矿床钻探施工工艺质量分析

徐云旺

（云南冶金资源股份有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021008）

矿床钻探施工是应用综合性技术学科，全面掌握各种矿物在地壳中的结构，重点对地壳中矿物的物理力学性质，矿石组成的成分和构造的不同对地层有很大的影响，对地层钻进的反应也是各种各样的，为了确保钻探施工开展，提高钻进质量和效率，全面掌握矿石的物理力学性质对钻进工作有很大的帮助。采取的钻探方法及钻进工艺主要是：绳索取芯钻进和硬质合金钻进两种工艺方法。在施工过程中主要采取绳索取芯钻进为主导，为了保证矿芯的采取率，在岩层破碎、取芯困难的地层中，采取硬质合金钻进双管钻进，双工艺相结合技术方法，保证矿芯的采取率和钻孔施工的质量要求。

1 工艺简介

在地质地层钻探过程中，钻探工艺步骤主要有：组装钻具——连接钻头内径进行匹配——下钻——冲洗液护壁堵漏——钻进——采心——投放内管——打捞岩心——控制钻压——逐步钻进。

2 工艺控制

（1）通过打捞器取心，采心率不低于进尺的70%，进入含矿层，要求岩心回次进尺采取率不低于80%。

（2）钻孔测斜报告书：根据钻孔测斜设计要求，每钻进100m进行一次测斜记录，要求记录填写所采取的测斜仪器型号，测斜深度、倾角、方位角等；偏斜度控制在每100m/2度范围内。

（3）当班做好简易水文观测记录表：认真填写观测孔深记录、回次、起始时间及终止时间，钻进工艺、水位、水温、冲洗液消耗观测、涌、漏水、坍塌、缩径、裂隙及钻进情况等现象进行记录。

（4）孔深校正报告书：在施工过程中，取心钻进时因提钻长度不一，原则上每50m必须对孔深进行校正、验证①每钻进100m、根据矿层厚度变化矿层小于5m时，进行一次孔深校正；②根据地质分析地层的变化确认重要构造位置、判断地质层位；③下套管前和终孔后必须对孔深进行验证，确保无误。

（5）对孔内岩粉必须返水清除，否则会造成水泵的磨损，影响使用寿命，孔内岩粉不及时排出，容易造成孔内事故。泥浆槽设置多个沉淀池，主要是为了形成粉状产生沉淀，提取有效的上清液，循环使用上清液返水，既环保又经济。将泥浆上清液的使用情况及时填入水文观测记录表中而且配浆材料按照规范进行配比。

（6）封孔：矿床钻探施工施工必须严格按照钻探过程质量及地质找探矿的要求组织施工，钻孔施工中存在地质岩石破碎，对采取矿芯有一定的困难，钻孔漏失严重，钻孔施工存在着非常大的影响，经过地质结构分析，从矿床钻探方法、工艺技术进行解决，达到矿床钻探施工六项指标要求，矿芯的采取率、钻孔的测斜、井深的校正、简易水文观测、原始报表、封孔等施工质量指标按照规范进行施工；地表钻探施工，从以下几个方面进行分析。

2.1 矿芯的采取

①对矿芯的采取，有着非常严格规范要求，必须保证岩矿芯的采取率及完整性，其中存在的主要影响因素是：地层矿石结构不完整，岩石存在着破碎、泥层及地质的软硬不平衡等多种因素，采取以下措施进行解决：施工过程中地质矿石破碎，通过内管打捞矿芯存在着破碎严重，针对这种情况，为了满足找探矿的要求，先采用PQ孔径下放井口管，然后下HQ孔径施工钻孔，保障矿芯的完整，根据地质资料分析地层变化，在用NQ孔径进行钻探取芯，采取率不得低于70%，按照要求进行规范管理。②在钻孔过程中，地质矿层复杂多变，泥层及软硬不均匀，给钻探施工造成了一定的影响，为了解决这一难题，采取φ91双动双管进行施工，确保岩矿芯的采取率到达85%以上，并限制转速（120转/分）、压力（240千克）和泵量（40升/分），控制进尺和时间保证在进尺1米/10分钟完成。

