繩索取心鉆進現場簡易造斜技術應用

田 龍

（廣東省核工業地質局291大隊，廣東 佛山 528100）

我隊在2017年某區進行鈾礦普查勘探任務，最后一個鉆孔施工時揭露到較好礦體，該孔設計孔深162m，礦體位置154.10-155.42m，視厚度僅1.32m，采用NQ繩索取心鉆進，由于班長操作不慎，未采取有效措施，一個回次直接穿過（進尺2.30m）。后經地質技術人員核查，礦心長度僅0.45m，礦心采取率34.1%（規范要求≥75%），采取率嚴重不足，該孔面臨報廢問題，為了補取礦心，當時有兩種方案，“移孔重打”或者“定向造斜補取”，主要考慮的因素有：

（1）該礦體深度基本接近終孔位置，重新施工經濟效益最差。（2）本項目接近尾聲，臨近項目野外驗收，重新施工極有可能導致項目延期。

（3）若購買成套的連續造斜器，經詢問兄弟單位，在硬巖地區使用常規連續造斜器（本項目主要地層為中-微風化花崗巖）定向效果并不好，再加上成本花費比較大，此方案被否決。

（4）該孔設計傾角75°，結合礦體傾角，非常有利于定向偏斜（只需改變頂角），且項目管理部有現成的φ59mm鉆桿，采用小一級口徑定向偏斜，有先決的前提條件，可節省不少成本。

（5）該構造部位成礦潛力大，是本項目續作重點研究的方向。若采用定向偏斜、鉆進補取礦心的方案，可為我單位積累寶貴的施工經驗，意義重大。

1 定向偏斜主要思路

結合現場實際，采用定向偏心造斜主要的工序有：人工架橋造底→下造斜器→小一級口徑定向造斜→擴孔掃孔→正常補取心。

結合礦體位置、巖性、孔壁條件和巖心管長度，決定在149m處進行人工造底，選用高標號水泥從孔底封至140m處，待水泥硬化后，掃孔至149m，投入硬石卡料（有助于管靴坐穩落實，提供穩定的造斜反作用力）。本項工作在加工制作偏心楔時就已做好，同時做好沖孔、洗孔工作，保持孔內、孔壁干凈。

2 造斜器加工

該造斜器主要有兩部分組成，圖1中的偏心楔和圖2中的固定靴，兩者以螺紋連接，現場下造斜器之前需將兩者焊死，焊縫處應打磨光滑，本造斜器為一次性使用，后期不再回撈。

圖1 中，偏心楔圓弧面豎長5.0m，總長5.5m，由硬質鋼材實體加工而成，并設定圓滑面（工作面4）曲面半徑為61mm，偏心楔外曲面半徑73mm，兩側焊接牢固并做光滑處理；固定件上部通過絲扣直接連接φ59mm鉆桿，通過其下的萬向滾珠可使偏斜楔固定在下垂力最大的方向上。固定件通過鉚釘方式暫時連接偏心楔，為增大剪斷下移量，固定件下部靠近偏心楔工作面部分做圓滑倒角處理，參見圖1中的3。此偏心楔加工的要點是要保證內外曲面半徑合理，工作面（造斜面）光滑耐磨，外形豎直，尤其是偏心楔上部因厚度較薄，后期焊接及熱處理時易發生變形，這將直接導致造斜失敗，因此加工處理后的偏心楔必須保證變形合理，其頂部只能外翻，不能內收，最好保持豎直。

圖2中的配重塊是在加工偏心楔過程中，利用比較完整的廢料，稍做加工處理，以鉚釘的形式鉚接在固定靴中，以增加下垂力，保證定向的準確性，外徑73mm，總長2.0m。另外固定靴底部加工成齒狀，下放人工橋底時容易塹咬在硬質卡料里，以增加咬合力，提供穩定的造斜反作用力，上述準備工作完成后，正式進入下放、定向、偏斜、鉆進過程。

3 定向造斜鉆進

（1）造斜器下放、定向

做好現場準備工作，按造斜器總長8.0m，孔底149m計算，算出最后一桿的準確機余為2.45m；另外重點檢查焊接縫隙、造斜器變形特性、萬向滾珠轉動的靈活性以及鉚釘的連接性。用φ59m鉆桿連接造斜器，緩慢勻速下入孔內，接近孔底149m處時，用人力扭轉鉆具，重復上提下放多次，直至最后加壓剪斷鉚釘，位移控制在0.10m左右。提鉆檢查，確認定向成功后，灌水泥固定，待硬化后可進行下一步工序即定向偏斜鉆進。

