张志达

【摘 要】韧性剪切带地层钻探施工采用国产液压岩心钻机进行钻进，采用目前比较先进的能够保证钻孔质量和岩矿芯采取率的金刚石绳索取芯钻进工艺进行施工；冲孔护壁方面根据钻进的地层情况尽量采用清水钻进，如遇坍塌掉块等复杂地层时则采用低固相泥浆护壁或无固相化学浆液进行护壁，必要时采用水泥浆封闭坍塌掉块孔段保证钻孔的正常施工。

【关键词】韧性剪切带地层 金刚石绳索取心钻进 钻探施工

2013年我单位承担辽宁省阜新县靳家店岩金详查钻探工程，设计孔深1400米，需钻探甲级资质。经过不懈努力，最终完成1453.70米深孔，积累了宝贵经验。

1 区域地质背景

矿区所处大地构造位置属华北地台北缘燕山台褶带辽西台陷北镇凸起北部。出露地层主要有太古宇建平群，元古宇长城系，中生界侏罗系及白垩系等；区内岩浆活动频繁而强烈，地质情况复杂，成矿条件优越。本区金矿主要产于经过韧性剪切作用的太古宇大营子组地层和岩浆岩与地层内外接触带附近[1]。

2施工流程

钻进时采用110mm口径开孔，逐级搭配，严控偏斜。覆盖层采用硬质合金钻头钻进，到基岩层采用金刚石绳索取芯钻进工艺。具体为：合理搭配套管级配，开孔采用110mm口径合金钻头开孔，钻进至完整岩石下入直径108mm的套管护壁，然后换成Φ95mm的绳索取心钻具进行钻进，确定上部的不稳定地层完全穿过后下入Φ89mm套管护壁；然后换成Φ76mm的金刚石绳索取芯钻具钻进至终孔。（详见钻孔结构图1）

在熟悉并适应矿区地层后，根据所掌握的实际情况，逐步完善钻进工艺方法，大胆的采取一些特殊的钻进工艺或钻进方法，在保证钻孔质量的前提下，能够大幅提升进尺效率。

3钻孔冲洗液选用

根据现场地质条件、钻进方法、钻孔深度和工程技术要求，正确选择使用润滑性能和排粉效果好的冲洗液。

3.1冲洗液的选择

对于在钻探中所要求的泥浆，应当是在钻头刃部的粘度小，甚至于接近清水，这样钻头的破碎效率高，进尺速度快。单从这点要求来看，清水是最理想的，但清水的排粉携屑能力较差，需要较高的上返速度才能将岩粉携带上来，不利于护壁。为了有效地排除孔底岩粉和钻屑，必须要求泥浆在环状空间有较高的上返速度，这样对孔壁产生冲刷作用而不利于保护孔壁。为了解决这个矛盾，就要求泥浆必须具有很好的流变性能。粘度大、切力大、触变性好的泥浆能有效地携带岩粉，但粘度切力太大，对机械钻速有影响。这是因为，钻头要破碎岩石，必须首先克服刃部与岩石表面间的泥浆薄层的阻力，泥浆粘度越大，这种阻力也越大，钻进效率也越低。粘度太小，对携带岩粉不利。另外，粘度和切力太大，还会带来水泵泵压增高，特别是启泵压力过高，容易憋漏地层。虽对携粉有利，但泥浆返出孔口后岩粉不易沉淀与清除。因此，我们调节好泥浆的流变特性，既可以提高泥浆的携粉排粉能力、提高钻速，又可以减 少泥浆对孔壁的冲刷破坏作用，有利于防塌。

3.2护壁堵漏

在钻进过程中，泥浆内的自由水便向地层孔隙渗透，在一段很短的时间内，泥皮尚未形成，称为瞬时失水（也叫孔底失水），接着泥皮在泥浆循环的情况下逐渐形成且增厚，直至厚度保持不变，而单位时间内的失水量也由较大逐渐减小以至恒定，这一过程属于动失水过程。当钻进一段时间后，在起下钻时停止泥浆循环，泥浆的液流不再冲刷泥皮，而随失水过程的进行泥皮逐渐增厚，失水量逐渐减小，这就是静失水过程。静失水的失水量比动失水量小，而泥皮比动失水厚。在起下钻结束后又继续钻进，泥浆又开始循环，静失水转变为动失水。这次的动失水是经过一段静失水，产生了静失水所形成的泥皮之后的动失水，其数量比上一次小。这样周而复始，单位时间里的失水量在逐渐减小，泥皮大体保持一定的厚度，累计失水量也达到一定的数值，这就是孔内失水与造壁的全过程。当泥皮形成后，泥浆的失水速度就不再取决于地层的渗透性，而取决于泥皮的渗透性。

4 注意事项

深孔钻探绳索取心钻探要注意的问题：绳索取心钻探要特别重视冲洗液的应用，在地层较稳定且不太复杂的地层钻进，可采用低固相、低黏度、低切力和具有良好润滑性的冲洗液。同时更要加强冲洗液的管理，维持好性能稳定，特别是固相含量，必要时要开动除砂、除泥机以清除过多的有害固相物质，防止钻杆内壁结泥皮。在深孔钻探施工中经常会遇到复杂地层，如坍塌、掉块、缩径等。当不能用绳索取心钻进快速通过时，一定要调整冲洗液的比重（密度）、粘度、失水量等指标，加强护壁能力。应用泥浆来维护孔壁时，首先要判断好地层的复杂类型，是属于松散、破碎地层，还是水敏性地层或构造应力异常带，然后针对性地采取治理措施。必要时，可暂时放弃绳索取心钻进工艺，改用普通钻探，提钻取心的方法以适应泥浆性能的变化，待穿过复杂地层段，用水泥封堵或下入套管隔离后，再回复到绳索取心工艺上来。 复杂地层往往伴随地层漏失或涌水，极大地增加了处理的难度，此时一定要建立起地层压力平衡的概念，利用冲洗液比重（密度）的调整来处理平衡地层压力。

5结语

综上所述，在该矿区的深孔钻探施工过程中，熟悉并适应矿区地层，根据所掌握的实际情况，逐步完善钻进工艺方法，大胆的采取一些特殊的钻进工艺或钻进方法，在保证钻孔质量的前提下，大大加快了施工进度，缩短工期，降低成本，顺利完工了1453.70米钻探深孔，得到甲方好评，从而在钻探深孔业绩方面积累下宝贵的经验。

参考文献：

[1]辽宁省阜新县靳家店岩金详查地质报告（2015年度）.辽宁省有色地质局一〇七队.