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对河南省深部探矿设备与施工技术若干问题的思考(岩心钻探工程技术指导材料之九)本 文 提 示本文作者刘江，现受聘于河南省地矿局第一地质调查队河南中矿能源有限公司。曾任河南省地矿局第三地质探矿队总工程师、队长，教授级探矿高级工程师，上世纪六十年代毕业于北京地质学院探矿工程系。这篇文章，作者收集了大量资料，编写近一个月时间，希望推荐给河南省国土资源厅、地矿局和地勘单位的有关领导，以助决策；同时推荐给热心于地质找矿探矿的一代新人，以利实践。用作者自己的话说：“这篇文章，能否对我省的深部探矿工作有一定参考价值，仅仅是个人的心愿，是一个从事数十年地质探矿工作者对社会、对新一代找矿探矿人的交待。”河南中矿能源有限公司2009年3月21目 录一前言1二深部探矿的概念和深孔现状21.深部探矿的概念22.深孔现状23.近年国内进展3三深部探矿的设备41.国内深部探矿设备现状42.钻机的实际生产能力43.深部探矿设备的选型7四深部探矿的主要机具91.国内钻杆的现状92.深部探矿所需的钻杆103.对取心工具的要求104.对钻头的要求11五深孔的施工设计与主要施工技术121.矿区设计与深孔设计122.主要施工技术12六河南省深部探矿的特殊性与布孔171河南省深部探矿的特殊性172.布孔18七深部探矿的施工管理20对河南省深部探矿设备与施工技术若干问题的思考一前言多年没有写过这类大文章了，“不在其位，不谋其政”是先人告诫我们的祖训，“退休”就是要退下来好好休息。但随着找矿人春天的到来，不少老一代地质工作者，都已经年近古稀，又重操旧业。蒙河南省地矿局第一地质调查队和河南中矿能源有限公司领导的关照，也给我一次发挥余热的机会，聘我协助管理探矿生产和探矿技术工作，转眼已经三年，让我从中了解到一些找矿、探矿信息。作为一名老地质探矿工作者，自然凭着这点余热，又燃起了眇眇细焰。职业的敏感，使我又一次关心起找矿和探矿。在河南省的老地质探矿技术人员中，目前关心找矿与探矿，并在发挥余热者，已屈指可数；关心探矿，且又关心探矿施工技术者，更是廖若晨星。在这些晨星中，愿意提起笔来作这类大块文章者，估计只有这一位不自量的老朽了。新一代地质探矿技术人员，一是出现了空白；二是由于种种原因，愿意作这类大块文章者不多。出于这一考虑，总觉得自己有义务，对我省的深部探矿设备与施工技术两个方面，敞开思想，谈出自己所能思考到的问题。这篇文章，能否对我省的深部探矿工作有一定参考价值，仅仅是个人的心愿，是一个从事数十年地质探矿工作者对社会、对新一代找矿探矿人的交待。因此在编著这篇文章的过程中，身上仍涌动着股股热流；在完成这篇文章之后，又感到前所未有的欣慰。从题目上可以看出，主要还是针对河南省的。因为，河南省的深部探矿工作有他自身的特殊性，其特殊性将在后面的篇幅中专题论述。二深部探矿的概念和深孔现状1.深部探矿的概念深部探矿，随着时代和科学技术的发展，及国家经济实力的提高，应当一直把它作为一个相对概念。因为，钻孔（井）深度，在历史上不同时代、科学技术水平与国家经济实力的条件下，其钻孔（井）深度亦不同。上个世纪，由于我国科学技术与国家经济实力的限制，老一代的地质工作者，包括我们的上层领导，考虑的和从事的均为浅部找矿与探矿。建国六十年，特别是近三十年，作为一个大国，随着国家经济实力的增强，已明显感到资源量不足，今天深部找矿与探矿的光荣使命，已历史性地落在新一代地质工作者的肩上。不同矿种，所要求的钻孔（井）深度亦不同。油气勘探数千米的钻孔（井）很普遍，我国在油气勘探中，一般概念，深度超过3000米为深孔，深度超过5000米为超深孔。