60多年來，我國的地質(zhì)鉆探行業(yè)為地質(zhì)找礦和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)，地質(zhì)勘探技術(shù)也在此過程中得到了很大發(fā)展。目前，資源勘查工作已由中淺部找礦向深部找礦延伸，特別是礦區(qū)的探邊摸底工作，都是深部找礦。無疑對(duì)鉆探技術(shù)提出了更高的要求，進(jìn)一步總結(jié)以往勘探施工情況和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、存在的問題

從上世紀(jì)70年代舒蘭水曲柳鉆探情況來看，主要進(jìn)行了中淺部資源勘查。由于受到鉆探技術(shù)、工藝、能力等多方面因素的制約，總體效果不夠理想，成孔率較低，鉆孔質(zhì)量差，對(duì)于研究該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及煤層發(fā)育可利用程度低。經(jīng)過調(diào)查了解，成孔率不足50%。面對(duì)這種情況，對(duì)于深部找礦，施工單位不同程度地產(chǎn)生了為難情緒，士氣低落，甚至產(chǎn)生了打退堂鼓的思想。帶著問題和疑惑，我們了解了以往勘查的具體情況，查出了問題，找到了原因。主要表現(xiàn)在以下方面：

1、孔壁坍塌

孔壁坍塌的主要原因是由于地質(zhì)構(gòu)造斷層破碎及溶蝕地質(zhì)的影響，造成鉆孔孔壁坍塌是鉆孔常見的現(xiàn)象之一。巖芯破碎、松散、膠結(jié)性差，鉆進(jìn)時(shí)巖芯易堵塞，鉆進(jìn)時(shí)泵壓異?？變?nèi)轉(zhuǎn)速阻力增大，經(jīng)常出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，特別是孔內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)關(guān)注程度不夠，從而引發(fā)孔內(nèi)事故，個(gè)別鉆孔出現(xiàn)事故疊加，無法處理，造成鉆孔報(bào)廢現(xiàn)象。

2、鉆探設(shè)備工藝

上世紀(jì)70年代，我們主要使用的鉆探設(shè)備是國內(nèi)研制的立軸式鉆機(jī)（俗稱老千米），如XY—1000系列立軸式巖芯機(jī)。這種設(shè)備的缺欠是鉆工勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全系數(shù)低，鉆桿擰卸耗時(shí)，鉆桿損傷程度大，巖芯機(jī)轉(zhuǎn)速低，直接影響了鉆探效率。特別是提升或下降鉆具時(shí)間長，受孔壁坍塌、縮徑的影響，導(dǎo)致輔助時(shí)間增長，使孔內(nèi)事故概率增大。如鉆具折斷事故造成埋鉆等，直接影響了鉆探成本和質(zhì)量，影響了進(jìn)度和效率。

3、縮經(jīng)問題

一是造成鉆孔縮徑的主要地層：①沉積地層中的粘土巖地層；②地層構(gòu)造因素；③強(qiáng)風(fēng)化地層主要是遇到水膨脹，風(fēng)化后砂狀破碎。

二是孔內(nèi)縮徑事故的前兆：①下降或提升鉆具時(shí)，在縮徑地層會(huì)感到鉆具升降困難，嚴(yán)重時(shí)需掃孔穿過；②在穿過縮徑地層時(shí)，由于鉆具與孔壁之間間隙變小，泵壓會(huì)增加，甚至出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象；③巖粉明顯增多，泥漿中含沙量明顯增加；④在縮徑地層鉆進(jìn)，鉆具扭轉(zhuǎn)逐漸困難，阻力增大，甚至鉆具無法轉(zhuǎn)動(dòng)，出現(xiàn)回車現(xiàn)象。

三是區(qū)域地層情況：從吉林省煤系地層來看，主要是由泥頁巖、灰?guī)r構(gòu)成。泥頁巖較松散，易吸水膨脹，鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生縮徑、掉塊、坍塌現(xiàn)象。灰?guī)r溶洞裂隙發(fā)育，在鉆進(jìn)施工中存在著不同程度的孔壁漏水，遇到承壓含水層，鉆孔還會(huì)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

二、對(duì)策與措施

通過對(duì)舒蘭水曲柳勘探區(qū)的實(shí)際情況調(diào)查，綜合分析，采取相應(yīng)的技術(shù)措施（包括對(duì)地質(zhì)的分析，孔內(nèi)情況的判斷以及判斷的準(zhǔn)確程度，并對(duì)癥下藥）是非常重要的。2007年——2010年在水曲柳進(jìn)行的深部勘探，孔深都在1000～1500m。針對(duì)孔內(nèi)某一復(fù)雜情況，如果采取錯(cuò)誤的方法，不僅不能解決問題，反而會(huì)使孔內(nèi)情況復(fù)雜化，既浪費(fèi)了材料，又影響了生產(chǎn)進(jìn)度，還會(huì)造成嚴(yán)重的浪費(fèi)；如果孔內(nèi)判斷準(zhǔn)確，采取的方法得當(dāng)，就能最大限度地降低事故率，使鉆探施工得以正常進(jìn)行。

