绳索取心钻进工艺在深孔铁矿勘探中的应用

田合全

[摘要]针对孔深超过1300～2000m时，原有绳钻设备、机具、工艺、技术无法达到钻探施工的要求。为解决深度钻孔施工难题，通过对河南省新蔡县练村镇豫东南平原地区深部勘探应用实例，证明该方法可有效缩短工期，提高经济效益。

[关键词]绳索取心钻进 深孔 勘探

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-201-1

0引言

近年来， 随着攻深找盲，深部勘探量日益增多，勘探深度1300～2000m的地质工作已经开始，这对绳钻队伍来讲，原有的设备、机具、工艺、技术已经无法达到钻探施工的要求，所以钻探工作者要为深部勘探做好技术准备工作。

1地层概况

新蔡铁矿勘探区位于河南省新蔡县练村镇，钻孔位于豫东南平原地区，勘探区地势平坦，交通便利。地质设计钻孔深度1380米，钻孔上部为第四系粘土、砂层，厚度在600～650m左右，下部为基岩层。

2钻探设备及机具的选择

根据该区地层特点和地质要求，钻探施工选择主要设备和机具有：XY-6B型钻机，NBB260/7型泥浆泵，JJ30-18mA字型钻塔，XJS71绳索取心钻杆1350m。双管总成2套：∮146套管5～10m，∮114套管700m。

3深孔施工中采取的措施

3.1钻具级配和钻孔结构

3.1.1钻具级配：深孔钻探必须采用合理的钻具级配，该钻孔采用如下级配：（1）开孔孔径∮152mm，钻具级配∮152mm钻头+∮146导向+∮68mm钻铤+∮89立轴钻杆；（2）孔径130mm，钻具级配∮133mm金刚石钻头+∮127导向+∮68mm钻铤+∮50钻杆+∮89立轴钻杆；（3）孔径77mm，钻具级配∮77mm钻头+∮71mm绳索取心钻杆+∮89立轴钻杆。

3.1.2钻孔结构：

在厚覆盖层的地层中钻探，钻孔结构宜采用多级，对不稳定孔段采用套管隔离，以确保绳索取心钻进顺利进行。根据本区钻孔穿越地层特点，采用如下钻进方法和钻孔结构。（1）0～650m上部覆盖层孔段：采用∮153mm非取心复合片钻头钻进，当钻至砂砾岩层钻进困难时，更换∮133mm金刚石取心钻头钻进至完整砂质泥岩30～50m后；再使用∮127mm管子顺孔，通过电测井，以便掌握钻孔弯曲及孔径情况；然后下入∮114套管，并在孔口5～10m下入∮146套管，以防立轴下接头敲打上部套管；在套管内下入∮50钻杆离孔底10～20m，把钻杆和套管接头及立轴连接上，根据测井孔径准确计算水泥用量，先用泥浆冲孔循环一下，然后开始连续注水泥浆封闭套管和孔壁间隙，全孔封闭套管，避免造成钻进时套管打脱事故的发生，给下一步的施工造成困难。（2）下入∮114套管后，底部变径采用∮94金刚石钻头钻进2～3m，消除变径台阶。（3）6800～1380m孔段：采取∮77mm绳索取心钻进，最终达到地质目的而终孔。

3.2保证泥浆质量

使用好适岩泥浆：低粘度18～22s、低比重1.02～1.04Mpa、低切力、润滑性好。钻机设专人负责泥浆管理，小班应由副班长负责。负责管理泥浆人员应熟知泥浆材料的用途和性能及加量，会正确测试泥浆性能，严格按照配比要求调整泥浆性能。

3.3钻进工艺

3.3.1钻进参数

实行“双人”看车，即：人操作钻机，一人看管泥浆泵。合理控制钻进技术参数：钻压800～1000kg，转速150～300转/分钟左右，泵量80～100升/分钟。一定要保持钻压稳定，不能出现忽大忽小现象，发现进尺变化及时做出判断，调整好回次机上余尺，及时打捞内管，严禁连续加尺钻进，杜绝打“懒钻”现象，发挥绳索取心钻进效率。

3.3.2冲洗液选择

3.3.3钻进方法

岩层采用绳索取心钻进以提高钻探效率，在钻进过程中采取的主要技术措施如下：（1）在钻进过程中，如果钻压突然增高，说明岩心充满内管或岩心堵塞，应停止钻进，卡断岩心，将钻具提离孔底。（2）当内管提升到地面后，从卡簧座或接头处卸开，从内管取出岩心。取出岩心后，要清洗和检查内管总成，重新组装起来以备待用。（3）在正常水位时，将内管造成直接从孔口往钻杆里投入，然后接好机上钻杆，开泵用泥浆往下压送。泵压突然升高，表明内管总成已到位，可以开始钻进。（4）在严重漏失地层钻进时，应先往孔内注入泥浆，等液面升到正常位置后，在投放内管总成。（5）在钻进过程中，如果泵压频繁升高，但打捞上来的内管既不满又没堵塞，说明报信压力太低，需调整。（6）钻进中常见故障及排除方法。在钻进过程中，如果出现故障，应查明原因，采取措施，及时排除。

4施工中出现的问题以及对策

（1）违章操作机械设备；要增强操作人员的责任心，加强业务知识学习，提高操作人员技术水平，若出现违章操作机械设备现象，就可能造成机械、人身、孔内事故。

（2）设备已出现故障；加强钻机的维护和保养，避免因设备经常出现故障，由于修理钻机而影响绳钻的正常钻进，不能发挥绳钻的效率，甚至易引发孔内事故。

（3）泥浆性能不好；钻机大班设专职或兼职泥浆管理人员，每个小班要有专人负责泥浆维护和性能测试及清理岩粉，保持泥浆性能稳定，在钻进过程中要时刻观察泥浆出水量大小，防止发生烧钻事故。

（4）套管易脱扣；在上部松软不稳定地层，采用套管护壁，所下套管规格要考虑下部孔段施工遇到复杂情况，再预留一级备用孔径的套管，上部护壁套管∮114套管要使用水泥浆进行全封闭固定，在注水泥浆时要保持连续中间不能停顿，避免影响固套管效果，防止因出现套管脱口现象，给下一步施工带来困难。

5结论

（1）在深孔正式施工之前，要做好全方位的准备工作，准备工作应该涵盖钻孔深度、钻孔方法以及护孔措施等细节， 只有完善好这些细节才能真正找到最为合适的钻孔结构。

（2）在进入较为复杂的地质层——煤系层之后，对泥浆要进行一定的更换工作，更换的对象主要是指低固相泥浆。在深入到煤系层之后，应该尽量避免有关于提大钻的工序，以保护煤层和孔壁的完整性，减小事故的发生效率。

（3）深孔施工技术对于施工工艺准确性以及精度的要求是相当严格的，因此在施工中要做好判断以及标记等工作。

参考文献

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