岩芯钻探技术中的护壁堵漏方法

岩芯钻探技术中的护壁堵漏方法

摘要：在钻探工程中，护壁堵漏问题一直是业界的难题，尤其是针对复杂地层的钻探工作，更是为护壁堵漏工作增加了难度。本文立足于实践，对复杂地层岩芯钻探的护壁堵漏问题进行了分析，并对其护壁堵漏方法进行了实践探讨，希望能够对相关工作人员有所启发。

Abstract：Breast wall plugging has always been a difficult problem in drilling engineering，especially for drilling work in complex formation，which increases the difficulty for plugging and protecting work. Based on practice，the breast wall plugging problems of complex formation core drilling are analyzed，and the breast wall plugging methods are discussed. It is hoped that this paper can provide some reference for the related staff.

关键词：复杂地层；岩芯钻探技术；护壁堵漏方法

Key words：complex formation；core drilling technology；breast wall plugging method

中图分类号：P634.5 文献标识码：A 文章编号：

1006-4311（2016）16-0130-03

0 引言

随着我国地质勘察工作的不断深化，地质找矿的重点已经不再局限于地表和浅部矿体，而是将目光投向于隐伏矿和深部矿，这一工作转变离不开深孔岩芯钻探技术的支持。作为一种重要的地质勘探手段，岩芯钻探技术对于提高钻探效率和质量具有重要意义。为了有效探讨护壁堵漏方法，改善孔内工况，合理处理孔内坍塌等问题，促进钻探工程的可持续发展，本研究在对某矿区地质找矿中，运用冲洗液护壁和混凝土护壁以及堵漏的方法，收到显著效果。

1 钻探设备配置与工艺选择

某矿区以下古生界寒武系中下统及下元古界震旦系上

统为主，研性多为碳酸盐岩，矿区内裂缝、节理发育，并存在岩溶区，为地质找矿增加了难度。根据初步的探测，含磷岩系多位于震旦系下统陡山沱组下部，地表均无出露。

在进行设备的选择中，需要本着具体问题具体分析的原则，根据不同的情况选择钻探设备和材料。根据设计要求，孔深在650m以内的，可以选择应用XY-4型钻机，并配备45kW的发电机组，从而确保钻进工作的稳定进行。如果孔深为650m以上，850m以内，可以借助XY-44型钻机，并选择45kW或75kW发电机组。如果深度在850m以上，且不超过1200m，可以选择XY-5钻机，用75kW发电机组提供持续动力。

钻头采用金刚石孕镶钻头，所采用的胎体硬度为

HRC35-45或HRC45-50。岩芯钻探工艺采用绳索式取芯，速

度快，岩芯采取率高，同时也降低了劳动强度。

2 岩芯钻探钻进方法

首先，钻进过程中的泥浆排量（水量或冲洗液量），主

要作用是冷却钻头、护壁、润滑钻具、减轻震动、清洁孔底、平衡压力等。泵量在金刚石深孔钻进中是一个很重要的参数，具体的参数选择见表1，要求泵量均匀、连续，不能过大或

过小。

其次，转速是指钻头在单位时间内转动的圈数，在钻探施工中意义重大。一般地讲，颗粒细、均质完整、研磨性较弱的岩层可用较高转速；而颗粒粗、裂隙发育、研磨性强的岩层则应降低转速。根据圆周线速度与直径的关系，转速相同时的钻头直径越大，圆周线速度越快。因此，在相同条件下，钻头直径大时转速应相应降低。

第三，在钻探施工中，必须做好预防钻杆脱扣或折断的措施，为此，在开始时，注意轻压、慢转，让钻头适应工作环境，之后慢慢提速。正常钻进时，要注意维持钻压平衡均匀，同时也要保证钻孔的清洁度。取岩芯时，不得用高速晃车，以免造成钻杆大幅震动致使钻杆脱扣或折断。