1、科學(xué)使用泥漿

提高沖洗液的濃度是加大護(hù)塌、護(hù)壁性能較好的方法。根據(jù)實(shí)際操作情況來看，由于方法得當(dāng)，問題得到了解決。具體做法：

首先，在粘土選擇上優(yōu)先選擇了Na土，主要考慮粘土種類多，價(jià)格低，便于購買，同時(shí)節(jié)約了成本。為了配制出理想的泥漿，對(duì)粘頭進(jìn)行Na化處理，方法簡單，便于操作，既在泥漿中加入氧化鈉，對(duì)泥漿中的粘土進(jìn)行鈉化處理，確保泥漿的抗侵蝕性，而且分散度有很大提高，特別值得注意的是PH值控制8-9為宜。其次，要考慮堿的用量。片面加大堿的用量會(huì)使失水量增大，泥漿變稠，造成孔漏不穩(wěn)定的問題，除加入氫氧化納，其它處理劑的選擇也很重要。以往推廣的所謂雙聚泥漿，在水曲柳勘探區(qū)的使用中存在著較大差異，特別是對(duì)煤層、煤系的保護(hù)不利，所以，在使用時(shí)對(duì)原配方進(jìn)行一些改進(jìn)，增加固定含量，使粘度增加到250秒 左右（漏斗粘度）。通過實(shí)驗(yàn)，雙聚處理劑（聚丙烯氰、聚丙烯酰胺）在泥漿中降失水作用是非常明顯的，在該區(qū)施工中發(fā)揮了作用，取得明顯成果，為該區(qū)施工的順利進(jìn)行起到了不可替代的作用。

2、改進(jìn)鉆探工藝

通過對(duì)以往鉆機(jī)技術(shù)情況的了解，在進(jìn)行該區(qū)施工中，我們采用了全液壓巖芯鉆機(jī)（XY-5、6型）。主要解決了以下方面問題：

（1）從節(jié)時(shí)省力考慮，采取液壓動(dòng)力鉗。對(duì)上下鉆具在鉆桿擰下中發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)，與人工擰下鉆桿相比，可節(jié)約時(shí)間1/3以上，鉆桿損傷減少，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，減少了輔助時(shí)間。

（2）從進(jìn)度和效率考慮，采取大馬力的液壓鉆機(jī)，提高了鉆進(jìn)速度，進(jìn)尺快，效率高。通過實(shí)際應(yīng)用，月進(jìn)尺均達(dá)到800米以上。

3、縮徑事故的預(yù)防

實(shí)踐證明，如果提前預(yù)防縮徑，事故將會(huì)明顯減少，甚至能及時(shí)排除。一般縮徑事故的預(yù)防措施：在縮徑地層鉆進(jìn)時(shí)，要調(diào)好泥漿，最好用失水量<4ml/30m的泥漿；②無論提升或下降鉆具，都應(yīng)減速通過，一旦遇到阻力，提前掃孔通過；③在上部遇到縮徑嚴(yán)重地層，要進(jìn)行擴(kuò)孔處理，比正常鉆進(jìn)大一級(jí)的鉆具擴(kuò)孔穿過（1～2m）后，及時(shí)下入套管，防止縮徑事故發(fā)生。

鉆探方法，采取提鉆取芯法。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面：一是鉆桿與孔壁間隙較大，便于使用高粘度泥漿，高粘度泥漿攜帶巖粉能力強(qiáng)，成本低；二是遇到孔內(nèi)復(fù)雜情況處理方便可以采用多種處理事故工具；三是提鉆取芯能及時(shí)檢查鉆頭的磨損情況，便于按照地層情況及時(shí)更換鉆頭；四是在深孔鉆進(jìn)時(shí)，可以在粗徑上部連接鉆鋌，既能保證孔底鉆頭壓力合理，又能保證鉆桿在孔內(nèi)回轉(zhuǎn)穩(wěn)定。

按照上述方式方法，在水曲柳勘探施工中，隨著正確的預(yù)防和運(yùn)用，無一例縮徑事故的發(fā)生，保證了施工的順利進(jìn)行。

總之，從水曲柳勘探區(qū)施工特點(diǎn)來看，該區(qū)對(duì)鉆探施工的要求是進(jìn)尺快效率高，輔助時(shí)間短，這樣才能保證鉆孔的施工質(zhì)量，同時(shí)克服和避免孔內(nèi)事故。通過2007-2010年對(duì)該區(qū)的鉆探施工統(tǒng)計(jì)，成孔率100%，甲級(jí)孔率95%以上。這充分說明，只要采取有效的對(duì)策和措施，符合客觀實(shí)際要求，就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，達(dá)到預(yù)期的成果。