超千米深斜孔钻探技术

郭 磊

（河北省地矿局第三地质大队，河北张家口 075000）

2021年在河北省怀安县朱家洼多金属矿区进行第四次普查工作，该矿区设计倾角为60°、设计方位角为50°钻孔的方位易产生较大的偏差，当终孔深度较大时，终孔点偏离勘探线的距离远大于地质设计要求。2021年4～6月在朱家洼矿区钻成ZK1-2孔，终孔深度为1109m，施工此钻孔时，以控制钻孔方位偏差为重点，将终孔点偏离勘探线的距离降到最小，钻孔质量达到了优质孔标准。

1 矿区地质特征

1.1 地层

区内出露地层主要为太古代桑干群瓦窑口组变质岩。主要岩石类型为黑云斜长片麻岩夹紫苏斜长片麻岩，紫苏麻粒岩、夹含磁铁石英岩等。

1.2 构造

普查区内构造以断裂构造为主，围绕骆驼山石英斑岩体形成一系列的环状、放射状断裂构造及节理破碎带，长度几米至几百米，宽度0.50～10余米不等。

主要有三条较大的断层（蚀变带），具体特征如下：F1位于斑岩体的西北部，产状120°∠70°延长近250m，宽3～5m；F2位于斑岩体的西南部，产状30°∠55°延长近575m，宽5～10m；F3位于斑岩体的东部，产状近于南北，90°∠53°延长450m，宽1～2m，断层角砾明显。上述各断层均有不同程度的金矿化。

2 钻探设备

钻机：XY-6B 型，泥浆泵：BW-250 型，动力机：150kW 发电机（兼照明），钻塔：AG-13-30 型（斜直两用，塔高13m，最大承载30t），测斜仪：XBY-2GW无线光纤寻北陀螺测斜仪。

3 钻探工艺

3.1 钻进方法和钻具组合

（1）在第四系覆盖层，根据其厚度及破碎情况开孔时用∅110复合片钻头开孔，遇到基岩后下入∅108mm套管护壁，基岩内使用绳索取芯孕镶金刚石钻头钻进。

（2）开孔钻进至基岩下入套管前，使用∅89mm绳索取芯钻杆。钻具组合：60六方主动钻杆+∅89mm绳索取芯钻杆+∅108mm岩芯管+∅113mm复合片钻头。钻进技术参数：钻压5～8kN、转速100r/min、泵量90L/min。

（3）下入∅108mm套管后，采用∅95mm绳索取芯金刚石钻进工艺。钻具组合：∅89mm绳索取芯钻杆+∅95mm绳索取芯内外管钻具+∅95mm孕镶金刚石钻头。钻进技术参数：钻压8～12kN、转速100r/min、泵量50L/min。

（4）下入∅89mm套管后，采用∅76mmm绳索取芯金刚石钻进工艺。钻具组合：∅72mm绳索取芯钻杆+∅76mm绳索取芯内外管钻具+∅76mm孕镶金刚石钻头。钻进技术参数：钻压8～10kN、转速290～370r/min、泵量50L/min。

3.2 钻孔结构

∅113mm 孔径0～17.25m，∅95mm 孔径17.25～394.35m，∅76mm孔径394.35～1109.00m。

3.3 冲洗液与护壁堵漏措施

（1）在第四系覆盖层及基岩风化破碎层采用膨润土低固相泥浆作冲洗液，性能：比重1.08～1.10，粘度18～20s，含砂量小于4%，穿过覆盖层及基岩风化破碎层后采用无固相冲洗液。

（2）完整基岩层内钻进时采用聚丙烯酰胺无固相冲洗液，每立方米清水加聚丙烯酰胺0.1～0.2kg；破碎地层内钻进时在聚丙烯酰胺无固相冲洗液内添加适量的砂砾石防塌剂。

（3）钻进时发生严重漏失时人工向孔内灌注防塌封堵剂，此钻孔在不同层位共堵漏12次。

4 供水

根据当地水源条件，确定供水方法，采取机场附近挖蓄水池20m3，用塑料布防渗水，使用车辆从远处拉水，注入池内备用，再用水泵将水压送到钻场。

5 钻探质量要求及保证措施

5.1 工程质量指标

（1）岩矿芯采取率与岩矿芯整理。全孔岩芯平均采取率一般不得低于75%，矿芯平均采取率一般不得低于80%。由机台负责将岩芯清洗干净，自上而下按次序装箱，在岩芯上用漆或油浸色笔写明回次数、总块数和块号，用油笔填写岩芯牌，并妥善保管。

（2）钻孔弯曲度及测量间距。钻孔开孔至25m 测量一次顶角和方位角，其后每钻进50m 测一次顶角和方位角，顶角偏斜不大于3°/100m；按孔深累计计算每100m 方位角允许偏差1°～2°，钻孔终孔点位置不允许超过线距的1/4。

5.2 质量保证措施

（1）确保地盘坚实、平整，地梁铺设水平、周正、牢固；钻机安装达到水平、周正、稳固；严格按设计要求检查立轴方向、角度。

（2）开孔时用刚直的钻具，依次分别使用岩芯管长1m、2m、4m的单管钻具。

（3）采用绳索取芯钻具取芯，配备胎体硬度为HRC25、浓度为75%、工作层高13mm的孕镶金刚石钻头，选择性能良好卡簧并用岩芯实验松紧度，合适为宜，投入内管要到位，防止打单管和岩芯脱落。

（4）使用性能完好的取芯钻具，取芯外管、内管保持刚直，钻头内径不能超差过大，保证岩芯能顺利进入内管。

（5）钻进时，不打懒钻，发现岩芯堵塞立即提升内管进行取芯。

6 取得的成果

6.1 钻孔的主要技术指标

此钻孔的台月效率为408m/台月，∅95mm孔径的平均纯钻进小时效率为1.3m/h，平均回次进尺2.21m；∅76mm 孔径的平均纯钻进小时效率为1.3m/h，平均回次进尺2.53m；全孔平均岩芯采取率为99.11%，矿芯采取率为100%。

6.2 钻孔的测斜记录

钻孔的测斜记录见表1。