中深孔钻探施工应该把握的几个环节.doc

中深孔钻探施工应该把握的几个环节 -后长川1286米钻孔体会（甘肃有色地勘局三队 唐珂灵）摘要：在岩芯钻探的工程施中常遇到钻探设备选型，材料采购等实际问题，本文就结合我队施工深孔的实际情况较详细地进行了阐述；另外在复杂地层中钻进，护孔工艺也很关键，本文也详细地介绍了两复杂地层的护孔工艺。关键词：设备选型，材料选购，复杂地层、护孔工艺工程概况：我队308机台于今年四月接受了甘肃白银后长川钨矿区一个1300米的钻孔施工任务，该矿区以前施工最深的钻孔是700米，本次钻孔设计孔深1300，钻孔倾角87度，终孔直径75毫米。我队308机台在接受该任务后，于今年5月7月进行了该钻孔的施工，因满足了地质要求，最后在1286米的终孔。该钻孔不仅是我队，也是甘肃地区岩心钻孔的最深孔之一，在设备、人力及施工技术不是很完善的情况下，顺利高效地完成了该孔施工，台月效率达到了500米，取得了较好的经济效益。能取得这样的成绩，主要得益于在钻孔施工过程中，我们对几个关键环节的成功把握。一 设备硬件上科学把握：设备硬件的良好是任何工程施工的前提。钻塔，钻机，泥浆泵，绞车，钻杆，钻具，钻头的选择必须层层把关，科学选择。这里重点介绍钻塔、钻机、泥浆泵、钻杆的选择。1 钻塔的选择与XY5钻机配套的钻塔是18米的管塔，型号是SG18，正常负荷15吨，最大负荷20吨；从设计1300米钻孔施工用钻杆及地层条件所能产生的静、动荷载来看，完全能满足施工的安全保障。2 钻机的选择在我队的所以岩心钻探设备中，只有张家口探矿设备厂生产的XY5钻机最具备深孔的施工能力。尽管厂家给出的钻进能力参数是50-60钻杆1000-1500米，但我们经过对钻机回转扭矩（5.64KN.m）、卷扬提升能力(单绳40KN)及机头卡瓦夹持能力的分析比照，结合我们到外地的实际考察结果，一致认为该设备基本能满足73敦粗钻杆施工1300米的要求。3 泥浆泵的选择以前我队主要使用衡阳BW150型泵，在600米以内的钻孔效果很理想。考虑到该孔的实际情况，和安全性，我们决定采用衡阳探矿机械厂生产的BW250型泥浆泵，该泵工作性能稳定，动力小且质量轻便，很适合中深孔施工时采用。4 钻杆的选择目前国内采用的绳索取心钻杆大体上有三种，一是普通绳索取心钻杆；二是钻杆体加厚公母接手带切口的绳索取心钻杆；三是普通钻杆体但钻杆两端经礅粗加厚的绳索取心钻杆。经过考察，我们选用了唐山市金石超硬材料有限公司生产的两端经礅粗加厚的绳索取心钻杆。两端经礅粗加厚，在丝扣处的强度增加，降低了钻杆在薄弱环节上折断的风险。实践也证明，选择这种钻杆效果良好，全孔钻进至终孔，钻杆接手仅断一次，而且是使用方式不当所致。 二 施工技术上大家共同商榷：在遇到复杂和困难地层时，大家互相交流，共同探讨，新问题、新情况认真分析，向兄弟单位请教，力争做到最科学、最实用、最高效。1 该钻孔在施工至250300米时出现了大的断层破碎带，钻孔不返水。从取出的岩心来看，这50米空段是力学不稳地层。对付这种地层，我们本着“少振动，快通过”的原则，用性能优良的钻井液快速通过。如采用大分子量的PHP，浓度调整为5001000ppm，在不蹩泵的情况下，进行成孔钻进，采用这种特别的护井液，孔壁相对稳定，没有出现掉块、卡钻现象，这说明在地层深部破碎层中应用这种护孔技术是成功的。考虑到该孔是深孔钻进，故决定在穿过该破碎层后，下300米89套管，彻底解除以后钻探的后顾之忧。