小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理

田飞

云南南方地勘工程总公司

【摘 要】钻孔缩径是小口径岩心钻探中常见的一大主要问题，其不仅会对施工进度造成严重影响，还会浪费施工材料，提高成本，甚至还会导致孔内发生事故，报废钻孔。据此，本文主要对小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理措施进行了详细分析。

【关键词】小口径；岩心钻探；钻孔缩径；预防；处理

一、钻孔缩径

（一）造成钻孔缩径的主要地层

1.沉积地层中的粘土岩地层——水敏性地层。

2.地质构造带——断层泥。

3.强风化地层——遇水膨胀，风化后砂状破碎。

（二）钻孔缩径事故发生的征兆

1.下降或提升钻具时，在缩径地层感到钻具升降困难，严重时需要扫孔穿过。

2.在穿过缩径地层时，由于钻具与孔壁之间间隙变小，泵压会增加，甚至出现憋泵现象。

3.岩粉明显增多，泥浆中含砂量明显增加，如果用绳索取心钻进，会发生钻杆内壁结垢现象，提、放内管困难，甚至提拉不动内管或内管投不进去。

4.在缩径地层中钻进，钻具回转逐渐困难，阻力增大，甚至钻具完全无法转动，出现倒车现象。

二、小口径岩心钻探钻孔缩径的预防措施

（一）进一步明确钻孔缩径具体位置

在钻孔缩径的预防工作中，必须首先明确其发生的准确位置。一般情况下，水敏性地层、强风化地层和断层泥是钻孔缩径发生的主要位置。其中，水敏性地层位于沉积层中的粘土沿地层。强化风地层一遇到水就会极速膨胀，地层经过风化之后，会成砂状破碎。而断层泥是在地址构造层。

（二）熟练掌握小口径岩心钻探情况

为了减量降低钻孔缩径的发生几率，施工人员应熟练掌握既有钻孔缩径岩层的具体情况，并据此制定有效的预防方案，只有这样，才能够从根本上解决实际问题。施工人员还必须及时发现其中存在的问题，并采取合理应对措施，避免发生安全事故，从而威胁施工人员和钻探人员的人身安全。钻探人员必须掌握泥浆配比方法，并科学合理选择，其中失水量控制在4ml/30min以内的泥浆是最佳选择。

（三）其他有效预防措施

在缩径地层中，施工人员在升降钻具时，都必须减速通过。如果钻具在钻进时，遇到阻力，可以采取提前扫孔的方式方法，保证钻具可以顺利通过。如果在施工过程中，遇到缩径问题比较严重的底层，施工人员需要进行扫孔处理，扩孔最好使用相对于正常大一级的钻具，从而有效防止发生缩径事故。在钻进到1-2m距离之后，施工人员必须及时做套管处理，最大程度上避免发生缩径事故。

三、小口径岩心钻探钻孔缩径的处理措施

（一）选择合理的钻进参数

合理的钻进参数主要来自于钻压工作的合理性，因此，必须提前做好钻压工作。在钻孔缩径地层的岩层位置，因为此部位的岩石非常柔软，所在钻探时，都是轻压钻进。如果钻进压力太大，此岩层的岩粉就会扬起，一旦如此，势必会引发严重的埋钻事故，且频繁发生。

（二）严格控制转速

地层缩径施工还必须严格控制转速，一般选择慢转速和慢进方式是最合理的。特别是在穿越缩径地层时，施工人员不仅要保持仔细严谨的作业态度，还要采取合适的护壁方式，全面保护好缩径地层表面。另外，为了有效避免发生抱钻现象，保证施工安全，转速必须严格控制在200r～300r/s之间。

（三）合理控制泵量

其中，在钻孔缩径岩层的软层位置，是最容易发生岩粉的，并且岩粉的粉量会逐渐随着钻探施工，逐渐增多。因此，想要清理干净粉末，必须严格控制泵量。而如果泵量过小，粉末很难全部被清理，孔内就会长期积累大量的岩粉，这将会严重威胁施工的质量与安全。所以，在施工过程中，必须严格控制泵量，控制在60L～80L/s之间最佳。

