陳-邢地區(qū)鐵多金屬礦鉆探施工體會

李國東，龐少青

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊，河北 秦皇島 066000）

1 礦區(qū)概況

區(qū)域位置及交通：河北陳三陵-邢家灣地區(qū)位于河北省南部，地理坐標：東經(jīng)114°14′-115°28′，北緯36°25′-37°26′，礦區(qū)為平原，交通便利。礦區(qū)地質(zhì)特征：區(qū)內(nèi)出露的蓋層主要為中元古代長城紀、古生代寒武紀、奧陶紀、石炭紀海相沉積地層[1]。具體為：上部為第四系松散堆積物及卵礫石夾沙土，下部為灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r、泥頁巖及砂礫巖。礦區(qū)地質(zhì)構造以斷裂構造為主。

2 設備及管材配置

根據(jù)鉆孔設計書的要求，我們配置了以下的設備及鉆具：

（1）施工設備。①鉆機：連云港黃海機械廠生產(chǎn)的XY-4鉆機一臺；張家口探礦機械總廠生產(chǎn)的XY-5鉆機一臺。②泥漿泵：衡陽探礦機械廠生產(chǎn)的BW-150型泥漿泵一臺；衡陽探礦機械廠生產(chǎn)的BW-250型泥漿泵一臺。③鉆塔：張家口探礦機械廠生產(chǎn)的SGX-B型及SGX-17型鉆塔各一座。④取芯絞車：北京探礦機械廠生產(chǎn)的JSJ-1000型絞車二臺。⑤發(fā)電機組：濰坊發(fā)電機設備有限公司生產(chǎn)的100KW發(fā)電機組一臺；揚州發(fā)電設備有限公司生產(chǎn)的康明斯92KW發(fā)電機組一臺。

（2）鉆具及管材。由無錫鉆探工具廠生產(chǎn)的φ50mm加厚鉆桿及φ71mm繩索取芯鉆桿，鉆具由我隊自行加工φ150mm～φ91mm的單管取芯鉆具，另外配置YS75系列取芯內(nèi)管總成鉆具。

3 鉆探生產(chǎn)施工情況

該礦區(qū)我隊共計施工4個鉆孔，均不同程度出現(xiàn)井內(nèi)事故，具體如下：

（1）ZK08-1鉆孔：該孔位于河北省永年縣趙窯村東部的老河灘上，據(jù)地質(zhì)人員介紹，鉆孔上部為30m厚的沖積卵礫石地層，成孔非常難，據(jù)此，我們準備了從φ150mm～φ91mm一系列的套管及鉆具，對上部覆蓋層多套管封隔，較順利完成了鉆探施工任務。施工中上部覆蓋層采用普通泥漿+粘土球進行護壁，泥漿配置性能為：密度1.1～1.5kg/L，漏斗粘度28～35s，加上對孔內(nèi)部分坍塌孔段進行投擲粘土球進行搗實干鉆等手段，基本保證了上部覆蓋層的穩(wěn)定性[2]。鉆進至基巖后，使用乳化液作為沖洗液來完成鉆孔下步施工，本孔設計400m，實際終孔深度為400.49m，施工時間15天。

圖1 鉆孔結構圖

該孔施工重點在于上部覆蓋層的護壁及鉆頭的選型，把泥漿性能配置好，選用特制的金剛石鉆頭就能最大限度減少掉塊、卡鉆、漏失及鉆頭漏沙現(xiàn)象，較順利完成施工任務。

（2）ZK08-2。該孔設計深度為600m，實際終孔深度為601.33m。其采用的施工工藝、井深結構均與ZK08-1鉆孔相同，只是在施工中依孔的差異下入套管的深度不同。該孔從2008年12月31日施工，至2009年3月7日終孔，除春節(jié)休息20天外，共計施工46天。造成工期過長的主要原因是鉆進至下部時遇到斷層破碎帶，出現(xiàn)井內(nèi)事故。其具體情況為：穿過覆蓋層77.7m后，采用YS75繩索鉆桿進行鉆進，鉆進至82.5m處，出現(xiàn)沖洗液漏失現(xiàn)象。據(jù)此現(xiàn)象，我們將沖洗液改為普通泥漿，來抑制孔內(nèi)的泥沙坍塌，但在鉆進至112.7m處，提鉆后發(fā)現(xiàn)鉆具掉入孔內(nèi)，多次下絲錐均碰不到鉆具頂部。我們分析為此孔段擴徑較為嚴重，遂決定將φ89套管起出，換用φ91鉆具繼續(xù)擴孔鉆進，將井內(nèi)殘留鉆具套取上來。直到鉆進到井深113.9米處取出完整巖心，下入φ89套管，換徑施工，直至終孔。

（3）ZK08-3孔及ZK08-4孔。ZK08-3孔設計600m，實際終孔孔深562.24m，共計施工45天。在施工中出現(xiàn)的問題與ZK08-2鉆孔類似，在孔深180-200米孔段沖洗液漏失嚴重，鉆桿多次折斷，采取各種堵漏措施無效情況下，又重新拔出套管擴孔鉆進，將套管下入井深287.36米處，封隔了上部破碎地層，換徑才結束了該孔施工。

ZK08-4孔是我們最后施工的鉆孔，考慮到前三個孔的施工情況，我們未輕易提前下入φ89套管，同時針對井內(nèi)情況采取全孔用優(yōu)質(zhì)泥漿做沖洗液，直至鉆進至265m才下入φ89套管，然后改用乳化液做為沖洗液，施工過程中雖出現(xiàn)了坍塌、掉塊、折鉆等事故，但都順利的處理完畢。該孔終孔深度為491m，實際施工為30天。

4 結論及體會

針對以上鉆孔施工情況，有如下幾點體會：

（1）上部覆蓋層鉆具的選擇：上部覆蓋層多為砂卵石層，鉆桿宜采用φ50mm或φ71mm厚壁鉆桿，此類鉆桿其強度較φ71繩索鉆桿要大，有較高的抗振、抗彎的強度，可大大減少卵礫石層鉆進過程中鉆桿折斷現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）井身結構的設計：因該地區(qū)地層較復雜，特別是不同孔位其破碎帶深度差異較大，建議在以后施工中，末級套管下入300m左右為宜，這樣可以避免因重新起拔套管造成成孔周期加長及成本的增加。

（3）沖洗液的使用：上部覆蓋層采用普通泥漿+粘土球護壁，其泥漿性能為：密度1.10kg/L～1.15kg/L，失水量≤15ml，粘度30s～35s即可，再加上投入粘土球，操作簡單，方便，能起到不錯的效果。

鉆至下部完整基巖，可采用普通乳化液即可。