礦產(chǎn)資源勘查中小口徑鉆進(jìn)施工技術(shù)探討

郭林江

（青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266300）

在礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)措施中，鉆探技術(shù)仍然是唯一能從地層中取出實(shí)物巖礦樣品的勘查技術(shù)方法。深孔鉆探給鉆探技術(shù)提出了更新更高的要求[1]。

1 工程概況

寧夏石嘴山成礦區(qū)航磁異常查證鉆探施工鉆孔，位于鄂爾多斯盆地西緣，地勢(shì)較平坦。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)鉆孔1個(gè)，鉆孔深度1500米。鉆進(jìn)的400米進(jìn)尺工作量報(bào)廢，重新布孔鉆進(jìn)。新鉆孔終孔孔深1500米，終孔孔徑76mm。鉆探工程質(zhì)量六項(xiàng)指標(biāo)均符合質(zhì)量要求，綜合測(cè)評(píng)為優(yōu)質(zhì)鉆孔。

2 施工地層

該鉆孔存在的幾個(gè)難點(diǎn)：①第四系覆蓋層厚度達(dá)180多米，較厚，黃土層、砂礫層、卵礫層等膠結(jié)性較差。②地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地層松散、基巖裂隙、褶皺、斷裂發(fā)育。

3 鉆探設(shè)備

（1）鉆探設(shè)備。鉆機(jī)為XY-6B型，其他裝備BW-250型泥漿泵，中型繩索絞車一臺(tái)，120KW柴油發(fā)電機(jī)組一臺(tái)，NJ-600型泥漿攪拌機(jī)一臺(tái)。

（2）鉆具。繩索取芯鉆桿（S95A、S75A）為兩端敦粗型。Φ95mm、Φ76mm繩索取芯鉆具。

4 鉆孔主要施工技術(shù)工藝

4.1 鉆孔結(jié)構(gòu)

依據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)要求、鉆探施工設(shè)計(jì)、鉆進(jìn)措施、鉆孔深度、地層特點(diǎn)等，采用繩索取心鉆探與單管鉆進(jìn)相結(jié)合的施工技術(shù)。三級(jí)鉆孔結(jié)構(gòu)施工。

（1）先期報(bào)廢鉆孔。最初在已報(bào)廢鉆孔中采用的鉆孔結(jié)構(gòu)：0.00—150.00m，鉆孔孔徑110mm，下人φ108mm套管；0.00—243.00m，鉆孔孔徑95mm，下人φ89 mm套管；243.00—400.00m鉆孔孔徑75mm。由于沒有有效的阻隔承壓水層，涌水量過大，導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢。

（2）新鉆孔結(jié)構(gòu)。開孔采用Ф110mm鉆頭，全面鉆進(jìn)至400米，至1016米改成Ф75mm全面破碎鉆頭鉆進(jìn)。鉆孔結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 沖洗液的配制

通過查詢巖芯鉆探資料和根據(jù)以往多年的施工經(jīng)驗(yàn)，鉆孔要想順利竣工，必須要解決好鉆孔的涌水問題。當(dāng)鉆遇承壓水層發(fā)生井涌，提高沖洗液的密度抑涌。必須調(diào)整泥漿性能，在泥漿中摻加加重劑來增加泥漿密度，增大鉆孔液柱壓力，保持孔內(nèi)壓力平衡。

4.2.1 加重劑的選擇

加重劑的作用是加大泥漿比重，常用的加重劑有石灰石粉（比重2.2～2.9）、磁鐵礦粉（比重4.9～5.2）和釩鈦鐵粉（比重大于4.5）等。

4.2.2 泥漿基本材料用量計(jì)算

按照所配制泥漿的密度來計(jì)算各材料的用量。

（1）黏土用量。制成一立方泥漿按泥漿密度要求，所需黏土重量q，（單位kg）為：q=γ1（γ2-γ3）×1000/（γ1-γ3）

式中γ1—黏土的密度，2.2～2.6；γ2—泥漿的密度；γ3—水的密度

（2）配漿水用量。制成一立方泥漿所需用水量V，（單位L）為 ：V=1000-q/γ1

（3）加重劑用量。制成加重泥漿時(shí)，制成一立方泥漿所需加重劑的重量W（單位kg）為：

式中γB—加重劑的密度；如重晶石的密度為4.2～4.6；γ4—加重泥漿的密度；γ2—原漿的密度

（4）泥漿中加火堿：氫氧化鈉：又稱燒堿、火堿。效果：a、調(diào)理泥漿PH值；b、氫氧化鈉溶于水中會(huì)完全解離成鈉離子與氫氧根離子推進(jìn)膨潤土渙散造漿；c、加速有機(jī)處理劑溶解，加量通常為泥漿的0.1%～0.5%。

4.2.3 制備加重泥漿

選用礦石粉作為加重劑。做鉆井泥漿用的礦石粉一般細(xì)度要達(dá)到325目以上，如礦石粉細(xì)度不夠則易發(fā)生沉淀。鉆井泥漿用礦石要求比重大于4.2，BaSO4含量不低于95%，可溶性鹽類小于1%。由于礦石粉的比重較大，要求原漿有較高的黏度，否則，加重劑與原漿混合不均勻，容易發(fā)生沉淀。

4.2.4 泥漿性能測(cè)量和使用

泥漿在使用過程中巖粉及砂粒逐漸增多，濃度增大，黏度和失水量增加，膠體率下降，要求泥漿中的含砂量越少越好，不易超過4%。在鉆孔泥漿循環(huán)流道中間設(shè)置數(shù)個(gè)沉淀坑槽，不斷將沉淀巖粉撈出，來保持泥漿的質(zhì)量。

5 礦產(chǎn)資源開采前鉆進(jìn)需注意的技術(shù)要求

鉆進(jìn)的理論基礎(chǔ)是平衡鉆進(jìn)原理，在特殊地層中施工鉆孔時(shí)，一定要堅(jiān)持“預(yù)防為主”的原則，鉆進(jìn)操作時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。

（1）限制提下鉆速度。提下鉆時(shí)鉆具與鉆孔之間形成活塞抽吸效應(yīng)，破壞孔內(nèi)的壓力平衡，提下鉆速度越快，對(duì)孔壁的破壞力越大。因此，在特殊地層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)限制提下鉆速度。

（2）提鉆時(shí)堅(jiān)持回灌泥漿。鉆桿在孔內(nèi)占有一定的空間，提鉆時(shí)隨著鉆桿提出鉆孔，孔內(nèi)液面下降幅度較大，如果不及時(shí)向孔內(nèi)回灌泥漿，孔內(nèi)壓力失去平衡，需及時(shí)向孔內(nèi)回灌泥漿。

（3）添加劑充分?jǐn)嚢琛Ｌ砑訒r(shí)，攪拌要充分，各種添加劑之間的交聯(lián)和作用必須具備充分的接觸條件，每一種添加劑加入后至少保持10～15min攪拌時(shí)間。

6 結(jié)語

通過以上鉆進(jìn)技術(shù)措施，在鉆孔發(fā)生異物涌出情況下，采用加重泥漿壓涌鉆進(jìn)成孔，消耗膨潤土和重晶石55余噸，順利完成1500米的鉆孔任務(wù)。壓涌鉆進(jìn)技術(shù)措施的順利實(shí)施，解決了在地層中鉆進(jìn)的難題，按質(zhì)按量地完成了鉆探任務(wù)，同時(shí)提高了鉆探技術(shù)水平。