1974年在我国就曾施工过一个7175米的油气井（川基1号井）。而金属矿，机械岩心钻探，在我国到目前为止，也很少见到超过2500米的钻孔。据有关资料记载，1983年化工部地质勘探公司钾盐地质大队在江苏北部，采用日本TXL-IE钻机，和TV系列绳索取心钻具，施工过一个2503.86米的钻孔。钾盐虽不属金属矿，但作为机械岩心钻探，目前在我国还是最深的钻孔。地质矿产部于1979年从日本引进5台套TXL-IE钻机，分别在山东省大汶口和苏北沉积盆地施工6个深孔，以便作出钾盐的地质评价，总钻探进尺11972.38米，平均孔深1995.40米。其中：3个钻孔均超过2300米，分别为2300.12米、2351.97米、2370.32米。2.深孔现状近年很少关心，也很少看到这方面的资料。就岩心钻探而言，据1988年以前的资料（由于种种原因，实际我国的探矿设备和技术，自1988年以来没有大的进步）：南非：在金矿勘探中，1983年采用超深钻机，施工过4576.80米的钻孔；日本：在金属地质勘探中，施工过3030米的钻孔；中国：在钾盐勘探中，采用日本TXL-IE钻机，1983年施工过一个2503.86米的机械岩心钻孔；3.近年国内进展A.山东省地质六队：a.在山东莱州，焦家新城金矿带，布孔48个，平均孔深1074米，最深1560米，探明储量103吨。（摘自2008.10.24地质勘查导报）b.在山东莱州，三山岛金矿带（渤海湾）进行深部探矿，最深钻孔1950米，探明储量51吨。B山东省物化探地质勘查院：在山东省济宁市兖州彦店，在埋深10202200米，进行深部探矿，找到10亿吨的铁矿，品位25.9731.72，厚度80.46190米，是50年来山东省地矿局的最大成果，钻孔最深2200米。（摘自2008.10.24地质勘查导报）C近两年三个省的深孔纪录（米）日 期单 位钻孔深度矿 区基本情况07年河北地质四队1905.80承德M24矿区钒钛磁铁矿08山东地质四队1832.50兖州彦店铁矿08.7山东地质三队1986.88兖州彦店铁矿08.7.15河北地质四队2001.42承德M24矿区钒钛磁铁矿08.9.3辽宁地质八队2010.38本溪台沟80度斜孔铁矿08.9.5河北地质四队2010.26承德M24矿区钒钛磁铁矿08.11.25山东地质三队2046.02本溪台沟80度斜孔铁矿08.12.10山东正袁烟台分院2060.50三山岛金矿金矿上表摘自2009年2月10日地质勘查导报D. 河南省最深的机械岩心钻孔（略，手中无资料，据说金属矿的机械岩心钻探不超过1600米）三深部探矿的设备1.国内深部探矿设备现状目前，我国在金属矿中采用的机械岩心钻探方法，主要以金刚石回转钻进方法为主，因此国产机械岩心钻探钻机也以金刚石回转钻机为主。由于历史的原因，上个世纪五、六十年代，我国以引进或仿造原苏联的钻机为主，后来研制成功东风-1000米钻机（即XU-1000的前身，现在称XY-4型钻机），所以在往年的机械岩心钻探施工中，很少有超过1000米的钻孔，当前全国在用的钻机80以上均为XY-2(300米钻机)、XY-4（1000米钻机），或实际钻进深度与此相同的其它型号钻机；部分矿区中，采用了XY-5(1500米钻机)、个别钻孔采用了XY-6（2000米钻机）和数量有限的进口钻机。不难看出，到目前为止，这些钻探设备绝大部分是用于浅部矿体的，河南省的机械岩心钻探设备也大体如此。在某种程度上，可以说还落后于其它省，在其它省近年不断出现机械岩心钻探深孔纪录时，至今未看到我省的机械岩心钻探深孔纪录。2.钻机的实际生产能力AXY-4型钻机以XY-4型钻机为例，又称千米钻机，不少人都认为可以钻进1000米，这一认识并不错，可是钻进1000米是有前提的，即在采用42mm钻杆的前提下，可以钻进1000米；采用50mm的钻杆、55mm和71mm的绳索取心钻杆，都不能按1000米考虑。