破碎及严重漏失地层岩心钻探工程确保岩芯采取率的工艺方法

■张磊

（山东省第七地质矿产勘查院　山东　临沂　276000）

破碎及严重漏失地层岩心钻探工程确保岩芯采取率的工艺方法

■张磊

（山东省第七地质矿产勘查院山东临沂276000）

在金属矿区因地质原因会存在大量破碎地层，在这种地层岩心钻探，极易发生漏失，影响取心率。因此本文给出了一些基本的提高取心率的方法，以及针对破碎地层、严重漏失地层采取绳索取芯配合植物胶循环护壁取心工艺，为今后钻井取心提供指导。

岩心钻探绳索取芯破碎漏失

许多金属矿区的矿体大都具有强烈的蚀变，裂隙节理发育。由于受断裂构造的影响，岩层具有硬、脆、碎、酥的特性。矿层大都存在于破碎带中，矿体破碎，呈酥松块状和颗粒状、粉状及断层泥出现，取芯十分困难。

为了满足地质要求，提高岩芯采取率，必须重视岩芯钻探施工中岩芯采取的工作。通过几年来的工作实践和学习，对如何提高岩芯采取率谈几点认识。

1　影响岩心采取率的因素

（1）钻探施工工艺；（2）循环泥浆使用不科学，造成钻孔护壁功能不强；（3）操作方法不当，造成残留岩芯过多；（4）岩石软硬程度，构造挤压程度等因素；（5）管理不当。

2　提高多金属矿岩芯采取率的方法

2.1基本做法

岩芯采取率偏低的人为因素很多，首先要提高认识，加强职工责任心。根据地层的实际情况和地区施工经验，选择合理的回次长度。当岩心遇阻时可适当活动钻具，无效时立即起钻。长时间的提动和强行钻进，可造成岩芯的互磨或冲洗液冲走钻头底部细颗粒岩芯，将会降低岩芯采取率。

多金属矿的岩芯大多比较破碎，钻进时容易产生岩芯堵塞。可通过提高内管和短节内表面光洁度或取消短节，减少岩芯堵塞的现象，提高回次进尺。

2.2冲洗液的选择

在生产过程中，通过采用不同的冲洗液进行试验，发现多糖类植物胶水溶液（或交联液）具有较好的护胶作用。植物胶的交联作用能保护软弱破碎的岩芯，提高岩芯采取率。

在2014年我单位施工的青海同德加吾钨金矿区岩芯钻探施工中。施工ZK1601孔时，岩矿芯采取率不到40%，采用SM植物胶后，岩矿芯的采取率可达到95%以上。

2.3矿芯选用取样器

现在新型的取样工具不仅能采取断裂带硬脆碎酥矿层，也能取矿层泥、接触带的岩矿层；采取率高（90%以上），完整度、纯洁性好，分层界面清楚。

我单位通过对几种取样器的使用情况比较，最后优选出KBF-1型取芯器。它是利用孔底泵吸作用，实现孔底反循环的一种双层单动取芯工具，其特点是:孔的局部反循环功能较强；在岩芯卡持方面，适应范围较宽，既适应采取完整的，也适应采取十分破碎的岩矿芯。KBF-1型取芯器大体由泵吸、单动和岩芯卡持三个部分组成。

钻进时，冲洗液由钻杆经泵吸接头的侧孔进人内外管间隙到达钻头，一部分经底喷钻头的通水孔至钻头外壁，然后沿钻具与孔壁间隙上返；另一部分由内外管间隙进入内管经空心轴，推开逆止阀再由泵吸接头的螺旋孔进人钻具与孔壁间隙上返，这部分流体是将破碎岩矿芯送人内管的有益介质，是提高钻具采集岩芯的重要因素。

2.4绳索取芯配合植物胶循环护壁取心工艺

该方法是针对破碎地层、严重漏失地层最为有效的取心工艺。2014年山东省第七地质矿产勘查院在青海同德加吾钨金矿区岩芯施工时钻探获得的岩芯，获取的岩心较为破碎，地层受构造、地质和工程都多方面作用，导致地层横向连续性差，破碎严重。绳索取芯钻进工艺的优越性在于对钻杆在孔内起到护壁作用，防止坍塌掉块，减少了卡钻事故；钻进中可及时提钻，减少岩芯磨损，提高采取率。减少了升降钻具的辅助时间，增加了纯钻时间，提高了效率。减少了升降钻具次数，减轻了工人劳动强度，减少了钻探机械升降系统的磨损与动力消耗。延长了提钻间隔，减少了钻头碰撞及扫孔时磨损现象，提高了钻头寿命。

具体的工艺细节包括单管钻具钻进施工工艺和双管单动钻具钻进施工工艺。

单管钻具钻进施工工艺：目前在勘探工地上常的施工工艺是采用Ф110mm金刚石钻头，清水循环钻进。在每个钻进回次结束后须将钻头、钻杆连同岩芯等全部提出孔口，然后取出岩芯后再次全部下入孔内，对于全、强风化的砂岩地层其强度较低，其孔内残余岩芯或掉块会对下部岩芯产生破坏，岩芯受扰动后被研磨成为砂状，岩芯很难提出，造成采取率极低，无法满足技术要求，易造成地层界限划分不清，造成误判。

双管单动钻具钻进施工工艺：双管钻具类同于单管钻具的施工工艺，只是在钻具部分不同，其钻具为内、外双管，在钻进过程中外管随同钻杆一同转动带动金刚石钻头切削、挤压基岩，其内管和岩芯则不随其转动，避免了岩芯的再次扰动，但在每个钻进回次结束后仍须将钻头、钻杆连同岩芯等全部提出孔口，然后取出岩芯后再次全部下入孔内，其残余岩芯或掉块的影响也同样会对下部岩芯产生破坏，不过影响程度较小。

3　几点体会

目前金属矿钻探提高岩矿芯采取率是当前钻井取心工作的重点，为此需做出相应的要求：

（1）提高机台人员的认识，加强职工责任心是提高岩芯采取率的关键，应大力发展孔底反循环双层单动取芯工具钻进技术。

（2）充分利用多糖类植物胶水溶液（或交联液），如SM植物胶和MY-IA胶联液的护胶作用和粘弹效应，保护岩芯，提高岩芯采取率。

（3）针对破碎及严重漏失地层应积极推广绳索取芯配合植物胶循环护壁取心工艺，以解决随钻取芯的问题，提高钻探效率。

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F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-9-171-1