田 飛 / 云南南方地勘工程總公司

小口徑巖心鉆探鉆孔縮徑的預防與處理

田 飛 / 云南南方地勘工程總公司

鉆孔縮徑是小口徑巖心鉆探中常見的一大主要問題，其不僅會對施工進度造成嚴重影響，還會浪費施工材料，提高成本，甚至還會導致孔內發(fā)生事故，報廢鉆孔。據(jù)此，本文主要對小口徑巖心鉆探鉆孔縮徑的預防與處理措施進行了詳細分析。

小口徑；巖心鉆探；鉆孔縮徑；預防；處理

一、鉆孔縮徑

（一）造成鉆孔縮徑的主要地層

1.沉積地層中的粘土巖地層——水敏性地層。

2.地質構造帶——斷層泥。

3.強風化地層——遇水膨脹，風化后砂狀破碎。

（二）鉆孔縮徑事故發(fā)生的征兆

1.下降或提升鉆具時，在縮徑地層感到鉆具升降困難，嚴重時需要掃孔穿過。

2.在穿過縮徑地層時，由于鉆具與孔壁之間間隙變小，泵壓會增加，甚至出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象。

3.巖粉明顯增多，泥漿中含砂量明顯增加，如果用繩索取心鉆進，會發(fā)生鉆桿內壁結垢現(xiàn)象，提、放內管困難，甚至提拉不動內管或內管投不進去。

4.在縮徑地層中鉆進，鉆具回轉逐漸困難，阻力增大，甚至鉆具完全無法轉動，出現(xiàn)倒車現(xiàn)象。

二、小口徑巖心鉆探鉆孔縮徑的預防措施

（一）進一步明確鉆孔縮徑具體位置

在鉆孔縮徑的預防工作中，必須首先明確其發(fā)生的準確位置。一般情況下，水敏性地層、強風化地層和斷層泥是鉆孔縮徑發(fā)生的主要位置。其中，水敏性地層位于沉積層中的粘土沿地層。強化風地層一遇到水就會極速膨脹，地層經(jīng)過風化之后，會成砂狀破碎。而斷層泥是在地址構造層。

（二）熟練掌握小口徑巖心鉆探情況

為了減量降低鉆孔縮徑的發(fā)生幾率，施工人員應熟練掌握既有鉆孔縮徑巖層的具體情況，并據(jù)此制定有效的預防方案，只有這樣，才能夠從根本上解決實際問題。施工人員還必須及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并采取合理應對措施，避免發(fā)生安全事故，從而威脅施工人員和鉆探人員的人身安全。鉆探人員必須掌握泥漿配比方法，并科學合理選擇，其中失水量控制在4ml/30min以內的泥漿是最佳選擇。

（三）其他有效預防措施

在縮徑地層中，施工人員在升降鉆具時，都必須減速通過。如果鉆具在鉆進時，遇到阻力，可以采取提前掃孔的方式方法，保證鉆具可以順利通過。如果在施工過程中，遇到縮徑問題比較嚴重的底層，施工人員需要進行掃孔處理，擴孔最好使用相對于正常大一級的鉆具，從而有效防止發(fā)生縮徑事故。在鉆進到1-2m距離之后，施工人員必須及時做套管處理，最大程度上避免發(fā)生縮徑事故。

三、小口徑巖心鉆探鉆孔縮徑的處理措施

（一）選擇合理的鉆進參數(shù)

合理的鉆進參數(shù)主要來自于鉆壓工作的合理性，因此，必須提前做好鉆壓工作。在鉆孔縮徑地層的巖層位置，因為此部位的巖石非常柔軟，所在鉆探時，都是輕壓鉆進。如果鉆進壓力太大，此巖層的巖粉就會揚起，一旦如此，勢必會引發(fā)嚴重的埋鉆事故，且頻繁發(fā)生。

（二）嚴格控制轉速

地層縮徑施工還必須嚴格控制轉速，一般選擇慢轉速和慢進方式是最合理的。特別是在穿越縮徑地層時，施工人員不僅要保持仔細嚴謹?shù)淖鳂I(yè)態(tài)度，還要采取合適的護壁方式，全面保護好縮徑地層表面。另外，為了有效避免發(fā)生抱鉆現(xiàn)象，保證施工安全，轉速必須嚴格控制在200r～300r/s之間。

（三）合理控制泵量

其中，在鉆孔縮徑巖層的軟層位置，是最容易發(fā)生巖粉的，并且?guī)r粉的粉量會逐漸隨著鉆探施工，逐漸增多。因此，想要清理干凈粉末，必須嚴格控制泵量。而如果泵量過小，粉末很難全部被清理，孔內就會長期積累大量的巖粉，這將會嚴重威脅施工的質量與安全。所以，在施工過程中，必須嚴格控制泵量，控制在60L～80L/s之間最佳。