后来厂家又生产出XY-4型加强钻机，即XY-42、XY-44型钻机，广告上出现XY-42的钻进深度到1200米；XY-44型的钻进深度到1400米。从派生出XY-42、XY-44型钻机的动向看出，这一轮的地质找矿需要深孔钻机。BXY-4型钻机的生产试验河南三队若干年以前曾进行过东风-1000米钻机（即XU-1000型、XY-4型钻机的前身）生产试验（钻机在研制过程中必须进行的现场试验，以测试钻机各机械系统性能、部件的适应能力和在正常工作条件下实际可达到的钻进深度），在生产试验中确实超过了1100米，但那是在计划经济的条件下，不惜一切代价的做法。采用42mm的钻杆，孔深超过1000米，钻机已经不能正常工作，辅助时间大幅度增加，钻机出现不正常损坏，起下钻刹车冒烟，一边浇水一边才能坚持工作。C. XY-4型钻机的实际生产能力钻机的实际生产能力，应当是在钻机可以正常工作的条件下所能达到的能力。如果说XY-4型钻机采用42mm钻杆（一般指内平钻杆，内加厚钻杆为43mm）可以达到钻进1000米的实际能力；采用50mm的钻杆（一般指内平钻杆，内加厚钻杆为53mm），钻机的实际能力则降至700米（广告中最深850米，只能作参考）。因为42mm的内平钻杆每米重4.56kg,而50mm的钻杆每米重6.04kg，钻机的实际生产能力，即钻进深度，是根据钻机立轴的最大扭矩确定的，也是在研制过程中通过生产试验标定的。XY-4型钻机的最大扭矩为2.64KN.m(千牛.米)，有的生产厂家为2.86 KN.m(千牛.米)。钻杆的每米重量越重，负荷就越大，在钻进中加在钻机立轴上的扭矩就越大。要求的钻孔口径越大，钻杆就必须相应加粗，绳索取心钻进更是如此。所以，在钻机立轴的最大扭矩不变的情况下，钻机的实际钻进深度是由钻具的重量决定的。目前在生产现场，很少有人采用42mm钻杆，多采用50mm的钻杆，所以XY-4型钻机的实际生产能力只能按700米考虑。DXY-4型钻机用于绳索取心现在，大部分施工钻机采用的多为绳索取心钻具，深部探矿也必须采用绳索取心钻进，甚至采用不起钻换钻头、钻具的先进工艺，以减少起下钻具的辅助时间，保持钻孔的稳定性。而绳索取心钻杆的每米重：75mm口径的绳索取心钻杆（715mm）的每米重：8.14kg；59mm口径的绳索取心钻杆（554.75mm）的每米重：6.16kg；也就是说59mm口径绳索取心钻杆的每米重量6.16kg，还略高于50mm的普通钻杆每米重量6.04kg。XY-4型钻机的实际生产能力，采用59mm口径的绳索取心钻进，也只能按700米考虑。E对XY-5、XY-6型钻机实际生产能力的考虑从以上对XY-4型钻机实际生产能力的论述中可以推算，若采用59mm口径的绳索取心作为终孔口径（全国危机矿山接替资源找矿项目管理办公室技术管理处规定的最小终孔口径）：XY-5型钻机（即1500米钻机）的实际生产能力，只能按1200米考虑（据说也有过1500米的纪录）；XY-6型钻机（即2000米钻机）的实际生产能力，只能按1600米考虑（虽然目前已经有2046.02米的纪录：山东省地质局第三地质大队在辽宁本溪某铁矿区，2008年12月结束一个终孔孔深为2046.02米的钻孔）。往年在研制的过程中，XY-5型钻机曾进行过生产试验，但是否进行过1500-1800米生产试验，尚不清楚。XY-6型钻机在研制过程中，并没有进行过2000-2400米的现场生产试验（至今国内也没有采用XY-6型钻机进行金刚石机械岩心钻探，钻孔深度2400米的纪录），所以把XY-6型钻机的钻进深度在广告上标到2400米，是缺乏科学依据的，在深部探矿设备的选择中，更不可以作为依据。