试论岩心钻探水泥注浆护壁防塌的问题及对策

桂林矿产地质研究院 刘康平

试论岩心钻探水泥注浆护壁防塌的问题及对策

桂林矿产地质研究院 刘康平

为了适应深部找矿勘探的不断发展，钻探技术也得到了长足了发展。随着钻孔的不断加深，孔内也常常十分复杂，而且施工周期很长，施工难度也比较大。岩心钻探泥浆护壁技术十分重要，本文通过对岩心钻探遇到的问题进行细致的分析，并深入探讨钻探泥浆护壁技术，进而提出一些有效防塌的对策，以供大家参考。

岩心 钻探 泥浆 护壁

随着社会的不断进步，国民经济的飞速发展，我国的矿产资源已经面临快要枯竭的尴尬境地，一些经济十分发达的地区其浅部矿产资源日渐稀少，已经濒临危机。为了确保社会经济在满足可持续发展的前提下，还能够快速发展，就必须使矿产资源的勘查开发力度加大，向深部地区勘探。这就要求钻探技术必须与时俱进，能够满足在复杂地层进行钻探的施工要求，同时还要做好岩心钻探泥浆护壁防塌工作，以确保钻探施工的顺利进行。

一、岩心钻探存在的问题及对冲洗液的若干要求

1. 岩心钻探存在的一些问题。复杂地层的深孔钻探还存在以下问题：（1）回转阻力较大，材料与动力消耗也很大，而且孔内事故较多。随着孔深的不断增加，摩擦阻力不断增大以及孔内钻杆的不断增长。对于绳索取心钻探来说，不仅使钻机的负荷增大，加快钻杆磨损，同时还很难使转速提高，极易引起钻杆断裂等孔内事故。所以应及时采取相应的润滑措施，使钻杆回转阻力有效减少；（2）钻头的使用寿命缩短。由于深孔钻进，使得钻压很难准确控制，再加上钻杆的接头密封欠佳就容易产生泄漏，无法保证冲洗液能够全部都送到孔底，进而形成假循环，导致钻头微烧而缩短钻头的使用寿命；（3）施工成本高，钻进效率低。在复杂地层实施深孔钻进，由于施工周期较长，如果护壁措施不当，就会导致孔内事故增多，影响钻进效率，进而使施工成本增高；（4）孔壁失稳，且护壁困难。在复杂地层进行钻进，其地层越复杂、孔越深，则钻进的时间就越长，从而造成孔壁失稳。由此可见，在复杂地层实施深孔钻探，必须要考虑到护壁问题，只有将护壁问题彻底解决，才能确保施工顺利进行。

2. 岩心钻探对冲洗液的若干要求。在复杂地层的钻探过程中，冲洗液所起到的作用至关重要，解决以上问题还需冲洗液的帮助。现如今，岩心钻探工艺方法比较先进的就是金刚石的绳索取心钻进。金刚石的绳索取心钻进、复杂地层以及深孔钻探的工艺特点要求冲洗液必须具备以下几个方面的性能：（1）冲洗液的润滑性能必须良好。冲洗液的润滑性能如果十分优越，其粘附系数小，就可以使摩擦阻力有效降低，并降低回转阻力，能够避免卡钻、粘附等，从而减少材料与动力消耗，使钻具的使用寿命延长；（2）冲洗液必须能够防止钻具结垢。钻具结垢，影响内管打捞。如果冲洗液具有极细分散性与超低固相，同时具备较好的流变性，就可以使钻具结垢的现象彻底消失；（3）冲洗液必须具备良好的冷却钻头、清洗孔底以及携带岩粉的性能。确保冲洗液的切力、粘度以及动塑比等适中；（4）冲洗液的护壁性能必须良好。冲洗液具有较强的造壁性与较低的滤失量，同时具有吸附以及粘结孔壁的作用，就会形成韧性较强的薄泥皮，最终使孔壁的稳定性得到有效保障。

二、岩心钻探水泥注浆护壁方法与注浆原理

由于有些钻孔所处地层是断裂蚀变带，而且厚度大、岩层出现断裂，节理以及裂隙发育，同时岩体常常成碎块状，胶结很差甚至互不胶结，钻进时易出现坍塌掉块和缩颈以及夹钻、埋钻，从而给钻进带来较大麻烦，甚至无法钻进。所以，要想使冲洗液漏失与钻孔坍塌掉块的问题彻底解决，就必须选用高强度材料来做护壁堵漏。通常都采用注水泥浆进行护壁堵漏，所取得的防塌效果十分显著。

用水泥浆进行护壁堵漏的原理为：水泥浆注入到破碎岩层后开始沿着空隙裂隙流动，然后沉淀并固结，进而填充裂隙与胶结碎裂岩块，最终形成一个整体，起到护壁堵漏的作用。

三、岩心钻探水泥注浆护壁防塌的措施

注浆之前先将一定量的水压入孔内，这样做的目的是对孔内岩粉进行冲洗，然后根据压水漏失量来确定出注浆泵量与泵压以及浆液的起始浓度等。

注浆之前提出钻具，同时把钻杆提离孔底300毫米，注浆开始应对注浆泵上的压力表的升压情况进行仔细观察，若升压缓慢，则表示浆液流动畅通，受注层的可注性好。注浆过程中的升压平缓视为正常。如果压力表的指针突升，则有可能是受注层裂隙小或堵管。如遇这种情况先要对注浆管路进行检查，确认没有堵管或处理完堵管故障后继续注浆，当压力略高于或达到设计终压时便可结束注浆。在注浆结束之前可将一定量清水注入孔内，用以清洗注浆钻杆，注水量必须为整个注浆钻杆的容积量，直至将钻杆里的浆液全部注入到岩层内为止。在注浆结束后，应等泥浆泵的压力表指针指向零时再拆除注浆装置，把注浆钻杆提于地面之上，待凝固。

水泥浆的养护时间通常为24小时可扫孔。一定要掌握好养护时间，如果养护时间过短，水泥浆的初凝强度就不能达到指定值，从而使护壁堵漏效果大大降低；如果养护时间过长，会造成水泥浆的初凝强度过高，使得扫孔极易跑偏而影响钻进。当扫孔后方可进行压水试验，若正常返水说明注浆成功，如果继续漏失则说明注浆的成功率低可复注，通常复注一次就能起到护壁堵漏的作用。

四、结束语

除水泥注浆护壁防塌方法外，还有诸多护壁防塌堵漏材料在广泛应用。针对复杂地层的深孔钻进，其泥浆性能的优良与否十分重要，低粘度、低密度、低失水、低切力以及高分散性泥浆可以使孔壁的稳定性提高，同时还能提高钻进效率，并能够有效防止钻杆内壁出现结垢。由于泥浆护壁堵漏具有结石强度高、原料广以及灌注工艺简单等诸多优点，因此常用于加固井壁、以防坍塌，成为岩心钻探泥浆护壁防塌的重要技术手段之一。

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