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论矿产资源勘查中小口径钻进施工技术

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摘要:因地层结构问题,钻孔施工不能顺利进行,严重影响矿井正常施工进度和质量,成本增加。假如在矿山地质资源勘查中攻克不下钻探技术难题,该钻孔施工将不能如期完工。为此,结合施工中发现的问题,剖析、研讨,采取有效合理的钻探技术方法,以解决钻孔施工中的难题。

关键词:矿产资源;勘查;钻孔结构

在矿产资源勘探技术措施中,钻探技术仍然是唯一能从地层中取出实物岩矿样品的勘查技术方法。深孔钻探给钻探技术提出了更新更高的要求[1]。

1工程概况

宁夏石嘴山成矿区航磁异常查证钻探施工钻孔,位于鄂尔多斯盆地西缘,地势较平坦。该项目设计钻孔1个,钻孔深度1500米。钻进的400米进尺工作量报废,重新布孔钻进。新钻孔终孔孔深1500米,终孔孔径76mm。钻探工程质量六项指标均符合质量要求,综合测评为优质钻孔。

2施工地层

该钻孔存在的几个难点:①第四系覆盖层厚度达180多米,较厚,黄土层、砂砾层、卵砾层等胶结性较差。②地层结构复杂,地层松散、基岩裂隙、褶皱、断裂发育。

3钻探设备

(1)钻探设备。钻机为XY-6B型,其他装备BW-250型泥浆泵,中型绳索绞车一台,120KW柴油发电机组一台,NJ-600型泥浆搅拌机一台。(2)钻具。绳索取芯钻杆(S95A、S75A)为两端敦粗型。Φ95mm、Φ76mm绳索取芯钻具。

4钻孔主要施工技术工艺

4.1钻孔结构

依据地质设计要求、钻探施工设计、钻进措施、钻孔深度、地层特点等,采用绳索取心钻探与单管钻进相结合的施工技术。三级钻孔结构施工。(1)先期报废钻孔。最初在已报废钻孔中采用的钻孔结构:0.00—150.00m,钻孔孔径110mm,下人φ108mm套管;0.00—243.00m,钻孔孔径95mm,下人φ89mm套管;243.00—400.00m钻孔孔径75mm。由于没有有效的阻隔承压水层,涌水量过大,导致钻孔报废。(2)新钻孔结构。开孔采用Ф110mm钻头,全面钻进至400米,至1016米改成Ф75mm全面破碎钻头钻进。钻孔结构如图1所示。

4.2冲洗液的配制

通过查询岩芯钻探资料和根据以往多年的施工经验,钻孔要想顺利竣工,必须要解决好钻孔的涌水问题。当钻遇承压水层发生井涌,提高冲洗液的密度抑涌。必须调整泥浆性能,在泥浆中掺加加重剂来增加泥浆密度,增大钻孔液柱压力,保持孔内压力平衡。

4.2.1加重剂的选择加重剂的作用是加大泥浆比重,常用的加重剂有石灰石粉(比重2.2~2.9)、磁铁矿粉(比重4.9~5.2)和钒钛铁粉(比重大于4.5)等。

4.2.2泥浆基本材料用量计算按照所配制泥浆的密度来计算各材料的用量。(1)黏土用量。制成一立方泥浆按泥浆密度要求,所需黏土重量q,(单位kg)为:q=γ1(γ2-γ3)×1000/(γ1-γ3)式中γ1—黏土的密度,2.2~2.6;γ2—泥浆的密度;γ3—水的密度(2)配浆水用量。制成一立方泥浆所需用水量V,(单位L)为:V=1000-q/γ1(3)加重剂用量。制成加重泥浆时,制成一立方泥浆所需加重剂的重量W(单位kg)为:W=γB(γ4-γ2)ⅹ1000/(γB-γ4)式中γB—加重剂的密度;如重晶石的密度为4.2~4.6;γ4—加重泥浆的密度;γ2—原浆的密度(4)泥浆中加火碱:氢氧化钠:又称烧碱、火碱。效果:a、调理泥浆PH值;b、氢氧化钠溶于水中会完全解离成钠离子与氢氧根离子推进膨润土涣散造浆;c、加速有机处理剂溶解,加量通常为泥浆的0.1%~0.5%。

4.2.3制备加重泥浆选用矿石粉作为加重剂。做钻井泥浆用的矿石粉一般细度要达到325目以上,如矿石粉细度不够则易发生沉淀。钻井泥浆用矿石要求比重大于4.2,BaSO4含量不低于95%,可溶性盐类小于1%。由于矿石粉的比重较大,要求原浆有较高的黏度,否则,加重剂与原浆混合不均匀,容易发生沉淀。

4.2.4泥浆性能测量和使用泥浆在使用过程中岩粉及砂粒逐渐增多,浓度增大,黏度和失水量增加,胶体率下降,要求泥浆中的含砂量越少越好,不易超过4%。在钻孔泥浆循环流道中间设置数个沉淀坑槽,不断将沉淀岩粉捞出,来保持泥浆的质量。

5矿产资源开采前钻进需注意的技术要求

钻进的理论基础是平衡钻进原理,在特殊地层中施工钻孔时,一定要坚持“预防为主”的原则,钻进操作时应做到以下几点。(1)限制提下钻速度。提下钻时钻具与钻孔之间形成活塞抽吸效应,破坏孔内的压力平衡,提下钻速度越快,对孔壁的破坏力越大。因此,在特殊地层中钻进时应限制提下钻速度。(2)提钻时坚持回灌泥浆。钻杆在孔内占有一定的空间,提钻时随着钻杆提出钻孔,孔内液面下降幅度较大,如果不及时向孔内回灌泥浆,孔内压力失去平衡,需及时向孔内回灌泥浆。(3)添加剂充分搅拌。添加时,搅拌要充分,各种添加剂之间的交联和作用必须具备充分的接触条件,每一种添加剂加入后至少保持10~15min搅拌时间。

6结语

通过以上钻进技术措施,在钻孔发生异物涌出情况下,采用加重泥浆压涌钻进成孔,消耗膨润土和重晶石55余吨,顺利完成1500米的钻孔任务。压涌钻进技术措施的顺利实施,解决了在地层中钻进的难题,按质按量地完成了钻探任务,同时提高了钻探技术水平。

参考文献

[1]张金昌.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(8):1-6.

作者:郭林江 单位:青岛地质工程勘察院

论矿产资源勘查中小口径钻进施工技术责任编辑:张雨    阅读:人次