甘肅省白銀礦田深部及外圍銅多金屬礦鉆探工程施工探討

楊永春

（甘肅省有色金屬地質勘查局白銀礦產勘查院，甘肅 白銀 730900）

1 區域地質背景

北祁連加里東褶皺帶東段是研究區的分布所在，塔里木-中朝板塊與其北側為臨，南部連接華南古板塊，震旦系、寒武系中統、奧陶系以及志留系是區內的主要地層出露，同時還發育第三系和侏羅系，與白堊系、第三系及第四系。構造在區內非常發育，有著清晰的線性構造特征，斷裂構造比較突出，為區內巖漿活動提供動源，發育褶皺構造與火山構造，廣泛發育礦床點，是祁連山地區多金屬成礦帶重要組成部分，成礦地質背景具有中大型礦床基礎條件。

2 工區鉆探施工技術條件

（1）地質條件。2013年～2016年針對巖礦田四方山、火焰山、銅廠溝以及拉排溝、銅廠溝等等礦區開展鉆孔61個，深度在800m～1600m，整體上巖石較為堅硬，有的礦區由于采礦、放炮等方面的影響，非常發育斷裂裂隙，存在嚴重的破碎，鉆孔漏失情況比較突出，應當運用套管封堵或者沖洗液進行封堵，施工難度較大[1]。

（2）技術條件。該項目轉孔設計800m～1600m的深度，轉孔為87°傾角，施工的技術要求，每間隔50m測一次方位角以及頂角，每100m頂腳彎曲系數漂3°，達70%的巖心采取率，回次80%，平均80%，礦心采取率平均80%，回次85%，每100m驗證一下井深，誤差應當控制在正負1‰范圍大小，將側方位角與頂角加在進礦出礦位置，同時驗證井深，并對巖心鉆探相關要求進行驗證。

3 鉆孔結構

結合礦區鉆孔施工的地層以及深度，并對過去轉孔施工過程當中遇到的問題進行分析總結，開孔過程當中運用合金鉆頭（Φ130mm），在25m左右將127套管；完整層鉆進過程當中利用金剛石單管鉆頭和Φ110mm合金鉆頭，將108套管下入其中；對Φ96mm口徑金剛石鉆頭進行更換鉆探到350m左右，將89套管下入其中；利用75口徑金剛石鉆頭直至終孔。運用Φ150mm合金鉆頭對復雜地層條件下1200m鉆孔進行開孔，將覆蓋層鉆穿，之后將Φ146mm套管下入；利用Φ122mm口徑金剛石鉆頭完成完整成鉆進工作，之后將Φ108mm套管下入其中；選擇利用Φ96mm口徑金剛石鉆頭對300m～600m深度進行鉆進，對于75口徑金剛石鉆頭進行更換直至鉆進至終孔[2]。具體結構參見下圖。

圖1 Φ150mm 合金鉆頭開孔鉆孔結構示意圖

圖2 ∮ 130 合金鉆頭開孔鉆孔結構示意圖

4 鉆進方法

使用Ф130mm或Ф150mm大八角合金（或復合片）鉆頭開孔，黃土層和分化層至基巖層。更換Φ110mm合金或金剛石單管鉆頭鉆進至完整層，更換Φ91mm口徑金剛石鉆頭鉆進至300m～400m（具體視鉆機型號和地層而定，最多可達600m），更換75口徑金剛石鉆頭鉆至終孔。

5 鉆進技術參數

采用300kg～1300kg的鉆壓，根據50～200r/min控制鉆進速度，并采用50～180L/min的泵量，結合孔壁是否穩定以及巖粉排出情況，確定泵量取值，不穩定的分化成較為松散的，或者第三系分化層，主要運用小泵量，以免對孔壁造成沖塌，該礦鉆探過程當中，運用150泥漿泵，32～38L/min的一檔泵量，確保與地層要求相符合。

6 沖洗液

（1）低固相泥漿。運用低固相泥漿開孔將黃土層以及分化成鉆穿，并將水敏地層以及破碎成鉆穿實際配比情況如下。

表1 低固相泥漿的配比表

各機臺配比現場泥漿過程當中，充分考慮實際情況，對于各種泥漿材料配比科學的調整，確保與以上條件相符合，科學合理的配比泥漿提高其性能。

（2）無固相泥漿配比。

表3 無固相泥漿配比表

配置過程當中，首先將0.1%～0.4%CMC加入到清水當中，然后將純堿適量的加入其中，對ph值進行調節，均勻的開展攪拌，使溶液更加均勻，然后將腐殖酸鉀（0.1%～0.3%）加入其中，并將XH粉狀潤滑減阻劑（0.2%～0.4%）加入其中，充分的進行攪拌，使其達到以下性能。

