復(fù)雜地層巖心鉆探綜合治理的探討

■范紅兵

（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院甘肅酒泉735000）

復(fù)雜地層巖心鉆探綜合治理的探討

■范紅兵

（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院甘肅酒泉735000）

立足于實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，從鉆探裝備、沖洗液兩個(gè)方面探討影響復(fù)雜地層巖心鉆探的主要因素。以此為根據(jù)，探討復(fù)雜地層巖心鉆探綜合治理措施，總結(jié)實(shí)踐工作體會(huì)。

復(fù)雜地層巖心鉆探綜合治理

0 引言

巖心鉆探過程中常會(huì)發(fā)生孔壁坍塌、遇水溶解、鉆孔漏水等情況，上述這些情況均屬于復(fù)雜地層的范疇。鉆進(jìn)到復(fù)雜地層后，埋鉆、卡鉆、斷鉆是常見現(xiàn)象，導(dǎo)致下鉆不徹底、鉆桿磨損嚴(yán)重等問題，不僅造成施工效率低下，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步增加施工成本，導(dǎo)致鉆探質(zhì)量無法滿足實(shí)際需求。隨著地質(zhì)勘探工作的不斷增多，復(fù)雜地層逐漸增加，在很大程度上影響鉆探效率。

1 影響復(fù)雜地層巖心鉆探的主要因素

1.1 鉆探裝備

在復(fù)雜地層上開展巖心鉆探工作時(shí)，其質(zhì)量、效率及施工進(jìn)度往往會(huì)受到多種因素的影響，其中鉆探裝備對(duì)巖心鉆探的影響最為顯著。針對(duì)不同地層結(jié)構(gòu)的巖心鉆探作業(yè)，往往需要用到不同強(qiáng)度的裝備?，F(xiàn)階段，我國(guó)多數(shù)地區(qū)在開展巖心鉆探過程中，主要采用立軸式鉆機(jī)，此種鉆機(jī)施工成本低，而且非常便于攜帶，廣泛應(yīng)用在施工周期較長(zhǎng)的礦井作業(yè)中[1]。但是，立軸式鉆機(jī)使用缺陷也比較突出，鉆孔取芯率低就是其中之一，因此無法滿足施工規(guī)范中的相關(guān)要求。

1.2 沖洗液

在實(shí)施巖心鉆探工作過程中，對(duì)于復(fù)雜地層而言，普通沖洗液很難發(fā)揮作用。采用沖洗液的主要目的是為了發(fā)揮保護(hù)孔壁的作用，避免孔壁坍塌等，并保證取芯成功。為充分預(yù)防上述現(xiàn)象的發(fā)生，要基于復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)，研發(fā)更為適宜的沖洗液。一般情況下，新型沖洗液中含水量要少，從而最大程度上避免坍塌等現(xiàn)象。

2 復(fù)雜地層巖心鉆探的綜合治理措施

2.1 嚴(yán)格按照實(shí)際情況，正確選擇鉆探裝備

鑒于鉆探裝備對(duì)復(fù)雜地層鉆探作業(yè)的影響，要不斷強(qiáng)化對(duì)鉆探裝備的分析，結(jié)合實(shí)際施工情況，正確選擇鉆探裝備，從而減少取芯失敗率。首先，在鉆探作業(yè)正式開展前，相關(guān)施工作業(yè)人員要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探，并結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)分析。若發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的地層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，則要開展多次勘察，按照勘察結(jié)果判斷地層結(jié)構(gòu)形成因素。其次，根據(jù)相應(yīng)的分析、評(píng)估結(jié)果，選擇最為合理的鉆探裝備及鉆探技術(shù)，注意在選擇鉆探裝備時(shí)，應(yīng)充分兼顧到裝備的經(jīng)濟(jì)性[2]。與此同時(shí)，由于復(fù)雜地層形成因素比較多，每種因素均對(duì)造成地層分布情況出現(xiàn)較大差異。因此，只有充分連接復(fù)雜地層的形成因素，才能詳細(xì)分析施工現(xiàn)場(chǎng)的主要情況，進(jìn)而采取對(duì)應(yīng)措施進(jìn)行解決，防止鉆探事故，減少運(yùn)行成本。