（四）科学维护冲洗液

在施工过程中，维护好冲洗液虽然很简单，但是其在关键环节发挥着非常重要的作用。如果冲洗液的维护不及时、不完善，就很容易发生孔内事故。因此，在施工时，必须及时清理干净堆积的泥浆，并提高施工泥浆的使用率。其中最重要的是，确保冲洗工作的顺利开展，及时详细记录维护信息，以此为后续施工的有序开展提供便捷，同时还能够在一定程度上提高施工效率。

四、实例分析

（一）工程概况

在某土矿地区，主要是一些丘陵区，地势比较良好，呈北东原南西向展布，总体地势西北高，东南低。海拔高度160～320m，区内沟谷发育，具黄土地貌特征。区内属暖温带半湿润大陆性季风气候。矿区位于山褶断束构造区，矿区内断裂构造发育。

（二）具体施工情况

确定施工时，已经完成6个钻孔，在施工现场主要有岩石类型多样，而且厚度也大不相同。在千峰之间，这些岩石的厚度呈现巨粒类型，而且在中粒砂岩中，还加入一些岩泥，在强化风影响下，地层开始发生变动，遇到水分时会膨胀，且膨胀度非常大，这时钻进，很容易发生安全事故。因为，在此过程中，卡钻、抱钻、提起钻具难以找不到孔的具体位置，以此三个孔就会被埋，其他孔却被报废，造成不必要的工程损失，其可以导致施工进度减缓，还会在一定程度上提高经济效益和社会效益。经检查发现，工程存在明显问题。在上部，含砾层开始变得不稳定，且整个施工过程并没有下套管，这样一来，一旦出现地层孔没有采用有效方式应对，势必会导致工程进程缓慢，岩浆质量得不到有效保障，从现场地层使用可以看出，施工现场的粉红色粘土含量较高，且当充满水分时，会导致大量水量损失。

（三）应对措施

寻找问题根源后，选择有效措施加以应对。其一，钻孔结构。钻孔结构适用于&110-91～75mm，上部位置可以使用30～50mm，此方式简单好用。在进入缩进地层时，可以在距离3～5m的位置上，选择双管钻具协助施工，直到到达位置，才能停止施工。其二，需要在取粉管上安装合适的反钻头，如果施工时出现缩径问题，会在上部扫描，最终确定病害位置，这是施工中最常使用的方法之一，能够准确定位病害位置，从而有效提升施工质量。另外，还要做好泥浆调制工作，泥浆调制工作必须落到实处，才能够发挥实际作用，以此才能提升施工进度，确保施工质量。从既有施工经验得知，配置泥浆时，必须做好配比工作。膨润土数量要求在20kg之内，CMC为1kg，另外，还要配置3～5KG的KHm。此为最佳配置比例，根据此比例配置，泥浆质量会得到有效提升，满足施工需求。而防塌润滑剂配置量控制在15～20kg之间，此数值要求比较精准，一般施工时，需要严格按照此标准进行，才会取得较好的效果。PHP控制在0.2～0.4kg之间，泥浆性能对密度、粘度、PH值要求都很高，密度最好控制在1.05～1.06之间，粘度控制在23～28s之间，PH值最好为9，这时材料含量也会得以改变，含砂量<1%，失水量在5～8mL/30min之间，整个泥层厚度<0.5mm。

（四）预防措施

如果提前预防，缩径事故会明顯减少，甚至可以及时排除缩径。首先，在缩径地层钻进时，调制好泥浆，最好使用失水量<4mL/30min的泥浆。其次，在一般缩径地层，升降钻具，都必须减速通过，一旦遇到阻力，需要提前扫孔通过。再次，在上部遇到缩径严重地层，需要做扩孔处理，使用比正常钻进大一级的钻具进行扩孔，穿过1～2m后，及时下套管，避免发生缩径事故。

五、结语

综上所述，小口径岩心钻探主要是为了获得岩心层的相关参数，在钻探时，钻孔缩径是十分常见的技术性难题。钻孔缩径的发生不仅会直接影响小口径岩心钻探的顺利开展，还会直接影响工程整体质量，威胁钻探人员的人身安全。这就需要相关部门及施工人员必须加强对钻孔缩径的高度重视，并根据实际情况，采取科学合理、行之有效的措施，加以预防和处理，全面保证小口径岩心钻探工作的有序进行。

参考文献：

[1]夏清阳.论小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理[J].工程技术：引文版，2017（2）.

[2]时志兴，翟东旭，张东兴.小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理[J].探矿工程，2012，39（6）：46-49.