表4 泥漿性能相關數值

（3）泥漿性能與維護工作。各個機臺分配專門人員負責現場泥漿，做好相應的調試與維護工作，在較好的地層條件下，對于泥漿性能每個班開展兩次測試，對你將材料及時的進行補充，較好地層可以將測試標準適當降低，也可與實際情況充分結合，對性能指標做出合理調整。連續破碎的地層，根據10ml/30min以下控制濾失量，一些漏失鉆孔，應當利用隨鉆堵漏方式保證堵漏效果，對于泥漿漏失量認真的進行檢查，并對你餅質量進行檢查。

7 護壁與堵漏

（1）套管護孔。運用三級套管護壁，主要包括井口管、次級套管以及Ф89套管，井口管應當下到25m左右，次級套管在50m左右，Ф89套管應當在350m左右。

（2）堵漏方法。①堵漏劑堵漏。運用堵漏劑對一般地層裂隙進行堵漏，根據相關說明與使用條件，對堵漏液進行配置。②灌水泥堵漏。存在嚴重漏失的，通過堵漏劑與有關堵漏材料，難以發揮堵漏作用的，可以通過水泥灌入進行堵漏。

8 孔內事故預防措施

（1）防燒鉆。對于鉆探情況嚴密觀察，有異常發現時，將鉆具及時頂起，并對原因認真查找，在較高轉速下，對轉速以及轉壓合理控制，提高泵量，保證泥漿排粉效果與排熱效果。起鉆或者下鉆過程當中要對鉆具認真的進行檢查，是否存在絲扣磨損和裂紋存在，如果有隱患存在的及時進行更換。

（2）防打單管。①內管到位之后才可開展鉆進工作。投放內管之前，應當對彈卡板以及彈簧性能認真的開展檢查工作，如果有隱患存在，及時更換。②內管投放過程當中，巖粉沉淀不能太多，是否有巖心殘留。③對內管單動軸承進行檢查，保證其性能。④保證彈卡板能夠有效定位。

（3）防巖心脫落。①卡簧和卡簧座有的較好的間隙。②鉆具提升與打撈時避免對鉆具及內管造成嚴重碰撞。③鉆進完整硬巖石地層過程當中，采心時要保證鉆頭能夠將巖心切斷，選擇新的卡簧。

（4）防巖心堵塞。①鉆進破碎成過程當中，不能隨意的對鉆具進行提動，倒桿過程當中不可把鉆具提離孔底，鉆進過程當中，不應當對鉆進參數隨意的進行調整。②運用側噴式鉆頭或者底噴式鉆頭。③確保卡皇卡簧和卡簧座有著良好的松緊度。④防繩索取心其他事故措施：a.內管投放過程當中，對開口銷開口方向認真檢查，保證沒有斷裂或者出露。b.對于懸掛環以及座環磨損情況認真的開展檢查工作。c.150m鉆進深度時，內管投放過程當中必須要引起足夠的重視，直孔桿孔段應當在20m以內，斜孔的應當在30m以內。

（5）防鉆桿內結泥皮。①運用無固相沖洗液，保證孔壁穩定性。②鉆進破碎地層時，對泥漿性能有效提高，如果有結泥皮情況將轉進速度有效降低。

（6）防不穩定或破碎層的掉塊。①在對巖心管兒進行打撈過程當中，提升速度應當為一檔，避免由于抽吸因素影響，破壞孔壁，引發掉塊卡鉆。②提鉆過程當中，應當將內管先打撈出，之后對鉆桿進行提升。

（7）防鉆頭拉槽事故。①在易出現拉槽的粗粒石英砂巖地層或有易剝離硬巖顆粒的地層鉆進，應提高泥漿粘度和沖洗能力，并適當降低轉速，鉆進過程中不要隨意提動鉆具或調速調壓。②應確保孔內清潔，尤其要防止在有掉入合金、保強聚晶等金屬物時直接采用金剛石鉆頭鉆進。

（8）防巖粉埋鉆或卡鉆措施。①轉速較高過程中，應當將泥漿性能參數有效提高，并增強泵量，對鉆壓、轉速合理控制。②巖心打撈必須要在停鉆之后，或者內管放入之后進行，將沖孔時間有效延長。③巖粉在孔內較多時，內管投放之前，首先開展沖孔工作，然后再將內管投放其中。④如果巖粉在孔內量較多，由于事故停泵的，必須提鉆具，使其離孔底5m以上。

9 完成鉆探工作情況

甘肅省白銀礦田深部于外圍銅礦普查項目鉆探施工過程當中，共對61個鉆孔高效完成，達到100%的合格率，總計74126.08m工作量，每臺月效率在433.49m，最高臺月效率達到600.32m，中孔最深的沒1700m，鉆頭每個平均達到350m的壽命，除個別外，鉆具具有較好的應用，通常每種孔徑能夠配合兩套鉆具進行應用，鉆桿磨損程度大幅增強。