可可托海矿区钻进工艺

岳鑫鑫

(新疆维吾尔自治区有色金属勘查局701队，新疆 昌吉831100)

钻孔冲洗液按漏失严重情况分为，渗透性漏失、部分漏失、全漏失、严重全漏失。渗透性漏失是指冲洗液能够维持循环，但有少量消耗。这种漏失不会影响钻进，有时不久就会停止漏失。部分漏失是指冲洗液循环时只有部分液体返回地表的空内漏失，又称局部漏失[1]。全孔漏失是指冲洗液不能维持循环，全部流入孔壁岩层，但孔内仍有静止水位时的孔内漏失。严重漏失是指冲洗液不能维持循环，而全部流入孔壁岩层，造成孔内无静水位时的孔内漏失。钻孔严重漏失时导致孔内冲洗液静压力降低，减少对孔壁的反压力，孔壁泥皮脱落，松散有裂隙的即开始崩落坍塌，造成严重孔内事故。

1 可可托海矿区地质概况

矿区位于富蕴县城东北方向，距富蕴县直距33千米,距可可托海镇3千米，距乌鲁木齐市约540千米，行政区划属阿尔泰地区富蕴县可可托海镇管辖。新疆有色金属工业集团稀有金属有限责任公司在可可托海矿区拥有采矿权。

可可托海矿区大地构造位置处于西伯利亚板块阿尔泰陆缘活动带哈龙-青河古生代岩浆弧中部。区域内出露的地层主要有中-上奥陶统、志留系、下-中泥盆统、上石炭统、下第三系和第四系等[2]。区内岩浆活动频繁，侵入岩十分发育，岩体多，主要为酸性花岗岩类，基性岩类仅占侵入岩的2%～5%。伟晶岩分布于花岗岩体的内、外（距花岗岩体2～10千米或更远）接触带和花岗岩体顶部的凹陷残山地段及捕虏体发育地段，围岩为各类片麻岩、片岩或辉长岩—闪长岩体等。

矿石结构主要有伟晶结构和半自形板状结构，矿石构造主要为块状构造。矿石矿物有锂辉石、绿柱石、铌铁矿-钽铁矿族，此外还有极少量的铯榴石和铪锆石。矿石类型分为铍矿石类型、锂矿石类型和钽铌矿石类型等三种。

2 矿区钻进过程中出现坍塌或漏失孔处理方法

泥浆护壁堵漏，泥浆的堵漏作用主要是通过泥皮和一些架桥物质的阻塞作用，以及泥浆的性能或改进后的性能（提高泥浆的黏度）与结构作用来堵塞漏失通道，达到堵漏的目的。泥浆对于渗漏地层具有较好的堵漏效果；水泥的护壁堵漏，水泥护壁堵漏又称水泥灌浆，水泥灌浆是以水泥为灌浆材料进行堵漏或护壁的操作工艺技术。护壁堵漏时，将配好的化学灌浆材料用专门工具送到灌注孔段，使其凝结，以达到加固孔壁、堵塞、封闭漏失通道的目的；套管护壁堵漏，套管护壁堵漏是向孔内下入套管来封隔坍塌或漏失孔段。需要指出，套管底端必须安置在稳定的岩层上，并且用黏土或水泥等材料进行封闭止水；下入套管前，要考虑保证套管的起拨回收，以降低钻探成本。

3 地层

（1）结晶片岩类系中-上奥陶统哈巴河群。主要有含十字石黑云母-斜长石-石英片岩，含红柱石黑云母-石英片岩及石英-黑云母片岩。占矿床出露总面积的20%左右。主要分布在矿床的西南部、南部及为西北部，中部仅有零星的（长轴0.3公里左右）不规则状残留体。片理走向300°～360°，倾向北东，倾角68°～90°。从结构及成分上可与矿区内第三层岩性对比。但在小残留体内有时可见到片理走向为北东，倾向北西，倾角陡。

（2）第四纪沉积。第四纪沉积全部为全新统，主要分布在矿床北部库额尔齐斯河沿岸及矿区西部的萨雷姆布拉克河谷中，在矿床范围内的阴坡也有分布。在1号及3号矿脉的旁侧曾发现坡积型砂矿，有用矿物为铌钽铁矿、铋碳酸盐矿物及白钨矿。

3.1 施工区主要地层问题

因该矿区常年采取爆破方式开采，导致三号坑附近岩石破碎程度大水文地质条件复杂，造成钻孔内漏水、掉块、坍塌等较多的施工问题，给部分孔的施工带来了较大的困难。采用常规堵漏方法均无法解决钻孔内部问题。堵漏成功后，往往钻进几十公分就会再次出现严重漏水,井底无静水位，导致钻杆与井壁之间摩擦力骤增无法提高回转速度。即使采用一档低速仍然能感觉到钻杆与孔壁间存在很大的阻力，导致钻杆碰撞孔壁严重破坏孔壁稳定性。

3.2 解决办法

根据上述问题，因全孔漏水导致钻杆与井壁之间无冲洗液润滑、护臂。解决办法采用分段式水泥护壁,在破碎复杂容易出现坍塌掉块孔段使用水泥灌注。

为防止水泥漏失，起不到灌注作用采取在水泥中加入惰性材料棉籽壳，保证水泥不会漏失，灌注水泥的量满足穿过复杂地层孔段就可以了。

加黄油润滑井壁，此方法即解决了孔壁不稳定出现坍塌、掉块危害钻孔安全的因素，又通过黄油减小钻杆与井壁摩擦力，使得使用金刚石绳索取心钻进工艺，可以发挥高转速的压力的优势，提高台月效率。

3.3 施工方案

钻孔结构采用三径成孔。以Φ122mm孔径钻进，打穿覆盖层进入基岩后下Φ114mm套管。换Φ95口径钻进60m穿透上层破碎地层，下Φ89mm套管。换Φ75mm口径金刚石绳索取心钻进至终孔。

ZK503孔全孔无静水位，采取清水顶漏钻进，因距离施工区一公里左右就是库-额尔齐斯河，供水采取铺设耐高压水管，使用水泵直接泵至机台。

用此方法钻进效率很高，班进尺可达到15米以上，钻进至130m后通过岩心发现118m～126m为破碎地层易出现坍塌掉块问题，决定在该孔段采用分段式水泥灌注，孔内无静水位直接从孔口将水泥浆倒入孔底，省去了使用泥浆泵对泥浆泵的磨损，与冲洗。灌水泥后立即用清水冲洗孔壁，防止下钻扫孔的问题。经测水位水泥全部漏失，决定再次灌注，在水泥中加入惰性材料棉籽壳，计算好水泥灌注量后灌入井底，然后冲洗孔壁。此次测水位在110m灌注成功，等待72小时后扫孔，继续采用上述办法钻进。223m～231m、381m～389m、孔段为破碎地层。采取本办法直至终孔，终孔孔深601.32m。

4 结语

在适当的地层采取适当的钻进工艺，灵活运用钻进知识。很多困难的问题都可以解决，办法总比困难多。该矿区采用分段式水泥灌注加黄油润滑井壁这一方法，证明是有效果的。

参考文献

[1]张家军.液动潜孔锤钻进工艺在舞阳铁山矿区易斜地层的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2007,34(7)：5-7.

[2]梁玉明.潜孔锤钻进工艺在鹤岗矿区复杂地层施工中的应用[J].黑龙江科学,2014,5(3)：22-23.