道真县洛龙铝土矿区钻探施工实践与认识

杨丕祥，童 强

（贵州地矿局117地质大队，贵州 贵阳 550008）

道真县洛龙铝土矿区钻探施工实践与认识

杨丕祥*，童 强

（贵州地矿局117地质大队，贵州 贵阳 550008）

全面介绍了道真县洛龙铝土矿区的钻探施工情况情况，包括钻遇地层、钻孔结构、钻进参数、泥浆与钻头的选用等，并对矿区钻探技术提出了几点体会，特别是针对堵漏效果不佳漏失地层采用顶漏钻进方法进行施工，取得了一些经验和效果。

钻进参数；漏失地层；泥浆；顶漏钻进

道真县洛龙铝土矿区内溶洞裂隙发育，矿区水位较低，地下水贯通，钻孔岩芯较破碎。该矿区由于水源丰富，取水简单，基本上都是采用顶漏钻进进行施工。常因孔内水位较低造成钻孔孔壁垮塌、掉块和烧钻等情况导致钻探施工困难。本单位在洛龙矿区完成地质钻孔112个，钻探工程量为66904.42m，并且摸索出一套适应于该工地地层情况钻进的经验。

1 矿区情况概述

道真县洛龙铝土矿普—详查项目是西南能矿集团股份有限公司与117队签定的“贵州省道真县洛龙铝土矿合作勘查协议”。根据协议，西南能矿股份有限公司委托我单位开展洛龙铝土矿区普—详查工作。我单位钻探工程部承接该项目的钻孔施工。

勘查区在整个施工过程中钻进的主要岩体岩石硬度、可钻性变化不大。岩石物理力学性质见表1。

表1 岩石物理力学性质

勘查区岩体完整情况由较为破碎至完整。地质构造复杂程度为简单，但岩溶较发育，对钻探施工影响较大。综合评价，钻探施工工程地质条件程度为复杂类型。

2 矿区钻探施工的主要难点

（1）钻孔施工:该矿区内地钻孔漏水现象频发，几乎所有钻孔都是漏水孔，并且堵漏效果不佳，所有钻孔的钻进施工工艺都采用顶漏钻进。

（2）地层复杂：该矿区内矿区溶洞裂隙发育，孔内水位低，钻壁因没有泥浆支护和钻杆干摩擦而易坍塌；经过钻头的泥浆不均匀而烧钻事故频发。

（3）套管的起拔：由于钻孔的地下水位较低，技术套管下入地下水位下，并且该段地层裂隙发育造成一定的起拔套管困难。

（4）钻杆磨损：由于钻孔上部处于干孔状态，施工时钻杆与孔壁处于干摩擦，绳索取芯钻杆经常出现接头和丝扣严重磨损的现象，造成孔内泥浆假循环，形成烧钻事故和脱扣事故。

3 矿区钻探施工的现场情况

3.1 施工完成情况及主要的设备

根据矿区的地层、孔深等情况，我单位选用2台套HXY-6A型钻机、10台套XY-4型钻机和2台套XY-2型钻机完成矿区112个钻孔；总工程量66904.42m；最小钻孔深度：193.06m；最大钻孔深度：821.00m。

3.2 钻孔结构及钻进情况

根据矿区的地层情况和施工要求，钻孔均采用Ø130～Ø110mm—HQ—NQ四级钻孔结构，如图1所示。钻孔开孔直径为Ø130mm；进入基岩风化层后，下Ø127mm套管，孔径更改为Ø110mm；进入基岩稳定层后，下Ø108mm套管孔径更改为（HQ）Ø95mm；钻进完整基岩至矿区稳定水位下10m处时，下Ø89mm套管，孔径变更为（NQ）Ø75mm至终孔。

图1 钻孔结构图（单位：mm）

3.3 金刚石钻头的选用

在该矿区钻孔钻进中，我单位采用了一批时效高、寿命长、质量好的钻头，尽可能延长了钻头的工作时间，最大限度减少起下钻的次数，提高了钻探施工效率。

在实际工作中,我们采用钻头外径由原来的Ø95mm增加到Ø96mm,扩孔器外径由原来的Ø95.5mm增加到Ø96.5mm，Ø75mm增加到Ø76mm,扩孔器外径由原来的Ø75.5mm增加到Ø76.5mm。