2.2 孔深的校正

较正孔深是确保钻孔能够按照地质设计要求，正确的方位进行钻进，在孔深较正的位置进行钻杆丈量，确保孔深误差，必须采取以下方法：在机场量具丈量，刻度准确、清楚，配备规范的卷尺，对孔深进行校正；机场余尺丈量，停止动力头的转动，每次丈量钻杆的基准点为连接盘的低端处，并准确丈量和记录；加减钻具用钢卷尺丈量尺寸，在使用合金钻具工艺过程中，校正孔深丈量钻具尺寸，按照规范使用卷尺将丈量结果记录在相应表格上。

2.3 钻孔孔斜度

钻孔测斜度必须按照规范进行，每50米处及终孔处进行测斜，因地层比较复杂，必须对钻孔采取相应的防斜措施，开孔时严格按照工艺要求进行，控制好孔斜度，在开孔过程中轻压慢进，保持设备平稳运行。地层矿石软弱带、破碎带、对软硬不均匀的地层轻压慢进，孔底压力保持在240千克，转速120转/分，速度：15分钟/米-20分钟/米，保证钻孔的垂直度。

2.4 简易水文观测

在使用清水或钻井液过程中，必须加强水文观测，每观测回次在提钻后、下钻前各进行一次观测，时间为5min，根据水箱水位，泥浆池液位和补充冲洗液量计算出冲洗液的消耗量。

2.5 原始报表

安排专人进行填写原始报表、交接班记录表及时填写、无涂画，做到实事求是、真实、准确、整洁有效。

2.6 封孔

按照地质技术要求提供的钻孔柱状图和封孔要求，完成封孔设计，封孔后采用水泥进行浇筑，在浇筑中心设立标注庄，需要对封孔质量进行验证的，应进行透孔取样。

3 钻进时钻具的“振动”及处理措施

（1）金刚石钻进参数的特点就是转速高。振动发生的原因很多，如钻机回转系统磨损过度，钻具接配不同心，矿石不均和操作不平稳等，都会造成钻具振动。

（2）钻进中，轻微的振动是时刻不断的，这对钻进和机具都影响不大，但激烈的振动会损坏钻头甚至钻具和机械。因此，金刚石钻进必须防振。完全消除振动是不容易的，但可能把它减小到最低限度。

（3）目前减振方法有机械法、稳定钻具法和润滑法等。其中机械减振法是在钻杆与岩心管之间接一个“减振器”，利用减振器上弹性零件的弹性作用吸收钻杆纵、横振功能，以降低钻头上的冲击载荷。但因为减振器结构复杂，效果亦不高，所以没有广泛推广使用。

（4）钻具的稳定性：稳定钻具的方法是将钻杆的连接用“稳定接头”代替普通接头。稳定异径接头结构，其外径与扩孔器外径相等，并镶硬质合金块以增加耐磨性。这样的异径接头使岩心管与钻头几乎处于同一轴心线上，大大增加了回转稳定性，从而减少振源；硬质合金镶在可卸环上，磨损后可以更换。

4 孔内漏失矿层的处理措施

①微漏矿层采用顶漏钻进；中等漏失矿层采用加堵漏剂随钻堵漏或水泥封堵孔；对于完全漏失的矿层必须采取下套管隔离然后进行水泥灌注。②孔内遗留物事故的处理：钻头与扩孔器采用金刚石钻头消灭法，特殊遗留物，例如测斜仪、工具等；多头事故处理，采用纠斜工具绕过；③钻孔的防斜与纠斜处理：选用大口径绳钻增强刚性，控制参数一致，每钻进100米及时测斜，处理孔内事故时要保持头脑清晰、认真记录、沉稳操作，提前做好处置措施，才能有效提高事故处理的效率。经验证明，钻杆直径与钻孔直径配合得合理就能大大减少各类事故的发生。