当然如果是500米以内的中浅孔，这种护孔技术是稳定可靠的，可以不下这层套管。2 在10501080米，是较破碎地层，而且泥质成分含量高，经常堵钻、裹钻，施工出现较大困难。在复杂地层面前，大家没有气馁，积极想办法，比照以前在施工同样地层的经验和教训，修改施工方案，及时调整了泥浆参数，并更换大水口的齿轮钻头。针对该孔段绿泥石化严重，层间的破碎片岩又大量以粘土质胶结，钻进该段时，钻孔明显地表现为缩径、坍塌、裹钻现象，而且冲洗液被侵染严重。这种地层最突出的特征表现为怕水，因此在钻进工艺上，首先应该设法不让自由水接触或侵染这些地层，尽量避免这些地层的岩土表面被水化；另外，还须补充和增加冲洗液介质中的离子浓度，比如K+、Na+、Ca2+等，使之与岩层中水的离子浓渡相平衡，阻止岩层的渗透水化，以利于孔壁的稳定。综合这些水化作用机理，对这段水敏地层，应该让钻井冲洗液具备这样二个特点：一是失水量小，二是有相当的离子浓度，为此我们对钻进该特殊孔段制定了相应对策，将冲洗液及有关处理剂参数进行了调整：选用高效降失水剂，如腐植酸钾和改性淀粉PGS双重降水剂；选用优质的絮凝剂，如分子量在300万以上、30%的水解度的聚丙烯酰胺PAM；添加最优的无机盐，如防塌的KCL。我们选用的具体参数为1000ppmPHP，5%的PGS和5%的腐植酸钾，又补充25%的KCL。在该孔段时，基本上起到了“防水、防塌、护孔”的目的。3 在实际施工过程中，石英夹层较多，进尺慢，而且钻头消耗很快。对付这种“滑而硬”的地层，向来是钻探上的难题，我们先后选用了唐山生产的突破钻头，超软胎体钻头，以及表镶电镀钻头均没有取得较好的效果。后来实行了新钻头在地表先进行预出刃（用硝酸浸泡），每回次向井内投石英细粒磨料进一步加强金刚石出刃的办法，基本解决了“片岩中局部夹超硬石英层”地层的钻进难题，较好地保证了钻头的寿命，减少了上下钻的次数，取得了良好的经济效益。三 施工过程中跟踪监测设备易损部件：实时地监控设备的每个易损部件，从电机对轮的联轴器，变速箱，到钻机机头的卡瓦以及上下卡盘，水刹车等都密切监控，班班在报表上反映及时状况，尽量早些发现事故隐患。1 XY5钻机配备电动机55KW 1470r.p.m，动力足够，没有问题。但联轴器在使用中，对轮几次出现问题，主要因减震垫损坏引起。分析原因，主要是XY5钻机机架的底座是两部分用螺栓连接的组合，不是一个刚性的整体，钻机的机头在超负荷减压钻进中，机架因力量不平衡产生振动，导致了联轴器受力传递不均，减震垫因而损坏严重，必须实时监控，经常更换。2 卡盘卡瓦在重负荷钻进中也过度消耗，先后更换三次；下卡盘卡瓦也因设备超负荷失灵，我们及时加工了变丝连接，在钻进孔深1100米以下，使用此变丝连接配合上卡瓦一起作用，最终使钻机在超负荷的减压钻进中机头卡瓦始终处于安全状态。3 卡盘压力轴承承受着全部减压负荷，在超负荷运行中，轴承发热严重，因此要求班班加油润滑，最终没有因更换压力轴承而停产。4 钻具总成部分先后改进两次，脱卡器改进一次，报警圈改进一次，所有这些改进措施虽然很小，但作用很大，极大地节约了钻进辅助时间。四 生产安全上人人重视：安全是根本，每个人都要加强安全意识，由于设备是超负荷运行，我们特别将安全提到了新的高度，在自己编制的施工手册上，每班都要记录本班安全状况以及可能出现的安全隐患，班班提醒，确实做到万无一失。结论：