芯或掉塊會對下部巖芯產(chǎn)生破壞，巖芯受擾動后被研磨成為砂狀，巖芯很難提出，造成采取率極低，無法滿足技術要求，易造成地層界限劃分不清，造成誤判。

雙管單動鉆具鉆進施工工藝：雙管鉆具類同于單管鉆具的施工工藝，只是在鉆具部分不同，其鉆具為內、外雙管，在鉆進過程中外管隨同鉆桿一同轉動帶動金剛石鉆頭切削、擠壓基巖，其內管和巖芯則不隨其轉動，避免了巖芯的再次擾動，但在每個鉆進回次結束后仍須將鉆頭、鉆桿連同巖芯等全部提出孔口，然后取出巖芯后再次全部下入孔內，其殘余巖芯或掉塊的影響也同樣會對下部巖芯產(chǎn)生破壞，不過影響程度較小。

3　幾點體會

目前金屬礦鉆探提高巖礦芯采取率是當前鉆井取心工作的重點，為此需做出相應的要求：

（1）提高機臺人員的認識，加強職工責任心是提高巖芯采取率的關鍵，應大力發(fā)展孔底反循環(huán)雙層單動取芯工具鉆進技術。

（2）充分利用多糖類植物膠水溶液（或交聯(lián)液），如SM植物膠和MY-IA膠聯(lián)液的護膠作用和粘彈效應，保護巖芯，提高巖芯采取率。

（3）針對破碎及嚴重漏失地層應積極推廣繩索取芯配合植物膠循環(huán)護壁取心工藝，以解決隨鉆取芯的問題，提高鉆探效率。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-171-1