（四）科學維護沖洗液

在施工過程中，維護好沖洗液雖然很簡單，但是其在關鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮著非常重要的作用。如果沖洗液的維護不及時、不完善，就很容易發(fā)生孔內事故。因此，在施工時，必須及時清理干凈堆積的泥漿，并提高施工泥漿的使用率。其中最重要的是，確保沖洗工作的順利開展，及時詳細記錄維護信息，以此為后續(xù)施工的有序開展提供便捷，同時還能夠在一定程度上提高施工效率。

四、實例分析

（一）工程概況

在某土礦地區(qū)，主要是一些丘陵區(qū)，地勢比較良好，呈北東原南西向展布，總體地勢西北高，東南低。海拔高度160～320m，區(qū)內溝谷發(fā)育，具黃土地貌特征。區(qū)內屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候。礦區(qū)位于山褶斷束構造區(qū)，礦區(qū)內斷裂構造發(fā)育。

（二）具體施工情況

確定施工時，已經(jīng)完成6個鉆孔，在施工現(xiàn)場主要有巖石類型多樣，而且厚度也大不相同。在千峰之間，這些巖石的厚度呈現(xiàn)巨粒類型，而且在中粒砂巖中，還加入一些巖泥，在強化風影響下，地層開始發(fā)生變動，遇到水分時會膨脹，且膨脹度非常大，這時鉆進，很容易發(fā)生安全事故。因為，在此過程中，卡鉆、抱鉆、提起鉆具難以找不到孔的具體位置，以此三個孔就會被埋，其他孔卻被報廢，造成不必要的工程損失，其可以導致施工進度減緩，還會在一定程度上提高經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，工程存在明顯問題。在上部，含礫層開始變得不穩(wěn)定，且整個施工過程并沒有下套管，這樣一來，一旦出現(xiàn)地層孔沒有采用有效方式應對，勢必會導致工程進程緩慢，巖漿質量得不到有效保障，從現(xiàn)場地層使用可以看出，施工現(xiàn)場的粉紅色粘土含量較高，且當充滿水分時，會導致大量水量損失。

（三）應對措施

尋找問題根源后，選擇有效措施加以應對。其一，鉆孔結構。鉆孔結構適用于&110-91～75mm，上部位置可以使用30～50mm，此方式簡單好用。在進入縮進地層時，可以在距離3～5m的位置上，選擇雙管鉆具協(xié)助施工，直到到達位置，才能停止施工。其二，需要在取粉管上安裝合適的反鉆頭，如果施工時出現(xiàn)縮徑問題，會在上部掃描，最終確定病害位置，這是施工中最常使用的方法之一，能夠準確定位病害位置，從而有效提升施工質量。另外，還要做好泥漿調制工作，泥漿調制工作必須落到實處，才能夠發(fā)揮實際作用，以此才能提升施工進度，確保施工質量。從既有施工經(jīng)驗得知，配置泥漿時，必須做好配比工作。膨潤土數(shù)量要求在20kg之內，CMC為1kg，另外，還要配置3～5KG的KHm。此為最佳配置比例，根據(jù)此比例配置，泥漿質量會得到有效提升，滿足施工需求。而防塌潤滑劑配置量控制在15～20kg之間，此數(shù)值要求比較精準，一般施工時，需要嚴格按照此標準進行，才會取得較好的效果。PHP控制在0.2～0.4kg之間，泥漿性能對密度、粘度、PH值要求都很高，密度最好控制在1.05～1.06之間，粘度控制在23～28s之間，PH值最好為9，這時材料含量也會得以改變，含砂量＜1%，失水量在5～8mL/30min之間，整個泥層厚度＜0.5mm。

（四）預防措施

如果提前預防，縮徑事故會明顯減少，甚至可以及時排除縮徑。首先，在縮徑地層鉆進時，調制好泥漿，最好使用失水量＜4mL/30min的泥漿。其次，在一般縮徑地層，升降鉆具，都必須減速通過，一旦遇到阻力，需要提前掃孔通過。再次，在上部遇到縮徑嚴重地層，需要做擴孔處理，使用比正常鉆進大一級的鉆具進行擴孔，穿過1～2m后，及時下套管，避免發(fā)生縮徑事故。

五、結語

綜上所述，小口徑巖心鉆探主要是為了獲得巖心層的相關參數(shù)，在鉆探時，鉆孔縮徑是十分常見的技術性難題。鉆孔縮徑的發(fā)生不僅會直接影響小口徑巖心鉆探的順利開展，還會直接影響工程整體質量，威脅鉆探人員的人身安全。這就需要相關部門及施工人員必須加強對鉆孔縮徑的高度重視，并根據(jù)實際情況，采取科學合理、行之有效的措施，加以預防和處理，全面保證小口徑巖心鉆探工作的有序進行。

[1]夏清陽.論小口徑巖心鉆探鉆孔縮徑的預防與處理[J].工程技術:引文版,2017(2).

[2]時志興,翟東旭,張東興.小口徑巖心鉆探鉆孔縮徑的預防與處理[J].探礦工程,2012,39(6):46-49.