F.考虑钻机实际生产能力不可忽略的重要因素XY-4、XY-5、XY-6三种型号的钻机，过去都分别出现过1000米1500米、2000米的生产纪录，说明都已经达到了钻机的设计能力，为什么在考虑钻机的实际生产能力时，不按照这些生产纪录去考虑呢？我们还是从“钻机的实际生产能力，应当是在钻机可以正常工作的条件下所能达到的能力”的定义中去说明这一问题。钻机的工作环境，不仅仅是理想的完整地层、岩石级别不高、清水加润滑液钻进。在我国我省矿床类型甚多，地质构造复杂，地质岩心钻探在生产中采用泥浆作冲洗液的地层，多于采用清水加润滑液的地层，深部探矿不可能只选择清水加润滑液的地层布孔。泥浆的“粘度”是保证顺利通过复杂地层的重要性能指标之一，但也是增加钻杆摩擦阻力的主要因素。在同样的钻孔深度钻进，采用清水加润滑液作冲洗液，转速可开到800转/分；而采用泥浆作冲洗液，由于摩擦阻力的原因，转速可能只能开到500转/分。在深部探矿中，随着钻孔的不断加深，采用泥浆作冲洗液的钻孔，自然限制了钻机在正常工作条件下的钻进深度。所以，在选择深部探矿钻机时，钻机的工作环境是考虑钻机实际生产能力不可忽略的重要因素。3.深部探矿设备的选型A.设备选型的前提条件：a. 用于金属矿山深部探矿（或非金属矿山）；b. 采用金刚石机械岩心钻探技术；c. 钻孔终孔口径不小于59mm(或56mm)；d. 设备在地质设计的钻孔孔深范围内可正常工作；e. 中途不可再考虑更换设备,并考虑深部探矿的探索性，即设计钻孔加深的可能性。B.设备选型的定位按照设备选型的前提条件，深部探矿设备的选型，若立足于国产设备，是目前深部探矿的突出矛盾，所以必须按照地质设计钻孔的孔深范围进行定位，以免在钻孔施工到一定深度后，造成不必要的被动。a.如果将深部探矿的钻孔深度设计在1000-1500米的范围内可选用国产XY-6型钻机及配套设备,尽可能不选用国产XY-5型钻机及配套设备。b.如果将深部探矿的钻孔深度设计在1500-2000米的范围内在XY-7型钻机（即2500米钻机）目前国内尚无厂家研制的情况下，只能试验性地选用XY-6型钻机。但是，采用泥浆作冲洗液，当钻孔深度超过1600米时，要有钻机不能正常工作的思想准备，或考虑选用进口深部探矿设备。c.如果将深部探矿的钻孔深度设计在2000-2500米的范围内目前不能说没有国产钻机，XY-8型钻机（即3000米钻机）厂家已经研制出样机，并投放市场。但是，毕竟还处在研制与试验阶段，还没有进行生产试验，还不能作为深部探矿的成熟设备选用。而且XY-8型钻机，属履带钻机，适用于在平原、丘陵作业，不适用于高山作业，当前应考虑选用进口深部探矿设备。C设备选型中考虑的其它问题a. 设备选型的一般原则：首先根据钻孔的设计目的、口径、深度、角度、取心要求和安装运输条件等，确定钻机的类型，然后再按照所选定的钻机，选择与其配套的钻塔、泥浆泵、动力机等。b. 在设备选型允许的条件下，尽量选择重心较低，变速范围较宽，立轴行程较大的钻机。c. 尽量采用电力驱动，并备有发电机组。d所选用的设备(含配套设备)，应注意到厂家在研制过程中，设备的最后定型，是通过了国家组织的鉴定、行业组织的鉴定，还是专家组织的鉴定？e. 厂家在研制过程中,是否在现场进行过生产试验？f调研厂家所销售同类设备的使用情况。g同类设备的系统总成、部件，和同类厂家生产的设备是否有互换性？h售后服务情况？j. 若考虑进口设备，也需要事先进行调研，国内近年已经进口了不少钻深在2000米上下的深部探矿钻机及配套设备。D.其它配套设备深部探矿设备，除钻机之外，还需要配套的钻塔、泥浆泵和其它附属设备，都涉及到设备的选型、配套问题。