王　盛，熊柏槐，宋國(guó)清

（江西地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局九一二大隊(duì)，江西鷹潭355001）

深部地質(zhì)巖芯鉆探技術(shù)探討

王盛*，熊柏槐，宋國(guó)清

（江西地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局九一二大隊(duì)，江西鷹潭355001）

主要介紹深部地質(zhì)巖芯鉆探設(shè)備的選擇、對(duì)鉆井液的性能要求，通過(guò)改善鉆頭工作層、減少孔內(nèi)壓力、增加鉆具扶正器很好的解決了鉆頭壽命短、造斜地層鉆孔偏斜、深孔易斷鉆桿等問(wèn)題。

深部地質(zhì)巖芯鉆探；鉆頭壽命；鉆孔防斜；鉆進(jìn)壓力；鉆井液

1　深部鉆探的意義

深部鉆探是通向地殼深部的通道，能夠使人們直接客觀地探明地球深部地層礦藏資源，通過(guò)探測(cè)地殼與上地幔的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、低溫、地應(yīng)力、地電、地磁、地?zé)岬惹闆r來(lái)預(yù)防預(yù)警地質(zhì)災(zāi)害。對(duì)于發(fā)展地球科學(xué)和勘查技術(shù)，發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)改善人們的生活同樣意義重大。

2　深部鉆探的定義（地質(zhì)巖芯鉆探）

淺孔：0～300m；

中淺孔：300～600m；

中深孔：600～1200m；

深孔：1200～2500m；

特深孔：大于2500m。

3　施工深部鉆探主要技術(shù)問(wèn)題

3.1設(shè)備的選擇（見(jiàn)表1）

表1　依據(jù)鉆孔深度的設(shè)備選擇

鉆機(jī)型號(hào)的選擇還受地層情況、巖石力學(xué)性質(zhì)、鉆孔設(shè)計(jì)孔徑結(jié)構(gòu)、鉆孔設(shè)計(jì)頂角等因素影響，實(shí)際工作中還要依據(jù)實(shí)際情況判定。

鉆桿選用F89mm國(guó)產(chǎn)繩索取芯鉆桿和F71mm繩索取芯鉆桿。

鉆具選用液動(dòng)沖擊錘繩索取芯鉆具，復(fù)雜地層配合半合管繩索取芯鉆具以確保巖礦芯采取率。

鉆頭采用高胎體同心圓鋸齒型金剛石鉆頭，鉆頭環(huán)狀工作面寬、水口深的鉆頭有利于鉆頭通水性并不易崩胎體。

3.2鉆井液的選擇

鉆井液的選擇主要是確保鉆進(jìn)的高效、安全。因此對(duì)繩索取芯鉆進(jìn)用鉆井液有以下要求：

（1）不與巖體、巖粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨著地溫增加不會(huì)出現(xiàn)絮凝、降解現(xiàn)象；

（2）對(duì)地下水、地表無(wú)污染無(wú)副作用；

（3）無(wú)固相或低固相并具有潤(rùn)滑排粉冷卻鉆頭的功能；

（4）具有低粘度、低失水、高分散性。

4　實(shí)例（江西景德鎮(zhèn)浮梁縣朱溪銅鎢礦鉆探項(xiàng)目ZK5409孔）

現(xiàn)以我單位在江西景德鎮(zhèn)朱溪銅鎢礦項(xiàng)目ZK5409號(hào)孔為例與各位同行一同學(xué)習(xí)探討。ZK5409孔設(shè)計(jì)孔深2250m，終孔孔深：2208.20m。

礦區(qū)內(nèi)地層比較穩(wěn)定，無(wú)涌水、垮塌孔現(xiàn)象較少且不連續(xù)，局部破碎出現(xiàn)在1000～1200m。故采用的鉆孔結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。

鉆孔結(jié)構(gòu)：1～20m為F127mm口徑；

20～50m為F108mm口徑；

50～1350m為F95mm口徑；

1350m—終孔為F75口徑。

鉆機(jī)型號(hào)：HXY-6B，泥漿泵型號(hào)：BW-320，鉆塔：SGX17，鉆機(jī)動(dòng)力：150kW，繩索絞車(chē)動(dòng)力7.5kW。

鉆井液的選配：選用2000萬(wàn)分子量水解聚丙烯酰胺、高效鉆井潤(rùn)滑劑、磺化瀝青、羧甲基纖維素等泥漿材料。在施工過(guò)程中依據(jù)地層變化適量調(diào)配藥劑用量，并配備好相應(yīng)的除砂設(shè)備和泥漿沉淀池以降低沖洗液固相含量。

鉆進(jìn)過(guò)程中遇到以下問(wèn)題：

（1）鉆孔施工至1700m后鉆頭壽命短，鉆頭消耗快，導(dǎo)致起下大鉆頻繁，對(duì)孔壁穩(wěn)定性不利，勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率；

