夏 東，向文斌，鄭玉橋，譚 靖，翁少海

（四川華鋒鉆探工程有限責(zé)任公司,四川 成都 610091）

地質(zhì)巖心鉆探施工中，在破碎地層鉆進(jìn)時(shí)，會(huì)遇到回次進(jìn)尺短，巖心堵塞，巖礦心采取率不夠等問題。在堅(jiān)硬打滑地層鉆進(jìn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)進(jìn)尺慢鉆進(jìn)效率極低的技術(shù)難題。為了解決這些問題，我們采用液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)新技術(shù)，在青海都蘭那更康切爾溝銀多金屬礦鉆探工程項(xiàng)目施工中進(jìn)行了試驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用，共完成鉆探進(jìn)尺1239.80m。通過現(xiàn)場應(yīng)用取得較好的效果，該鉆具可以明顯延長破碎地層鉆進(jìn)的回尺進(jìn)尺長度和提高堅(jiān)硬打滑地層的鉆進(jìn)效率，還可以大大提高巖礦心采取率。保證鉆孔彎曲度達(dá)標(biāo)，因此，液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)，不僅可以保證鉆孔質(zhì)量，還可以提高鉆進(jìn)效率。

1 地層概況

礦區(qū)地層中，上部為塊石土，松散易垮塌，再加風(fēng)化千糜巖，巖層較軟。中上部份為千糜巖和玄武巖，部分孔段石英含量80%以上，巖石較硬。中部份為含碳質(zhì)千糜巖，巖石較硬和含金褐鐵礦化破碎巖，巖石破碎，較硬，夾泥質(zhì)夾層。下部份為硅質(zhì)板巖，地層完整較硬。地形等級(jí)確定為Ⅳ級(jí)，巖石等級(jí)為Ⅷ級(jí)，地質(zhì)復(fù)雜程度屬于Ⅲ類（復(fù)雜區(qū)），可鉆性等級(jí)為8級(jí)。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 ZK1343孔施工中的應(yīng)用

從97回次開始使用液動(dòng)潛孔錘，共進(jìn)尺600.8m。鉆遇地層以硅質(zhì)板巖和碳質(zhì)板巖為主。幾種地層交錯(cuò)存在，碳質(zhì)板巖硬度相對(duì)穩(wěn)定，硅質(zhì)板巖因其硅化程度不同，硬度差別極大。

（1）78個(gè)回次中，最高時(shí)效約7m，最低時(shí)效約0.6m。即使在一個(gè)回次中，鉆進(jìn)時(shí)效也呈現(xiàn)極大變化。該孔試驗(yàn)的時(shí)效情況見下圖。

注：試驗(yàn)過程中，施加鉆壓一般保持在20kN左右，轉(zhuǎn)速多數(shù)保持在600-720轉(zhuǎn)，泵量多數(shù)保持在100升/分鐘左右。

（2）發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)時(shí)效的大幅波動(dòng)后，為減小地層因素對(duì)液動(dòng)錘作用判斷的影響，在部分回次中采取了小段記錄的方式來進(jìn)行時(shí)效分析。但仍然發(fā)現(xiàn)地層變化極度不均勻。

（3）為減少地層不均勻變化對(duì)數(shù)據(jù)分析的影響，對(duì)145-149回次按每10cm一個(gè)小段計(jì)算一次鉆進(jìn)時(shí)效，但改變了每個(gè)小段的工作條件：145-149回次共進(jìn)尺6.9米，扣除5個(gè)回次初始進(jìn)尺的10cm小段后共計(jì)64段。單數(shù)段減小泵量至70升左右，液動(dòng)錘停止工作；雙數(shù)段增大泵量至110升左右，液動(dòng)錘激活。如此計(jì)算單、雙數(shù)段的鉆進(jìn)時(shí)效得出進(jìn)尺時(shí)效情況如下圖所示。64個(gè)小段中，間隔關(guān)閉（單數(shù)段）和激活液動(dòng)錘（雙數(shù)段）各32個(gè)小段。對(duì)單數(shù)段和雙數(shù)段取平均數(shù)后得到，液動(dòng)錘激活時(shí)的鉆進(jìn)時(shí)效相比未激活時(shí)有20.3%的提高。

（4）在98、104、105、106等多個(gè)回次鉆進(jìn)過程中均發(fā)生了堵心。此時(shí)采取加大泵量，增加液動(dòng)錘沖擊功的措施后，多數(shù)情況下能解除一次堵心，使得回次進(jìn)尺增加。

