浅谈岩心钻探水泥注浆护壁防塌的问题及对策

林硕庆

摘要：随着经济的发展和社会的进步，人类社会所消耗的矿产资源越来越多，为了缓解资源短缺，向地表更深处开采矿产是一种有效的措施。深层地表矿产的勘探开发对钻探技术提出了更高的要求，随着钻孔的不断加深，钻孔内部也变得更加复杂，施工难度也越来越大，而岩心钻探水泥注浆护壁技术更加显示出它的重要作用。文章首先全面的分析了岩心钻探遇到的问题，接着深入探讨了钻探水泥注浆护壁技术，最后文章还提出了相应的防塌措施，希望能够引起人们对这一研究的进一步关注，能够对实践起到一定的指导作用。

关键词：岩心钻探 ， 冲洗液，水泥注浆，护壁防塌

Abstract: with the development of economy and the progress of the society, the human society the consumption of mineral resources is more and more, to alleviate the shortage of resources to the surface deeper mining mineral is a kind of effective measures. Deep surface to the exploration and development of mineral of drilling technology put forward higher request, with the deepening of drilling, drilling interior also become more complicated, difficult construction also more and more large, and core drilling cement grouting technology more applied shows its important role. This article first a comprehensive analysis of the core drilling problems, then discuss the drilling cement slurry-supported grouting technology, finally the paper also puts forward corresponding measures to prevent the collapse, the hope can cause people to the further attention, can play a role in guiding the practice.

Keywords: core drilling, rinses, cement grouting, the slurry-supported collapse

中图分类号：TV42+1文献标识码：A文章编号：

一、引言

随着经济的发展和社会的进步，人类社会所消耗的矿产资源越来越多，尽管我国倡导构建资源节约型、环境友好型社会，然而，人与自然资源的矛盾仍然比较突出，很多矿产资源因为过度开发，几乎将要濒临枯竭。为了保障经济社会的可持续发展，有必要向地表深处进行矿产资源开发，这就对钻探技术提出了更高的要求。为了保证钻探施工的顺利进行，钻探技术不仅要能够满足在复杂地层进行施工的要求，同时还要做好岩心钻探泥浆护壁防塌工作。

二、岩心钻探存在的问题

岩心钻探是一种常用于固体矿产地质勘探的手段，他在矿物的勘探、开发中起着重要的作用。对于复杂地表的深孔钻探而言，岩心钻探存在着一些问题与不足，总的来说包括以下几点。

1、孔内事故增多。随着钻孔的不断加深，孔内钻杆的不断增长，摩擦阻力就会的不断增加。而对绳索取心钻探来说，一方面，它加大了钻机的负荷，加快了钻杆的磨损；另一方面，它还增大了提高转速的难度，容易引发孔内事故，如钻杆断裂的发生。

2、钻头寿命缩短。复杂地表的深层钻探使得准确控制钻压变得非常困难，有些时候，由于接头的密封欠佳，钻杆便容易产生泄露现象，难以保证冲洗液全部送到孔底，这样一来形成了假循环现象，导致钻头微烧，从而缩短了钻头的使用寿命。

3、钻进效率降低，施工成本增高。在复杂的深层地表施工中，钻孔难度增大，施工周期变长，如果忽视采取护壁措施，就会导致孔内事故增多，进而降低了钻进效率，增加了施工成本。

4、护壁难度增大。在复杂的深层地表进行钻探时，地表越复杂，钻孔越深，则施工时间也就越长，这样一来容易造成孔壁失稳。而在深层地表，护壁也变得越来越难。

三、岩心钻探对冲洗液的要求

在钻探过程中，冲洗液的作用是不言而喻的，而在深层复杂地表的钻探中，冲洗液的作用更加突出，解决岩心钻探过程中存在的问题必须有冲洗液的帮助。在施工实践中常常使用的是金刚石的绳索取心钻进，为了顺利施工，取得最佳的钻探效果，岩心钻探要求冲洗液具备以下几个方面的性能。

1、良好的润滑性能。具有良好润滑性能的冲洗液粘附系数小，能够有效的降低摩擦阻力和回转阻力，并且可以避免卡钻，粘附等现象的发生，这样一来，材料消耗和动力消耗便会相应的减少，钻具的使用寿命便会相应的得到延长。