（2）鉆孔頂角難控制，對(duì)于造斜地層頂角尤其難以控制；

（3）鉆進(jìn)至一定深度后易發(fā)生斷鉆桿現(xiàn)象；

（4）鉆桿伸縮性難估算，上余不準(zhǔn)，導(dǎo)致內(nèi)管總成報(bào)警信圈炸裂無(wú)法正常撈取內(nèi)管；

（5）套管下入深，起拔困難。

采取的解決措施：

（1）降低鉆進(jìn)壓力、做好鉆桿和水泵的水路密封性；加高鉆頭工作面、加大鉆頭出水口；在鉆頭上鑲嵌金剛石聚晶材料等措施很好的解決了鉆頭壽命短的問(wèn)題。鉆頭壽命由30m增加到150m，大幅度節(jié)約了起下鉆具的輔助作業(yè)時(shí)間，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、很好的保持好孔壁穩(wěn)定性，提高深孔鉆探的生產(chǎn)效率。

（2）地基和底盤(pán)要堅(jiān)固、穩(wěn)定，鉆塔和鉆機(jī)安裝要周正、牢固、水平。鉆塔天車(chē)輪、提引器中心、主動(dòng)鉆桿中心與鉆孔中心在同一條鉛垂線(xiàn)上；不得使用曠動(dòng)的主動(dòng)鉆桿及彎曲的主動(dòng)鉆桿、鉆桿和巖芯管。降低鉆井壓力，保證鉆桿處于拉伸狀態(tài)；鉆具多配2套導(dǎo)正擴(kuò)孔器；使用液動(dòng)潛孔錘繩索取芯鉆具鉆進(jìn)。通過(guò)使用以上方式可取得較好的防斜效果。當(dāng)遇到強(qiáng)造斜地層時(shí)配合使用螺桿馬達(dá)糾斜鉆具對(duì)已經(jīng)跑偏的鉆孔進(jìn)行糾正，但此法在糾正過(guò)程中無(wú)法保留巖芯，而且對(duì)水泵的上水量、泵壓要求較高。

（3）檢查鉆桿及配套接手，出現(xiàn)受損的立即更換；鉆柱啟動(dòng)和鉆進(jìn)過(guò)程中保證鉆桿處于拉伸狀態(tài)；鉆柱啟動(dòng)時(shí)應(yīng)慢慢松開(kāi)離合器防止啟動(dòng)時(shí)的瞬間扭矩作用在鉆柱上導(dǎo)致鉆柱受傷；鉆進(jìn)過(guò)程中降低鉆進(jìn)壓力；改善泥漿潤(rùn)滑性減小鉆柱扭矩；通過(guò)以上措施有效減少了經(jīng)常斷鉆桿現(xiàn)象。

（4）通過(guò)減少回次進(jìn)尺，每回次鉆進(jìn)2.8m便開(kāi)始撈取巖芯（內(nèi)管長(zhǎng)3.0m），可以很好的預(yù)防內(nèi)管總成報(bào)警信圈炸裂難以打撈的問(wèn)題。

（5）影響深孔臨時(shí)套管起拔成功的主要因素有鉆孔孔斜率大、孔壁不規(guī)不圓滑、孔壁吸附套管、巖粉抱埋套管。因此在做好鉆孔防斜的基礎(chǔ)后，下入套管前應(yīng)在套管外壁涂抹黃油，以防孔壁吸附套管；做好孔口封閉措施，防止巖粉隨泥漿進(jìn)入套管和孔壁之間的間隙抱埋套管。

5　結(jié)語(yǔ)

深部地質(zhì)巖芯鉆探施工在獲得地球深部地質(zhì)信息的同時(shí)其資源投入也是非常大，因此施工過(guò)程中的施工管理尤為重要。做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、現(xiàn)場(chǎng)日記，材料供應(yīng)，理順施工生產(chǎn)活動(dòng)中人與人之間的協(xié)作配合關(guān)系，落實(shí)責(zé)、權(quán)、利一致的原則都是我們應(yīng)該做到的，只有依靠集體的力量才能取得較好的工作效果。

［1］鄢泰寧.巖土鉆掘工程學(xué)［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2001.

［2］劉廣志.金剛石鉆探手冊(cè)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1991.

［3］王扶志，張至強(qiáng)，宋小軍.地質(zhì)工程鉆探工藝與技術(shù)［M］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2008.

［4］王達(dá).深孔巖芯鉆探的技術(shù)關(guān)鍵［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2009，（增刊）.

P634

A

1004-5716（2016）03-0063-02

2015-03-09

王盛（1988-），男（漢族），江西撫州人，助理工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)工作。