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摘要:结合矿区的勘探实际,针对引发孔内事故的原因及钻探工艺综合应用进行分析探讨,为以后的钻孔勘探施工提供参考和指导。
关键词:勘查钻探;工艺;组合应用;
Abstract: Based on the actual exploration of the mine, the reason for the accident caused by the hole and drilling analyzing and discussing the comprehensive application process for future exploration drilling construction to provide reference and guidance.
Keywords: exploration drilling; process; composite applications;
TU74
鉆探工程施工中的孔内事故将致使钻探效率低下,钻探成本增加,钻探质量下降,劳动强度增大,施工进度减慢,给地质勘探带来很大的不利,进而影响项目的进度。孔内事故往往产生于复杂地层中,暴露于卡钻、埋钻、烧钻、断钻杆等现象。复杂地层孔壁的失稳(坍塌、掉块、遇水膨胀、遇水溶解)引发的孔内事故较多;钻孔漏失,钻进时钻杆摔打孔壁,冲洗液对孔壁冲蚀,起下钻时钻具碰撞孔壁,孔内冲洗液大幅度下降,失去了孔壁的稳定性。
我们施工的卢氏县夜长坪钼矿付井勘查孔,因地层破碎复杂,钻进困难,因施工技术采取不当,处理不到位,引发了孔内事故,极大的延长了工期。现结合该孔钻探施工情况,就该孔事故原因,处理方法及钻探工艺应用做一探讨。
1卢氏县夜长坪钼矿矿区地形地貌及勘查目的
1.1 卢氏县夜长坪钼矿属于中原矿业有限公司第二大钼矿区,交通较为方便。属亚热带气候,岩相变化不大,断裂与褶皱十分发育。上段岩性极为破碎,0.00--3.50米为第四系覆盖层,3.50--276米,碎裂极破碎白云岩,易缩径垮塌,漏失严重。下部孔段,较为完整,有多层水侵蚀、冲蚀过的小溶洞。
1.2 查明矿区内的地层时代,岩性、厚度、产状和分布等,确定矿体赋存层位及矿体在地层中的空间分布,查明较大的褶皱、断裂和破碎带的分布,规模和产状、构造复杂程度,查明矿区水文地质条件。
2卢氏县夜长坪钼矿付井勘查孔,我们采用的主要钻探设备机具
2.1 设备
XY--44型钻机(配37KW电动机);BW--250型泥浆泵(配15KW电动机);SG--18型钻塔;SJ--1200型绞车(配7.5KW电动机);液压钳;NJ-350泥浆搅拌机(配15KW电动机)。
2.2 主要钻具
Φ127mm单管钻具;Φ108mm单管钻具;SJ95绳索取心液动冲击钻具;S77绳索取心钻具。外丝扣Φ50mm钻杆;s89绳索取心钻杆;s73绳索取心钻杆。所配用的钻头及扩孔器有:Φ130mm金刚石钻头、合金钻头,Φ110mm金刚石钻头、合金钻头,Φ95金刚石绳取钻头和扩孔器,S77金刚石绳取钻头和扩孔器。
3 钻进方法的选择与分层钻进技术
分层钻进工艺的选择
此孔3.5--68米,极易坍塌、掉块、缩径,采用根管钻进方法;
68--215米,易坍塌、掉块、岩石破碎,采用国内单动双管钻进,保证和满足岩心的采取率。
215--316米,掉块、泥浆漏失严重,岩石胶结性差,易被冲蚀,采用Φ94绳索取心液动锤为主的钻进工艺。
部分断层地段钻孔漏失严重,护壁困难。采用中等转速和钻压,配合小水量的钻进规程。
4泥浆护壁与配比