2、良好的护壁性能。冲洗液不仅具有吸附孔壁和粘结孔壁的作用，还具有较强的造壁性和较低的滤失量，这样使得在钻具上使用冲洗液后会形成薄泥皮，这种薄泥皮具有很强的韧性，能够有效的保证孔壁的稳定性。

3、能够防止钻具结垢。由于钻具结垢会影响内管打捞，这就要求冲洗液必须能够防止钻具结垢。具备极细分散性和良好流变性的冲洗液能够清洗掉钻具的结垢，使钻具的结垢彻底的消失。

4、其它性能。除了以上几种性能之外，岩心钻探还要求冲洗液具有良好的冷却钻头性能、清洗孔底性能、携带岩粉性能。此外，还要保证冲洗液的切力、粘度、动塑比的适中等等。

四、岩心钻探水泥注浆护壁方法与注浆原理

1、方法。在深层复杂地表的钻探中，会遇到不同的地层，有些钻孔所处的地层是断裂蚀变带，岩层的厚度大，甚至会出现断裂现象、节理发育、裂隙发育等情况。而岩体会出现碎块状、胶结很差甚至相互之间不能胶结的情况，这样的结构会给钻进带来很大的困难，有些时候还会发生无法钻进的情况。因此，要想在钻探过程中解决冲洗液漏失和钻孔坍塌掉快问题，有必要采用高强度材料来做护壁堵漏。在实践中，较为常用的是采用注水泥浆进行护壁堵漏，经过实际运用，证明它的防塌效果十分显著。

2、原理。用水泥浆进行护壁堵漏的原理如下：水泥浆注入到破碎岩层后开始沿着空隙裂隙流动，然后沉淀并固结，进而填充裂隙与胶结碎裂岩块，最终形成一个整体，从而起到护壁堵漏的作用。

五、岩心钻探水泥注浆护壁防塌的措施

1、注浆前的措施。堵漏时，坚持冲孔；护壁时，坚持扫孔到底，保证清除孔内岩屑并检查钻具通畅。在注浆前要在孔内压入一定量的水，然后根据压水漏失量来确定出注浆泵量与泵压以及浆液的起始浓度等。

2、注浆过程的措施。在注浆前需要把钻具提出，下入钻杆及注浆装置，并把钻杆提离孔底或架桥处0.3～0.5米。在注浆前向孔内注入一定量的清水,而后进行注浆,注入水泥浆液的浓度应由稀至浓,注浆过程中应该仔细观察注浆泵上的压力表。如果压力上升比较慢或不上升，则表明岩石裂隙较大,应适当加大浆液浓度,使压力上升。如果压力表指针突然上升，则有可能出现堵管现象或者是受注层裂隙太小所致。这时需要停下注浆工作，对注浆管路进行检查，排除故障后再进行注浆工作。需要注意的是，当压力略微高于或者是达到设计终压时便可以结束注浆。此外，在注浆结束之前，可以将一定量的水注入孔内，用来清洗注浆钻杆。

3、注浆后的措施。注浆结束后，需要将注浆装置拆除，在拆除前，应该注意需要等到泥浆泵的压力表指针指向零的时候才能进行拆除。拆除装置之后，需要把注浆钻杆提于地面之上，等待注浆凝固。一般来讲，水泥浆的养护时间为二十四小时便可以扫孔，不能太长，也不能太短，扫孔结束后便可以进行压水试验。如果返水正常就说明注浆成功，如果不能正常返水，则说明注浆还有欠缺，需要再进行一次注浆，直至注浆成功。

六、结束语

在实际运用中，除了水泥注浆护壁防塌的方法之外，还有其它多种方法广泛的运用于钻孔实践中。对于深孔钻进而言，泥浆的性能显得十分重要。低粘度、低密度、低失水、低切力、高分散的泥浆不仅可以提高孔壁的稳定性，还能够提高钻进效率，此外，它还能够有效的防止结构在钻杆内部出现。而泥浆护壁堵漏具有多方面的优点，比如原材料来源广泛、结石强度较高、灌注工艺简单等等，正因为具有这样的优点，所以它在井壁加固、塌陷防止等方面的应用较为广泛。也正因为如此，水泥注浆方法成了岩心钻探泥浆护壁防塌的重要技术手段之一，实践也证明，该种方法效果明显，值得应用和进一步推广。

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