（2）定向偏斜鉆進

用φ59m（短巖心管，不帶內管）以慢速、中壓造斜，造斜之前宜開大泵量再次沖孔洗孔，首回次進尺不超1m，如若長時間不進尺、聲音劇變、回轉阻力突然增大時應立即提鉆檢查，切不可強壓、長時間回轉。

正常造斜鉆進至5m后改用φ75mm鉆具帶導正器擴孔掃孔（短巖心管，不帶內管），注意，導正器一定選用連體式，不能選用分體式，防止掉落孔內造成二次事故。用φ75mm穩定鉆進10m后，可轉為正常鉆進。

定向偏斜鉆進是本次礦心補取所有工序中最關鍵的環節，力求“穩定、勻速”，切不可“冒進”。在定向造斜鉆進之前，通過計算，理論上在145.4m處開始造斜，為此現場技術人員時刻蹲點，并由機長親自操作，穩扎穩打，實際在145.3m處開始造斜。此項工序前后歷時兩天，除中間因掉塊導致下方鉆具不通暢之外，并未發生其他意外事故，順利完成造斜段施工。

4 補取礦心

技術人員通過查看現場礦心，并詢問機臺施工過程，認為第一次礦心采取不足的主要原因是：在礦心位置鉆進時沒有采取特別措施，仍然按常規參數鉆進，為此汲取上次經驗教訓，結合礦心破碎特點，現場制定出以下技術措施：

（1）短回次進尺，每回次基本控制在0.5m左右，避免巖心堵塞自磨。

（2）精確選用鉆頭，卡簧座、卡簧內外徑尺寸，使其級配良好。

（3）選用內壁光滑的巖心容納管，且每回次內管均涂抹高黏黃油，起到降震、減輕磨損、防止掉落的作用。

（4）采用慢速、中壓、小泵量的參數鉆進，由經驗豐富的機長親自操機。

（5）打撈巖心管一定要穩、速度要均勻。

采用上述技術措施后，礦心長度由原來的0.45m增加到1.05m，礦心采取率79.5%，最終評定為優質孔。

5 幾點想法

（1）部分機長提出，如果按規范規定的0.2°～0.5°/m造斜，偏斜楔加工質量可靠、圓曲面光滑，工作面硬度和耐磨性優良、焊接熱處理效果好（不變形或變形很小）的情況下，可直接采用同級造斜，將直接減少一步工序。技術人員曾考慮，現場加工條件難以同時滿足上述幾個先決條件，同級造斜曲率取值較小，如果按曲率0.4°/m加工偏心楔，工作面（造斜面）至少11m長，按此加工的話，造斜器頂部為很長的尖窄的造斜面，難以提供穩定的造斜支撐力，又因自身穩定性不足，間隙窄，極易造成擠死、頂死等事故。為保守起見，采用小一級造斜導向，然后換徑擴孔，最后轉為正常鉆進取芯，對于同級造斜方法的可靠性，還應留在后續工作中創造條件加以驗證。

（2）采用小一級口徑造斜將大大降低對偏斜楔的加工要求，但在實際焊接熱處理過程中，我們發現偏斜楔依然變形（不規則彎曲）過大，后續熱處理保證其整體性是關鍵。

（3）本次定向造斜鉆進旨在補取礦心，本次實例中，先用φ59mm鉆具造斜，因小口徑工藝同大口徑（相對而言）工藝比較而言，巖（礦）心采取率具先天性劣勢，因此必須換徑擴孔，改用φ75mm鉆具才能盡可能保證巖（礦）心采取率。

（4）鉆孔事故類型各式各樣，處理的方法不盡相同。針對某種孔內事故，實際采用何種方案，必須綜合考慮，而不能一味地套用。現階段往往因成本制約，事故處理只求簡便、求快捷，使事故處理不徹底，常帶著隱患鉆進，從而造成二次更大的事故，經濟效益蒙受巨大損失，得不嘗試，我們應該更正觀念，從項目上、單位上宏觀著想，處理方法選擇上必須朝著徹底解決、不留隱患的方向發展，長此以往，必將產生可觀的經濟效益。