大金山矿区复杂地层钻探技术

[摘要]主要介绍了广东省云浮市大金山钨锡多金属矿区地质钻探施工情况。

[关键字]复杂地层钻探 大金山 护壁堵漏 绳索取心钻进

[中图分类号] P634 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-139-1

1矿区概况

大金山矿区位于华南褶皱系云开隆起的北段，罗定盆地北东缘，吴川～四会深断裂带西侧。区内褶皱、断裂构造发育，岩浆活动强烈。

矿区内钻遇地层岩性自上而下主要为黑云斜长片麻岩、硅化岩、细粒黑云母花岗岩，穿插纯石英脉、黄铁矿化石英脉、辉钼矿化石英脉、黑钨矿化石英脉。

至2012年底完成钻孔75个，钻探工作量26613.53 米，钻孔方位角115°、295°、58°、238°， 倾角 75°，水文勘查直孔一个，孔深360.20米。

2钻探施工技术难点

（1） 采空区多且跨度大，大金山矿区民采窿道分布广泛，给钻探施工带来了很大难度，多个钻孔在不同孔深均钻遇跨度大于1.5m的采空区，如ZK001孔在50.15m钻遇跨度4.37m的采空区，ZK4306孔在134.40m钻遇跨度6.85m的采空区，ZK4502孔单孔穿过5个采空区。

（2） 孔内严重漏失，多个钻孔集全孔段漏水、掉块、坍塌垮孔等诸多难点于一体，易造成钻具折断，卡钻、烧钻、埋钻等情况，钻具难度大，钻进回转阻力大，孔内事故频发，堵漏及处理事故时间、水泥注浆护壁堵漏时间多，施工进度慢。

（3） 岩心破碎，取心困难，绳索取心钻具外管磨损严重，易折断，内管投放困难。细粒黑云母花岗岩层坚硬，易打滑，钻进效率低。

3钻探技术设计

钻孔设计孔深均小于700m，选用XY-4型岩心钻机，设计孔深小于450m时选用我单位自行研制生产并获国家实用新型专利的“一种角度可调的整体式组合钻塔”施工，设计孔深大于450m时选用SGX-13型四角塔施工，泥浆泵选用BW-150型。

钻孔孔身结构：预计可能钻遇采空区的钻孔用φ130mm口径开孔，用φ110mm口径钻进穿过风化覆盖层，再用S95mm金刚石绳索取心钻进超过采空区后下入套管，最后改换S75mm金刚石绳索取心钻具钻进至终孔。预计没有采空区的钻孔用φ110mm口径开孔，用φ91mm口径钻进穿过风化覆盖层后下入套管，改换S75mm金刚石绳索取心钻具钻进至终孔。

采用PAM、植物胶、剂、水玻璃、随钻堵漏剂、Na-CMC等处理剂配制无固相高聚物冲洗液，各种处理剂要分别溶解，并充分水化后搅匀使用。

4钻探施工技术措施

4.1套管护壁

大金山矿区采空区多而大、孔内严重漏失、掉块多，套管护壁是最为长期有效的护孔方法，施工的钻孔多数均下φ127mm、φ108mm、φ89mm三级套管，单孔套管长度多在150m以上。

在下管前要仔细检查套管，选用丝扣好的、不变形的套管，在不稳定管段应尽量下入长套管，下入孔内前在套管上抹上一层黄油并做好孔口封堵工作，这样起拔套管时成功率高。钻遇采空区下套管时须算好尺寸，不能把套管丝扣部位下在采空区内，否则容易因钻杆回转撞击套管而导致丝扣断裂。采空区跨度大于4m的，应下2级套管，丝扣部位必须下在采空区内的，外层套管丝扣部位应在孔口焊接牢固后再下入孔内。

4.2顶漏钻进时加强孔内

矿区内钻孔多为全漏，采用“顶漏钻进”的方法施工时必须加强孔内，否则钻进回转阻力大，钻进效率低，且钻杆、钻具磨损严重，易发钻杆、钻具折断事故。施工中采用的方法是在钻杆、钻具上涂抹3号锂基脂油，开钻回转后在孔壁上形成一层油膜，效果良好。

4.3钻孔护壁堵漏措施

由于漏失严重，常规的泥浆堵漏技术手段收效甚微，护壁堵漏措施以压入泡沫封堵及灌注水泥浆为主。

对于因大裂隙发育引起的冲洗液漏失，采用泡沫压入封堵的方法，具体操作是将从市场买回的泡沫掰碎成小碎块备用，需堵漏时按体积比4：2：1取泡沫碎块、黄土（黄土品质差的可加少量水泥干粉），聚丙稀铣胺干粉混合均匀，加水拌匀成粘稠状，提出内管，从钻杆中空送入，开泵压至孔内，使泡沫进入裂隙中封堵裂隙达到堵漏效果。

对于地层破碎掉块、漏失严重的孔段采用灌注水泥浆固结堵漏，具体配方为： PC42.5R普通硅酸盐水泥100kg，早强剂（NaCl）1 kg，水灰比0.5，将水泥浆灌入钻杆中空，计算好替水量，开泵将水泥浆压至破碎孔段。此方法在施工中普遍使用，成功率达80%以上，但灌注水泥浆后等待时间长，影响施工效率。

4.4提高取心率的技术措施

为确保岩、矿心采取率，钻探施工中主要釆用S95、S75单动双管绳索取心钻具。钻遇泥质地层，采用硬质合金钻头单管钻进，“干烧”取心；钻遇破碎岩层，采用抓簧卡取岩心。在取心困难的孔段，控制回次进尺

5结语

大金山地区钨锡多金属矿勘查钻探施工项目于2010年7月8日开钻至今，最多同时开动钻机7台，月平均开动钻机3.9台，平均台月效率243.71m，钻孔平均小时钻进效率2.02m/h，最高3.08m/h，最低1.48m/h。已完工钻孔合格率100%，均已通过质量验收。岩、矿心釆取率均达到甲方要求。钻孔偏斜度均在允许偏差范围内。经过钻探工程控制，已确定矿体类型、矿脉分布情况及产状。