2.2 研究新型沖洗液，提高鉆孔取芯效率

充分保護(hù)孔壁，是復(fù)雜地層綜合治理措施中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)松散，發(fā)生坍塌事故比較常見。因此，在進(jìn)行巖心鉆探施工作業(yè)時(shí)，要對(duì)孔壁進(jìn)行相應(yīng)處理，使相應(yīng)位置附著泥漿，充分利用泥漿自身的黏性，有效固結(jié)松散地層，是處理護(hù)壁問題的重要措施。鑒于普通沖洗液在復(fù)雜地層使用的局限性，目前，已經(jīng)研制出適宜用在復(fù)雜地層巖心鉆探施工的沖洗液。不同于普通沖洗液，新型沖洗液的成分更加適合復(fù)雜地層，這是由于其含水量較少，在使用過程中并不會(huì)出現(xiàn)地層坍塌現(xiàn)象，同時(shí)也不會(huì)造成地層膨脹。同時(shí)，在無固相沖洗液中添加植物膠，能夠有效提高其自身的粘度。實(shí)際上，添加植物膠的泥漿，可轉(zhuǎn)變粘彈性液體，從而發(fā)揮固結(jié)作用，能夠抵抗鉆具及其他外力所產(chǎn)生的振動(dòng)。通過試驗(yàn)，新型沖洗液對(duì)巖心鉆探孔洞腐蝕程度比較小，因而能夠保證鉆孔取芯的效率。

2.3 優(yōu)化鉆探工藝，重視注漿處理

在開展鉆探作業(yè)前，要充分做好施工準(zhǔn)備，并制定萬完善的緊急事故處理方案。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，除套管外，正確選擇封孔材料進(jìn)行強(qiáng)制封孔處理，進(jìn)而消除安全隱患。具體操作方法如下[3]：①在水泥砂漿中添加惰性材料，并按照比例添加適量細(xì)砂，從而有效加大水泥砂漿自身的密度，并提高其粘附作用，減少水稀釋，阻斷地下水進(jìn)入孔洞內(nèi)；②在配置好的砂漿中添加麻繩、鋸末，按照注漿壓力進(jìn)一步明確注漿量，若在實(shí)際操作時(shí)發(fā)生無法明確注漿量的情況，要嚴(yán)格對(duì)注漿壓力進(jìn)行觀察，從而判斷停止注漿的時(shí)間；③注漿處理時(shí)，可對(duì)鉆具進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)處理，但是不能向上提拉鉆探裝置，直到注漿處理結(jié)束后才能向上提拉相關(guān)設(shè)施；④注漿處理后，要在36h后進(jìn)行掃孔處理，掃孔至涌水位置時(shí)，要停止鉆進(jìn)作業(yè)，而是按照同等量的配比開展二次注漿施工，觀察水泥砂漿不再發(fā)生泄漏后，停止注漿處理。

3 復(fù)雜地層巖心鉆探實(shí)踐體會(huì)

在復(fù)雜地層實(shí)施巖心鉆探，要充分掌握地層的主要特征，并在此基礎(chǔ)上采用合理的施工技術(shù)。針對(duì)易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，要采取必要措施進(jìn)行預(yù)防，從而有效減少作業(yè)成本。

（1）無論何種形式的復(fù)雜地層結(jié)構(gòu)，在開展鉆探施工時(shí)，均要掌握地層特點(diǎn)，充分減少孔內(nèi)事故；

（2）正確利用鉆探裝備，并做好其維護(hù)工作，根據(jù)實(shí)際情況，科學(xué)合理選用鉆探裝備。充分降低設(shè)備運(yùn)行成本；

（3）嚴(yán)格控制沖洗液質(zhì)量，為做好護(hù)壁工程奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)提高巖心鉆探經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的目的；

（4）在實(shí)際工作中，相關(guān)人員要善于總結(jié)，通過實(shí)踐，整理出行之有效的綜合治理技術(shù)措施，為相關(guān)活動(dòng)的順利開展提供保障。

4 結(jié)束語

綜上所述，復(fù)雜地層巖心鉆探施工難度大，應(yīng)采取必要的綜合治理措施關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。為此，應(yīng)明確復(fù)雜地層巖心鉆探作業(yè)的主要影響因素，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的整改措施，使鉆探施工更具針對(duì)性，并為鉆孔取芯的順利施工提供科學(xué)保障。

[1]曾石友.嵩縣多金屬礦區(qū)復(fù)雜地層巖心鉆探施工綜合技術(shù) [J].探礦工程 (巖土鉆掘工程)，2010，09（11）：16-18.

[2]翟東旭.嵩縣大西溝礦區(qū)復(fù)雜地層鉆探施工綜合治理 [J].探礦工程 (巖土鉆掘工程)，2012，17（10）：32-35.

[3]耿會(huì)斌，翟永林.扎哈淖爾礦區(qū)復(fù)雜地層鉆探的綜合治理 [J].露天采礦技術(shù)，2012，22（06）：39-40.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-282-1