此孔地层较为复杂,采用优质泥浆加多层套管进行护壁、堵漏施工。
地层岩性破碎,裂隙发育,接触带一般在30-60米的不稳定碎裂白云岩,怕水冲刷,易坍塌,采用0.35立方米泥浆的原料和配比如下:
5水泥封孔、护壁堵漏的方法
5.1 第一次灌注水泥浆的配方:
250Kg水泥,5Kg食盐,1Kg减水剂,125Kg-135Kg水。
灌注方法采用泥浆泵将水泥浆送入孔内,首先将钻具下入孔内,扫过坍塌、掉块2-3米;其次将水泥浆按上述配方搅拌均匀,放入莲蓬头;再次向孔内泵入水泥浆,计时开始,水泥浆泵完后向孔内注入一定量的清水,再向下压入水泥浆,同时也清洗了管道。48小时后,冲扫封孔;凝固后的水泥柱强度与地表浅层的掉块强度相比相差较大,质软,不能有效护壁。
5.2 第二次灌注
水量250Kg,1.5Kg三乙醇胺,2.5Kg食盐,125Kg水。
灌入方法采用泥浆泵将泥浆送入孔内,步骤同上。从孔内提出的凝固后的水泥柱强度不能有效护壁。
故水泥浆封孔、保护坍塌、掉块、漏失严重的地层不能起到好的效果。
6复杂地层护壁堵漏的技术
尽管套管是探矿地层钻探、护壁的较强手段,但开孔直径大,钻进效率低,管材费用高,成本增加。因此,护壁堵漏的对策为:适当的套管层次加优质的泥浆护壁加水泥护壁堵漏加锯末橡子皮和核桃 皮粉末堵漏措施。
选用不同配方的优质泥浆,维持泥浆性能,保证正常施工。
7结语
复杂地层钻进,应在钻探技术方案制定时,综合考虑预防孔内事故的措施,并以合理有效优化的工艺技术方法给予配合。
7.1加大熟练钻探技术工人的培养,强化技能培训,规范施工流程,提高预防及处理孔内事故的能力。
7.2加强钻探技术研究与难题攻关,有效解决复杂地层钻进护壁与堵漏问题。
7.3备足常见孔内事故处理的机具、工具,并保持其性能良好。
7.4水泥浆灌注应选择人工灌注法,替浆量用容积计算法计算,灌注成功率高。
作者简介:
段建设(1968--),男(汉族),河南汝阳人,助理工程师,现从事探矿工程施工技术工作。
关键词:勘查钻探;工艺;组合应用;
Abstract: Based on the actual exploration of the mine, the reason for the accident caused by the hole and drilling analyzing and discussing the comprehensive application process for future exploration drilling construction to provide reference and guidance.
Keywords: exploration drilling; process; composite applications;
TU74
鉆探工程施工中的孔内事故将致使钻探效率低下,钻探成本增加,钻探质量下降,劳动强度增大,施工进度减慢,给地质勘探带来很大的不利,进而影响项目的进度。孔内事故往往产生于复杂地层中,暴露于卡钻、埋钻、烧钻、断钻杆等现象。复杂地层孔壁的失稳(坍塌、掉块、遇水膨胀、遇水溶解)引发的孔内事故较多;钻孔漏失,钻进时钻杆摔打孔壁,冲洗液对孔壁冲蚀,起下钻时钻具碰撞孔壁,孔内冲洗液大幅度下降,失去了孔壁的稳定性。
我们施工的卢氏县夜长坪钼矿付井勘查孔,因地层破碎复杂,钻进困难,因施工技术采取不当,处理不到位,引发了孔内事故,极大的延长了工期。现结合该孔钻探施工情况,就该孔事故原因,处理方法及钻探工艺应用做一探讨。
1卢氏县夜长坪钼矿矿区地形地貌及勘查目的
