复杂地层条件下绳索取心.doc

复杂地层条件下绳索取心 钻探工艺运用探讨 摘要：本文结合作者多年从事绳索取心钻探施工技术及管理工作的经验，重点对复杂地层条件下绳索取心 钻探工艺运用进行探讨，以供同行参考。 关键词：绳索取心钻探；钻进措施；施工措施 绳索取心钻探工艺，因其施工劳动强度低，钻进效率高，钻 孔质量优而得到固体矿产地质勘查及探矿施工人员的喜爱。在 实际运用中，由于地层情况干变万化，在不同的地层条件下，其 使用效果往往大相径庭。在复杂地层条件下采用绳索取心钻探 工艺施工，一旦发生孔内事故，处理起来就较为困难，甚至可能 导致钻孔报废、损失管材、延误进度等等，给钻探施工造成重大 损失。怎样在复杂地层条件下用好绳索取心钻探工艺，是值得 钻探同仁深入研究的课题。现就我多年从事绳索取心钻探施工 技术及管理工作的一点经验进行探讨，以资同行参考。 1 结构松散(无胶结或胶结很弱)地层钻进措施 这类地层多为地表坡积、洪积或冰碛层，其厚度和充填的 密实程度决定钻探施工的难易程度。钻进该类地层，钻进速度 是施工成败的关键。钻孔开孔前的研究和施工准备工作特别重 要，钻孔一旦开孔，就必须争分夺秒，一气呵成。 1．1 厚层以薄结构松散地层施工 绳索取心钻进该类地层，一般采用适宜的润滑泥浆护壁， 快速钻进揭穿该地层，进入较稳定的下部地层一定深度后，下 入套管护壁威孔，然后再进行下部地层的施工。需要注意的是， 在决定下套管前，一定要认真分析钻孔底部地层情况，必须确 认钻孔已揭穿松散地层，避免松散地层中大孤石、块石的干扰， 导致判断出现失误，影响施工决策。 1.2 超厚层(层厚50m)松散地层钻探施工 超厚层松散地层钻进施工，需要研究出适合该地层的润滑 泥浆有效护住孔壁，才能安全揭穿该地层。因此，这类地层钻孔 的施工，现场适配泥浆成为钻孔施工成败的关键。 1．2 1 工程概况 丘北县小寨矿区QBZK001号钻孔，是云南华西矿产资源 有限公司为验证物探磁异常而在该矿区设计施工的第一个探 索性钻孔，设计孔深800～1000m，钻孔终孔深度根据施工实际 情况，达到地质目的层后终孔。 1．2,2 施工难点 (1)QBZK001号钻孔，在地层情况不熟悉的情况下，第一 个孔就施工深孔，钻探施工存在较大的不确定性和风险性。钻 孔实际揭穿的地层与地质设计预计的吻和程度成为钻孔施工 是否顺利的先决条件。 (2)该钻孔孔深259．26m 以上地层全为坍塌、漏失严重的 硅质砂岩、沙质泥岩、沙质页岩及上部松散覆盖层，钻进成孔困 难。 (3)孔深291．50—306m 钻遇大裂隙：在孔深659．20m 后 进入强硅化的硬、脆、碎地层，局部出现涌水。 1．2．3 施工措施 该钻孔施工采用 1 30mm 无泵反循环钻进开孔。钻进过 程中，总是见不到坚实完整的基岩层，钻进到孔深144．70m 后，钻孔垮塌严重，极不稳定，继续钻进显得非常危险。在此情 况下，果断决定下入 127mm套管隔离成孔，调制优质润滑泥 浆，采用HQ( 96mm)绳索取心钻进，加快了钻进速度，提高 了钻孔质量。快速施工到孔深259．26m后，钻孔进入较为坚实 的基岩。考虑到钻孔是深孔，为保证钻孔顺利完成，采用 !1 0mm扩孔钻具扩孔到底，下入 1O8mm套管隔离上部不稳 定的地层，继续采用HQ绳索取心施工到孔深308．90m后，由 于291．5O～306．00m孔段出现大裂隙，因此决定下入 89mm 套管到308．90m，隔离该孔段，改用NQ( 75．7Omm)施工到 终孔孔深950．20m。 该钻孔施工，采用套管隔离，优质润滑泥浆护壁、润滑杆 具，有效配合了绳索取心钻探工艺的实施。采用XY一5型钻机， 顺利完成了复杂地层条件下深孔钻探施工任务。 2 破碎地层的钻进措施 破碎地层多数为浅层强风化以上岩层和深部的构造破碎 带，都属于钻探施工较为困难的地层。钻进该类地层，往往出现 岩心采取困难、孔壁不稳，多数还伴随钻孔漏失或涌水等复杂 情况，更加增大钻孔的施工难度。 2．1浅层强风化、全风化地层施工措施 绳索取心钻进浅层强风化、全风化地层的技术措施：① 选 配适合该地层的润滑泥浆护住孔壁，润滑钻具；②选用与该地 层匹配，钻进速度快的钻头；⑧ 采用短钻具(1．2O～1．50m)，采 用勤提多取的办法采取岩心：④在风化严重、怕冲蚀地层采用 底喷、内超前钻头配合三重管保护岩心：⑤钻进施工操作，要力 求稳健，不贪一时之快。平稳钻进，才是获取高速度和好质量的 最佳选择。 2．2 深部构造破碎带施工措施 深部构造破碎带的施工，往往成为钻探施工的瓶颈，是钻 探施工的难点和关键。构造破碎带的厚度、岩石硬度、破碎程度 以及地下水文条件、低压等因素，都会对该类地层钻进施工造 成影响。钻进该类地层，除了采取上一款中提到的各项措施外， 还应注意：①钻探操作一定要