抽吸法提高钻孔护壁效果

[摘 要]本文主要介绍了在地质勘探钻孔施工中通过松散坍塌地层，采用泥球或水泥进行护壁，提高护壁效果的技术方法，为保证钻孔正常钻进，提高施工效率提供有益借鉴。

[关键词]钻孔；护壁；效果；方法

中图分类号：P634.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0118-01

在地质勘探钻孔施工过程中，由于地层和岩性的多样化，不可避免地会遇到各种各样、程度不同的钻孔事故，给施工带来麻烦。当钻进到松散易坍塌地层时，在钻孔冲洗液中水的作用下，上下钻的抽吸与激动压力，以及钻杆高速旋转的不断敲击和震动，随着钻孔的不断延伸，孔壁将在局部不断扩大，形成超径，大颗粒岩碴不能通过完整部位的环状间隙上返，相继发生钻孔群体封堵、夹钻、卡钻、埋钻、憋泵甚至断钻等事故，此时，就必须对这一孔段进行维护。护孔可以使用优质冲洗液，但任何冲洗液对井壁的保护仅是维护原岩层结构，不可能有大的加固作用，随着时间的推移，井壁岩石结构在慢慢发生变化，冲洗液的护壁作用可能就不足以维持原来的平衡。所以，下套管、投泥球、用水泥灌注这些常规的方法仍不失为最完美的护壁措施。而下套管当已钻孔深较大时，不但实施困难，而且有时需要扩孔，增加施工成本。最经济有效的办法往往是采用投泥球或用水泥灌注的办法来提高孔壁的稳定性，达到一劳永逸的目的。可是，当孔内有冲洗液时，易使泥球在钻具捣实过程中浆化，或使水泥浆因孔内液体的稀释作用改变水灰比凝固质量变差而影响护壁效果，同时在用钻具捣实时易对钻孔产生抽吸作用，进一步破坏孔壁，恶化孔内环境。要提高护壁质量，必须尽可能把孔内冲洗液抽排干净，让泥球或水泥浆更充分渗入贴紧松散破碎岩层，形成更好更加稳固的人造孔壁。

为此，我们利用无泵钻具的结构特征，制做了1个简易的球阀式抽水筒（如图所示）来抽吸孔内的冲洗液，使孔内液面降到了最低限度，从而避免了对泥浆（水泥）的浆化作用，其原理同无泵钻进，操作方法如下：

将抽水筒连接在钻杆底部以中等速度下入孔底，每根钻杆在连接时要做好密封，涂丝扣油或缠棉纱并拧紧，防止漏水。然后上、下窜动钻具几个回次即可提钻。当抽水筒提出孔口后，放水时抽水筒离开孔口，用螺丝刀将抽水筒底部的钢球顶起，钻杆内的水即可放出，防止水流回灌孔内。上述过程通常重复2～3次即能将孔内冲洗液抽净。当孔内水位低于抽水筒钢球时，就可以向孔内投泥球或灌注水泥进行护壁等工作。

该方法在我部云南省宝兴厂矿区、河南省狮子庙矿区、陕西省金龙山矿区等多个金矿区地质勘探钻孔中反复使用，效果非常理想，护壁快，质量好。

但在使用该方法时应特别注意：

1、因利用钻杆内孔容积抽水，一次抽水水量有限，不适用于地下水活动剧烈或涌水较大的钻孔；

2、上、下窜动钻具和提钻放水时速度不能过快，防止产生过大抽吸作用而使钻孔继续发生坍塌；

3、抽水筒下孔前，先把钢球置于阀堵中检查其密封隔水性能，以保证可靠抽水。

采用该方法进行钻孔护壁具有比较明显的优点：

1、操作简便，抽水性能好，孔内有小于20mm以下块状和砂状渣滓也能抽吸出来；

2、所需部件均系机台施工现场常用件，若没有球阀和阀堵，可使用直径匹配的止回阀代替，制作工艺简单，随用随做，不受加工条件限制，成本低廉；

3、可在孔内任一孔段实施，并不影响如下木塞等其他配合工作的进行。

参考文献

[1] 编委会.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，1983.

[2] 张祖培，殷 琨.岩土钻掘新技术[M].北京：地质出版社.2003.

[3] 王殿琦，李云飞.固体矿产钻探工[M].北京：地质出版社.1999.

作者简介

王剑武（1966-），男（汉族），河南洛阳人，中国人民武装警察部队黄金指挥部教导大队副教授，探矿工程专业，从事探矿工程与控制爆破工程的教学与研究工作。