1.1 卢氏县夜长坪钼矿属于中原矿业有限公司第二大钼矿区,交通较为方便。属亚热带气候,岩相变化不大,断裂与褶皱十分发育。上段岩性极为破碎,0.00--3.50米为第四系覆盖层,3.50--276米,碎裂极破碎白云岩,易缩径垮塌,漏失严重。下部孔段,较为完整,有多层水侵蚀、冲蚀过的小溶洞。
1.2 查明矿区内的地层时代,岩性、厚度、产状和分布等,确定矿体赋存层位及矿体在地层中的空间分布,查明较大的褶皱、断裂和破碎带的分布,规模和产状、构造复杂程度,查明矿区水文地质条件。
2卢氏县夜长坪钼矿付井勘查孔,我们采用的主要钻探设备机具
2.1 设备
XY--44型钻机(配37KW电动机);BW--250型泥浆泵(配15KW电动机);SG--18型钻塔;SJ--1200型绞车(配7.5KW电动机);液压钳;NJ-350泥浆搅拌机(配15KW电动机)。
2.2 主要钻具
Φ127mm单管钻具;Φ108mm单管钻具;SJ95绳索取心液动冲击钻具;S77绳索取心钻具。外丝扣Φ50mm钻杆;s89绳索取心钻杆;s73绳索取心钻杆。所配用的钻头及扩孔器有:Φ130mm金刚石钻头、合金钻头,Φ110mm金刚石钻头、合金钻头,Φ95金刚石绳取钻头和扩孔器,S77金刚石绳取钻头和扩孔器。
3 钻进方法的选择与分层钻进技术
分层钻进工艺的选择
此孔3.5--68米,极易坍塌、掉块、缩径,采用根管钻进方法;
68--215米,易坍塌、掉块、岩石破碎,采用国内单动双管钻进,保证和满足岩心的采取率。
215--316米,掉块、泥浆漏失严重,岩石胶结性差,易被冲蚀,采用Φ94绳索取心液动锤为主的钻进工艺。
部分断层地段钻孔漏失严重,护壁困难。采用中等转速和钻压,配合小水量的钻进规程。
4泥浆护壁与配比
此孔地层较为复杂,采用优质泥浆加多层套管进行护壁、堵漏施工。
地层岩性破碎,裂隙发育,接触带一般在30-60米的不稳定碎裂白云岩,怕水冲刷,易坍塌,采用0.35立方米泥浆的原料和配比如下:
5水泥封孔、护壁堵漏的方法
5.1 第一次灌注水泥浆的配方:
250Kg水泥,5Kg食盐,1Kg减水剂,125Kg-135Kg水。
灌注方法采用泥浆泵将水泥浆送入孔内,首先将钻具下入孔内,扫过坍塌、掉块2-3米;其次将水泥浆按上述配方搅拌均匀,放入莲蓬头;再次向孔内泵入水泥浆,计时开始,水泥浆泵完后向孔内注入一定量的清水,再向下压入水泥浆,同时也清洗了管道。48小时后,冲扫封孔;凝固后的水泥柱强度与地表浅层的掉块强度相比相差较大,质软,不能有效护壁。
5.2 第二次灌注
水量250Kg,1.5Kg三乙醇胺,2.5Kg食盐,125Kg水。
灌入方法采用泥浆泵将泥浆送入孔内,步骤同上。从孔内提出的凝固后的水泥柱强度不能有效护壁。
故水泥浆封孔、保护坍塌、掉块、漏失严重的地层不能起到好的效果。
6复杂地层护壁堵漏的技术
尽管套管是探矿地层钻探、护壁的较强手段,但开孔直径大,钻进效率低,管材费用高,成本增加。因此,护壁堵漏的对策为:适当的套管层次加优质的泥浆护壁加水泥护壁堵漏加锯末橡子皮和核桃 皮粉末堵漏措施。
选用不同配方的优质泥浆,维持泥浆性能,保证正常施工。
7结语
复杂地层钻进,应在钻探技术方案制定时,综合考虑预防孔内事故的措施,并以合理有效优化的工艺技术方法给予配合。
7.1加大熟练钻探技术工人的培养,强化技能培训,规范施工流程,提高预防及处理孔内事故的能力。
7.2加强钻探技术研究与难题攻关,有效解决复杂地层钻进护壁与堵漏问题。
7.3备足常见孔内事故处理的机具、工具,并保持其性能良好。
7.4水泥浆灌注应选择人工灌注法,替浆量用容积计算法计算,灌注成功率高。
作者简介:
段建设(1968--),男(汉族),河南汝阳人,助理工程师,现从事探矿工程施工技术工作。