满洲里矿区岩心钻探复杂地层常见井故的处理工艺

摘 要：简述了在满洲里新巴尔虎右旗额仁陶勒盖银矿区遇到的破碎带、井漏复杂地层的采用注水泥浆护壁堵漏的可行性和工艺流程，几种简易井故处理工具的现场制备、使用方法及效果评价。

关键词：深孔岩心钻探；复杂地层；水泥浆；护壁堵漏；井故；简易工具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.066

1 地质及施工难度特点

满洲里新巴尔虎右旗额仁陶勒盖银矿区，主要岩性为安山岩、凝灰角砾岩、矿体岩性为硅质碎裂岩，该矿区可钻性强，研磨性较强，但破碎带井段坍塌、超径等井下复杂情况时有发生，虽然岩心比较完整，但该矿区裂隙发育，漏失层位较多，大部分的钻孔都出现漏井情况，甚至较多钻孔都出现了不返水的情况。由于漏失量大，井底水压极低，泵压表指针指数不明显一旦钻杆发生断折，操作人员容易产生误判，引起复杂井故。并且在钻进过程中该矿区容易遇到较长的泥带，破碎带，随着钻孔施工时间的加长，钻孔的井壁稳定性差极易发生井塌并产生“陷膛”，加剧了钻孔的施工难度。

2 水泥注漿护壁堵漏

（1）堵漏护壁方法选择与注浆原理。由于该矿区钻孔所处地层为断裂蚀变带，厚度较大，岩层断裂，节理、裂隙发育，岩体呈碎块装，且胶结性差，钻进时易发生坍塌掉块，容易出现埋钻、夹钻，给钻进带来很大困难，且孔深较深，不易采用套管护壁，特别是针对该矿区钻孔出现“陷膛”（超径）的情况下，钻杆在该部分转动时，扰动极大，极易断折，严重影响钻孔施工，因此选择高强度材料作为护壁、堵漏、封填陷膛是该地区解决坍塌、掉块、冲洗液漏失的最佳途径。

水泥护壁堵漏的原理是：水泥浆进入破碎岩层后沿裂隙孔隙流动，后沉淀、固结并达到一定强度，从而充填裂隙、陷膛，胶结碎裂岩块并形成整体，最终在钻孔周围形成一个不规则的水泥柱，达到护壁堵漏封填“陷膛”的作用。

（2）浆液配比。水泥选用建筑用425符合硅酸盐水泥，水泥浆的配制利用机台现有的泥浆搅拌机，按事先试验选取的水灰比进行配制。其顺序应是：按比例加水——开动搅拌机——按比例加水泥。配制过程中注意保证筛除结块水泥。搅拌3到5分钟后，将水泥放入水泥浆池中，为防止水泥沉淀人工继续搅拌，水泥浆放到位后，再按试验选取的比例加入速凝剂。速凝剂一般选用水玻璃，氯化钙，三乙醇胺的其中一种即可。该矿区按不同施工目的常用水灰比为：0.6，0.8，1.0。水灰比为1.0封堵漏层效果良好，水灰比为0.6封填“陷膛”硬度达到施工要求。速凝剂的加量一般为水泥质量的2%到3%，速凝剂为事先调配好的50%的水溶液。速凝剂掺量按注浆需要严格控制。

（3）注浆扫孔。注浆泵为BW-250型泥浆泵，采用钻杆注浆，注浆前提出钻具并将钻杆提离孔底30cm，注浆开始时开始观察泵压变化情况，升压缓慢，说明受注层可注性好，浆液流动流畅，升压缓慢为正常。注浆结束后根据钻杆内容积确定替浆水量对钻杆内水泥浆进行驱替，同时冲洗钻杆。当注浆作业完成后将水泵等设备进行冲洗。注浆结束后72小时水泥浆终凝，可进行扫孔，扫孔后进行压水试验测试地层封堵情况，若继续漏失可进行复注，一般复注一次可达到护壁堵漏作用。

3 简易打捞矛的设计制造

（1）井故情况分析。在该矿区施工的过程中各机台时常发生打捞器绳索折断的情况，在钻杆未发生断折的情况下处理起来较为简单，只需上一次大钻便可解决，但是在钻杆先发生断折并未及时发现的情况下，打捞器断折的绳索将会落入井下并且混乱的缠绕在一起堆积在钻杆断头上部有时甚至卡在钻孔中部，造成丝锥无法正常进入钻杆断头造扣，经常会形成打捞失败的局面。

（2）事故处理及工具制备。我们根据此情况设计了一款简易的打捞矛，为一根钢筋和一个旧钻杆，经过加工焊接出的矛头呈树杈状，当打捞矛插入到绳索堆积处，旋转上部钻杆，打捞矛随之转动，打捞矛一圈圈的将绳索缠绕住，当几个工人旋转钻杆较为吃力时，绳索基本已经牢牢的缠绕在打捞矛头上，然后提钻，获取折断的绳索及打捞器。这种工具加工简单，使用方便，处理起这类事故成功率极高。

4 简易套取工具设计制造

（1）井故情况分析。某机台在该矿区施工钻孔时，发生钻具断

折，机台员工未能及时发现，钻进不进尺后投入打捞器打捞钻具内管未果，继而又相继投入两个解卡器试图提取打捞器，仍然没有成功，继续提拉绳索时，绳索断折，上钻后发现，钻具外管丝扣处齐口断折，井下落鱼为钻具外管、钻具内管、打捞器、解卡器，机台采用简易打捞矛试图勾住绳索断头打捞井下落鱼未获成功。笔者根据现场情况分析得出结论，井下绳索断头过短，打捞矛不能有效缠绕勾住绳索断头致使打捞失败，且井下落鱼情况较为特殊，内管、打捞器等超出钻具断头近两米，且存在韧性较高的绳索断头，常规的公、母丝锥打捞方式无法进行。

（2）事故处理及工具制备。笔者采用现场材料设计了一个简易的套取工具，使用扩孔器及三根短圆钢经过切割焊接后制成，圆钢呈楔状，简易套筒内径由底部向上部逐渐缩小，最小处内径设计小于鱼头外径1mm，原理是利用大内径部分套取导入落鱼鱼头头，利用小内径部分吃入卡死落鱼，从而打捞落鱼。处理过程：首先确定井下鱼头位置，然后下钻，当套取工具顺利下入井底接触到落鱼后，上提20cm后由钻杆自重下放，循环操作两到三次，上钻回收落鱼，结果表明设计的套取工具行之有效，处理方案极为得当，解卡器，打捞器，钻具内管一次性打捞成功。

5 经验总结

深孔岩心钻探，尤其是复杂地层的深孔岩心钻探施工，难度大，技术要求高，面对的井下故障复杂多样，这就要求我们对事故的处理应方式多样，不能墨守成规，要求因地制宜，根据具体情况准确分析，灵活应用，采用行之有效的处理方案，针对特殊井故，应根据井下实际情况及现场井故处理的合理利用，适当设计简易工具进行处理，这样不但制作、处理简单快捷，能够在第一时间对井故进行行之有效的处理，同时也能节约成本，更是为钻孔的下一步顺利施工创造了有利条件。

作者简介：刘丰（1983-），男，辽宁营口人，硕士，工程师，研究方向：岩心钻探。