5）試驗(yàn)全程未發(fā)現(xiàn)液動(dòng)錘各部件有明顯磨損，也未有液動(dòng)錘失效不工作的情況出現(xiàn)。

2.2 ZK7603孔和ZK8001孔施工中的應(yīng)用

在ZK7603和ZK8001兩個(gè)孔共試驗(yàn)462個(gè)回次，共進(jìn)尺639.1米，試驗(yàn)中所遇地層以硬脆碎板巖為主。

（1）鉆進(jìn)時(shí)效。液動(dòng)錘在兩個(gè)孔中的鉆進(jìn)時(shí)效見下圖。

注：試驗(yàn)過程中，施加鉆壓一般保持在20kN左右，轉(zhuǎn)速多數(shù)保持在600-720轉(zhuǎn)，泵量多數(shù)保持在100升/min左右。

經(jīng)過綜合比較，發(fā)現(xiàn)在鉆進(jìn)較完整的硬脆地層時(shí)（不是極硬地層），鉆進(jìn)最高時(shí)效約14.40m，3.10m進(jìn)尺時(shí)間由約18min提高至13min，效率提升達(dá)到38.4%。

（2）使用液動(dòng)錘鉆較破碎層，回次進(jìn)尺能增加約20%（回次進(jìn)尺80cm～120cm左右）。

3 試驗(yàn)情況總結(jié)

3.1 液動(dòng)錘與我公司鉆具的匹配

該套液動(dòng)錘鉆具能與我公司鉆具順利匹配結(jié)合，組裝方便。使用后會(huì)使內(nèi)外鉆具都增長110cm，內(nèi)鉆具重量增加約18kg。

3.2 液動(dòng)錘的提速增效功能

由于兩個(gè)礦區(qū)的地層都變化很大，本次試驗(yàn)的進(jìn)尺數(shù)量也有限。單從個(gè)別孔位的部分回次難以整體評(píng)價(jià)液動(dòng)錘的提速增效。但根據(jù)部分采用特殊試驗(yàn)方法得到的數(shù)據(jù)來看，在硬脆性地層中，液動(dòng)錘能起到大約20%-38.4%的提速效果。

3.3 液動(dòng)錘的緩解堵心功能

在三個(gè)鉆孔的試驗(yàn)中，均證實(shí)了液動(dòng)錘有一定的緩解堵心、增加回次進(jìn)尺長度的功能。

3.4 液動(dòng)錘的到位報(bào)信功能

150米以內(nèi)，內(nèi)管到位后，沖洗液泵流量達(dá)到80升/min以上時(shí)即可清晰聽見液動(dòng)錘工作的“噠噠”聲，若無此聲音則說明內(nèi)管不到位。

隨著鉆孔深度的增加，報(bào)信聲音逐漸減弱或模糊，但用工具貼緊鉆桿即可清楚感覺到液動(dòng)錘引起鉆桿的規(guī)律性震動(dòng)，相比一般普通鉆具更加容易判斷內(nèi)管是否到位。

3.5 液動(dòng)錘對(duì)沖洗液的適應(yīng)性

液動(dòng)錘在沖洗液的漏斗粘度達(dá)到30s左右時(shí)仍可正常工作。含砂量不得超過0.5%。

3.6 液動(dòng)錘對(duì)沖洗液流量的要求

根據(jù)測試，液動(dòng)錘需要達(dá)到80升/min的排量方可正常工作，沖洗液泵排量越大，液動(dòng)錘的沖擊功越大。但在試驗(yàn)中并未能明顯發(fā)現(xiàn)更大沖擊功在增速提效方面的加成作用。

3.7 液動(dòng)錘對(duì)復(fù)雜地層的適應(yīng)性

大流量對(duì)一些復(fù)雜地層會(huì)有負(fù)面影響，在這些地層中可不必更換內(nèi)管總成，只需減小沖洗液排量到需用值即可關(guān)閉液動(dòng)錘，按正常方式通過復(fù)雜地層。待地層穩(wěn)定后可再行通過增大排量開啟液動(dòng)錘。

因此，液動(dòng)錘對(duì)復(fù)雜地層的適應(yīng)性較好。

3.8 液動(dòng)錘的可靠性

（1）本次試驗(yàn)共連續(xù)使用液動(dòng)錘鉆進(jìn)1239.9m，全程出現(xiàn)一次液動(dòng)錘功能故障，檢查所有部件未見明顯磨損。

（2）根據(jù)液動(dòng)錘的設(shè)計(jì)原理，即使工具本身失效不能正常工作，仍可保持沖洗液暢通，不影響按正?；剞D(zhuǎn)方式完成本回次鉆進(jìn)。

3）通過現(xiàn)場應(yīng)用，該工具在破碎地層和堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)的可靠性較高。