辽阳吉洞峪地区刘家崴子矿区滑石矿钻探施工技术及问题探讨

宋　良，吴　华

（1.辽宁省地质矿产调查院，辽宁沈阳110034；2.辽宁省第九地质大队，辽宁铁岭112000）

辽阳吉洞峪地区刘家崴子矿区滑石矿钻探施工技术及问题探讨

宋良*1，吴华2

（1.辽宁省地质矿产调查院，辽宁沈阳110034；2.辽宁省第九地质大队，辽宁铁岭112000）

辽宁省辽阳县刘家崴子滑石矿区地层复杂，岩石破碎，尤其粉状辉绿岩岩层坍塌缩径，施工难度大。针对该矿区的地层特点，从设备选型、钻孔结构、套管、钻头选择、冲洗液等方面采取相应的施工工艺及技术措施，取得了较好的效果。

绳索取芯钻进；复杂地层；钻进工艺

1　工程概况

辽宁省辽阳县刘家崴子滑石矿区位于辽阳县南部，隶属于辽阳市辽阳县吉洞峪乡管辖。矿区西南部有辽阳—岫岩公路通过。普查区距辽岫公路很近，从该公路可达辽阳、鞍山，交通便利。面积5km2，设计孔深150～500m，钻探工作量3000m。

矿区为山区，区域为千山余脉，属大陆性季风气候。年平均气温7.6℃，年均降雨644.5mm。长大铁路、沈大高速公路纵贯南北，辽溪铁路横跨东西，与大连港、营口鲅鱼圈港、沈阳桃仙国际机场近距直通。

2　区域地质及矿区地层情况

工作区内为古元古宙白云岩和菱镁矿受区域性热动力变质作用交代成矿。矿区岩层中夹杂绿泥石。此绿泥石为粉末状。

3　主要钻探设备及器具

根据孔深、地层及现场情况采取XY—4型岩芯钻机、BW—250型泥浆泵、SG—17型四角钻塔、JSJ—1000型绳索取芯绞车，动力为75kW发电机等。

为适应中深孔复杂地层钻进，选用强度高，抗扭能力强的唐山金石超硬材料有限公司生产的绳索取芯钻杆；S75钻具及钻头。

4　钻探施工中存在的主要问题

（1）易发生冲洗液漏失；

（2）缩径、断钻、卡埋钻、套管提不上来；

（3）中深部易发生孔壁坍塌，提大钻无法下至原孔深。孔壁坍塌、缩径发生在粉质绿泥岩层，该层还存在取芯困难问题。

5　主要钻探技术措施及工艺

5.1优化钻孔结构

根据地层岩石情况，本地区第四纪覆盖层较薄，在终孔直径不大于75mm的情况下，为提高成孔保险系数，避免因发生孔内事故无法挽救的情况发生，对钻孔结构级配做出调整，具体钻孔结构：

0～10m钻进穿过第四纪覆盖层及地表破碎风化岩层至稳定基岩层，下入Ø127mm套管，作为孔口管固定好，并在管口外壁与孔壁塞入干草或破布条防止掉入杂物，影响将来终孔起拔套管。

10～150m下入Ø108mm套管，使之坐在稳定的岩层上，隔住10～140多米处的粉质绿泥岩层，护住孔壁。

150m以深采用Ø75mm口径一径成孔。

5.2施工工艺及钻进参数

根据以往施工经验及实际地层情况，采用二级套管三级成孔工艺，并针对不同孔径和地层，采取与之相适应的技术措施。

（1）第四纪覆盖层及地表破碎带钻进，用Ø130mm普通金刚石取芯钻头，采用普通单管钻进工艺，低压、慢转、大泵量钻进，并控制钻速，使钻进平稳进行。使用高粘度泥浆，保证孔壁稳定防坍塌，钻进至完整较硬岩层后快速下入Ø127mm套管。

（2）10～150m孔段钻进，采用Ø110mm绳索取芯金刚石钻头钻进工艺。在此孔段采用中泵压及泵量，根据孔内情况，合理地利用高转速提高钻进效率。钻进破碎带、蚀变带等松散岩层时，应采用优质泥浆并控制好泵量泵压，保护好孔壁。在孔深10～140多米处会遇见粉质绿泥岩层，这一层是这个矿区施工难点：此处绿泥岩呈粉末状，密度低、强度小，遇水膨胀缩径、糊钻、憋泵、卡钻、断钻，提大钻后，再下下不到孔底，取芯困难。在粉状绿泥石出现的孔段，为保证岩芯采取率必须减少回次进尺，降低钻压及转速，减少冲洗液量。必要时，甚至采用干钻法取芯。此段通过后，迅速下入Ø108mm套管，护住孔壁。也可根据孔段长短下入飞管作套管。套管或飞管下好后，即换Ø75mm口径继续钻进。

（3）钻杆脱扣事故的预防与处理。断钻脱扣事故重点是预防下钻前应认真检查钻杆丝扣处、钻杆接头处是否完好，存在问题的坚决不能下入孔内。为防止因孔内漏失，造成的钻进阻力增大的问题，应坚持使用优质泥浆，在钻杆表面涂抹废机油、黄油等。

卡埋钻事故处理施工过程中，应控制进尺速度，保证冲洗液畅通，注意防止卡埋钻事故发生。出现卡钻夹钻需轻压慢转上下串动，切勿猛提硬拉。在绳索取芯钻进中，由于绳索取芯钻杆及接头强度较低，不能使用打吊锤的方法处理卡夹埋钻，否则极易出现钻杆或接手脱扣事故，增加事故处理难度。

（4）钻头、扩孔器的选用。针对不同岩石完整性挑选和配置钻头、扩孔器。完整岩石钻进时，选择高胎体阶梯型金刚石钻头和超耐磨型烧结扩孔器。出现坚硬打滑地层时，换成低硬度的锯齿状金刚石，能保证少提钻、多进尺、保孔径的效果；破碎、漏失严重的地层，采用了高硬度、高胎体耐磨性圆弧形钻头和多层聚晶强耐磨性的扩孔器，减少了提钻次数，保证了回次进尺长度，提高了钻进效率。

6　结语

辽阳县刘家崴子矿区的多孔施工实践证明，粉末状绿泥石层的施工，难度最大。虽然如此，只要我们减少回次进尺，降低钻压及转速，减少冲洗液量保取芯；在相应孔段护住孔壁，坚持到稳住Ø108mm套管。在孔深10～140多米孔段，在下入Ø108mm套管后，也可下入Ø89mm套管，形成双层套管，全孔施工就有了保障。

［1］郑思光，刘继东.内蒙古曹四夭钼矿复杂地层深孔施工技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2013，40（5）：17-22.

［2］刘广志.金刚石钻探手册［M］.北京：地质出版社，1991.

［3］石立明.复杂地层岩芯钻探综合治理技术［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2008，35（2）：12-14.

［4］王达，何远信，等.地质钻探手册［M］.长沙：中南大学出版社，2013.

［5］郑思光，赵志杰，左新明.查干德尔斯钼矿复杂地层钻探技术探讨与实践［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2012，39（5）：31-33，64.

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A

1004-5716（2016）07-0076-02

2016-04-22

2016-05-16

宋良（1962-），男（汉族），辽宁铁岭人，高级工程师，现从事探矿专业及岩土工程专业教学与实习实训工作。