第四，应定期检查升降机的制动带与卷筒的同心度是否一致，制动带与卷筒之间的间隙是否合适，操纵手柄是否灵活，刹片磨损是否严重等。提引器上下运行过程中，操作者

的视线应始终盯着提引器，并随着提引器上下移动；提下钻时，操作者不能猛拉猛墩，塔上塔下要保持协调一致，注意力要集中；提钻时，提引器一定要拧紧。

第五，深孔钻探中，下套管前，应涂以废机油或防锈润滑材料于套管外，从而较好地填充孔壁间隙，并且对粘土层膨胀具有一定的抑制。套管下端必须在稳定性好的地层落座，并进行密封处理，以防内外水力相通。与此同时，上部也要进行密封处理，从而防止岩粉落入套管和孔壁间，造成起拔困难。如若起拔套管困难时，宜先用升降机来回提拉，然后再逐根起拔；若来回活动无效，可用千斤顶对准孔口中心进行起拔。

3 岩芯钻探技术中的护壁与堵漏方法

在复杂地层的岩芯钻探施工中，岩石结构复杂，节理发育，岩溶地形广布，为此，在操作中必须保证孔壁的完整性和返水性，为此，护壁与堵漏成为了钻探施工的关键因素。

3.1 冲洗液护壁

为此，在实践中，应该根据实际情况选择合适的无固相冲洗液护壁，用PAC-141和腐植酸钾进行合理配比，一般比例为1：2，将二者溶于水后搅拌成细糊状，并将配置好的冲洗液置入钻孔。如果孔内存在掉块或坍塌等问题，可以通过添加聚乙烯醇的方法进行处理。将冲洗液置于孔内反复回转，就会形成高粘性的网状保护膜，从而有效解决孔内坍塌问题。

3.2 水泥浆护壁

当钻进过程遭遇断层破碎带，需要在钻进过程中，每

5-10m就需要利用水泥浆进行灌注护壁处理，从而维持孔壁的稳定性。表2和图1分别是不同水灰比的水泥浆试验数据，以便找出合理的配合比，应用于护壁施工。在灌注前，先将钻具提出，之后下钻杆，直至与孔底保持5cm距离，并利用清水对孔壁泥皮进行清洗，在清洗过程中注意钻杆的持续回转，以防止填钻现象的发生。在施工过程中，如果遇到溶洞，则应该对溶洞规模、深度及其岩层结构进行科学判断，并在水泥浆中添加速凝剂，加速凝结，之后将钻杆下到溶洞底部，凝固后方可快速钻进。 3.3 堵漏

在岩芯钻探施工中，堵漏是其关键措施中的一环。在遭遇小裂缝或中小裂缝的岩层时，钻孔就会出现轻微漏失现象，但是这并不需要采取专门的堵漏措施。但是，也可以在适当的情况下采取护壁的无固相冲洗液进行钻进。对于裂缝超过3mm并存在严重漏水时，可以采取专门的堵漏措施。

具体的堵漏材料可以由PAC-141、腐植酸钾以及细木粉

组成，其三者比例为1：2：2，配比完成后加入适量的水搅拌，直至形成糊状，方可将其灌入裂缝。

操作过程中，需要将主动钻杆拧紧，开始先低速回转，确保堵漏材料可以充分渗入孔底。等到冲洗液漫过孔口，可以进行钻进。在灌注的过程中，对数量也要进行控制，一般

不要求太多，以120kg-150kg为宜，同时，这个数值并不是固定的，要做到具体问题具体分析，根据实际岩层进行具体执行。

3.4 岩芯钻探技术中的护壁与堵漏方法的实施效果

通过对护壁材料不同水灰比的试验，可以得出，水灰比越大，析水率就越大，初凝时间和终凝时间都增加，时间间隔也增加，初始流动速度增加，流动度损失随时间变化减少，因此，当水灰比为0.5时，将其作为护壁材料效果最好，经过实践证明，在护壁材料中添加一定比例的膨润土、减水剂以及水玻璃会有效改善材料性能，促进堵漏效果的提升。

4 结语

随着我国深孔钻探技术的发展，地质找矿工作的复杂性不断增加。在实际工作中，应用于复杂地层的岩芯钻探工艺对于我国的地质找矿工作做出了重要贡献，在钻探设备、钻进工艺以及护壁堵漏方面的实践经验丰富，在面对复杂地层的地质工作中，护壁堵漏措施的实用性明显增强，对于应对各种钻孔坍塌渗漏问题意义重大。

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