在该矿区钻孔钻进中,由于地层存在硅化层，造成钻头打滑现象。在实际工作中,我们采用20°NQ齿轮式孕镶金刚石绳索取芯钻头施工该层位，提高了在该层位的施工效率。

3.4 钻进参数的选择

该矿区钻孔通过理论计算和钻进施工中不断探索总结优化后得出了实际钻进参数，并按参数进行钻进施工的情况见表2。

表2 实际钻进参数表

3.5 泥浆的选用

各机台在施工过程中主要采用聚丙烯酰胺低固相泥浆，并及时清理循环槽及泥浆池沉砂，勤换泥浆，保持了泥浆的良好性能，确保了施工的顺利。泥浆配方见表3。性能指标：密度为1.02～1.03g/cm3；漏斗粘度为18～22；pH值为9～10。使用效果：携砂性能好、润滑性良。

泥浆池的总容量不小于10m3，沉淀池的总容量不小于1m3，循环沟长度不小于15m3，内宽不小于0.25m，坡度合理，2m左右交错安置一个挡板，池槽都用水泥固护。

表3 泥浆配方表

4 矿区钻探的认识

（1）该矿区地层上部岩溶发育，漏水现象频发，堵漏效果较差，并且很消耗时间。因此我们一般在上部地层采用顶漏钻进方法进行施工，用HQ钻具钻进至矿区稳定水位下20m下套管，再改用NQ钻具钻至终孔。

（2）绳索取芯工艺在顶漏钻进中，为了减少烧钻事故的发生，我们通过在内管总成上安装节流阀的方法来提高钻杆内的泥浆体积，从而提高钻进的压差，使顶漏钻进的平衡不易被打破。 （3）该矿区矿层顶底板多为页岩、粘土岩、煤线（层）等，矿层为铝土岩。其稳定性差，极易形成缩径、垮塌事故。在钻进施工中应加强注意钻头的选择、施工操作、泥浆性能和岩芯采取率。为防止孔壁缩径、垮塌，在原有泥浆配方中应加入广谱护壁剂（GSP），并提高腐植酸钾的比例。

（4）在施工到含煤地层时，要注意观察水泵工作情况、泥浆返回情况以及钻机运行情况，防止烧钻、糊钻事故。

（5）在钻进施工中要严格按照标准合理选择钻进参数，严禁盲目高压钻进，加快钻头损坏甚至钻头毁坏，得不偿失。

（6）为减少钻杆磨损及提高钻进效率，应往泥浆中添加润滑剂(如CLUB润滑剂)。如钻孔处于漏失情况时，应在钻杆上涂抹润滑材料（如二硫化钼润滑膏）。

（7）由于该矿区的套管下得比较深，并且上部地层复杂，起拔套管较为困难。我们一般选用HQ+1的钻头进行钻进，下套管时在套管外壁涂抹二硫化钼润滑膏。

5 结束语

道真县洛龙铝土矿普—详查项目钻孔的施工，虽然在钻孔施工方面取得了一些可贵的经验，但是仍有很多的不足。特别是在顶漏钻进中，虽然有所改进，但是烧钻事故还是时有发生。根据矿区地层特点，选用充气泥浆进行钻进，通过往泥浆内充入空气，增大现有泥浆的体积，减小泥浆的密度，在一定压差下，能提高钻柱内的泥浆体积，使之满管，甚至地应力的压差下能使钻孔返浆。这种方法基本上不需要改变机场现有设备和物资，更适合在漏失地层中钻进。

[1]汤凤林,加里宁.岩心钻探学[M].武汉:中国地质大学出版社, 1997.

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[3]胡郁乐，张绍和.钻探事故预防与处理知识问答[M].长沙:中南大学出版社,2010.

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2015-02-09

2015-02-09

杨丕祥（1982-），男（侗族），贵州黎平人，工程师，现从事地质钻探工作。