在设备选型过程中，需要提醒的是，自上个世纪八十年代后期以来，由于地质与探矿行业不景气，探矿设备的研制工作受到较大影响，当时XY-4型钻机还买不出去，作为市场经济谁还研制深部探矿的钻机？原作为地质矿产部唯一的勘探技术研究所钻机研究室，也放弃了机械岩心钻探的钻机研制工作。同时，地质探矿队伍属地化以后，行业的管理也几乎无人问津。所以，机械岩心钻机和钻探配套设备的研制、鉴定、生产、监督，基本上失去了行业管理，因此也失去了国家标准（即GB标准，）和行业标准（即DZ标准）。因为生产厂家所生产的设备没有国家标准和行业标准的约束，可能在产品的强度、质量、性能指标上，出现这样或那样的问题，所以在选型中必须慎重。四深部探矿的主要机具1.国内钻杆的现状目前在我国金属矿山从事探矿生产的钻机，采用着两种类型的钻杆：一是，普通金刚石岩心钻探所用的钻杆，包括内平钻杆（不镦粗使用，即425mm、505mm两种规格的钻杆）和内加厚钻杆（两端镦粗使用，即434.5mm、534.5mm两种规格的钻杆）。二是，绳索取心钻杆，即常用于S75系列的715mm绳取钻杆和S59系列的554.75mm绳取钻杆，还有用于S91系列的875mm钻杆。还有其它类型、不同口径、特殊用途的钻杆。由于行业管理的原因，老系列和新系列钻杆，都有生产和使用。普通钻杆钢材的屈服强度一般为55-65kgf/mm2，绳索取心钻杆的屈服强度大于65kgf/mm2。这一强度偏低，是根据当时国家经济实力不足的国情，仅为满足浅部探矿的需要而确定的。DZ（地质）管材的国标为GB3423-82，就是国内各厂家生产钻杆所用钢材的依据。钻杆强度偏低是一个方面，在生产实践中，钻杆的镦粗和丝扣加工过去常在野外队的车间进行，加工质量缺乏保证，钻孔孔深在1200米上下尚可正常工作，超过这一孔深就令人担心。明显，按照往年材质生产的钻杆（含绳索取心钻杆），不能满足深部探矿施工的要求。近年，生产钻杆的厂家，对材质、丝扣、钻杆接头都在进行改进。根据市场需求，正在研制用于深部探矿的钻杆，国内已经出现不少1500-2000米的钻孔，应注意这方面的动向，以便在需要时选择。2.深部探矿所需的钻杆A对深部探矿钻杆的基本要求a.钻杆和钻杆接头所用的材质，要有较高的、足够的抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪强度；b.丝扣的连接必须牢固可靠，易拧卸，密封性能好，在较高工作泵压条件下不漏水。B.可参考的钻杆材质要求a.抗拉强度：大于90kg/mm2 ,抗扭强度：大于8.8KN.m；b.丝扣部位危险断面的抗拉强度：大于80kg/mm2 ，屈服强度：大于70 kg/mm2 ，抗扭强度：大于78 00N.m。国外在深孔机械岩心钻探中采用的钻杆，多为铝合金钻杆，重量约只有钢钻杆的1/2，因此给于钻机立轴的扭矩自然减轻。壁厚增加，耐磨性强，寿命增加（约为普通钢钻杆的两倍多），抗冲击能力强，抗腐蚀性强。C.对钻杆与接头丝扣密封性能的要求对深部探矿钻孔钻杆的丝扣耐磨性、密封性要提出具体要求，应保证在60个泵压下不漏水。3.对取心工具的要求按照取心方法（提钻或不提钻）的不同，应提出不同的要求。当前国内多采用绳索取心钻进，要求绳索取心器，除具有稳妥可靠的卡心机构外，还必须有内管悬挂、定位、间隙调整，以及内管投放到位、捞矛到位和岩心堵塞报信装置。对此要求，国产绳索取心器尚有差距。据说日本里根钻探公司生产的TV型和TF型绳索取心器，基本具备上述性能。4.对钻头的要求A采用高寿命钻头深部探矿钻孔的钻头，要有较高的使用寿命和较高的钻进速度，这样才可能延长在孔底的工作时间，最大限度的减少起下钻次数。目前我国金刚石机械岩心钻探所用的钻头，多为国产人造金刚石孕镶钻头，金刚石级别偏低，钻头寿命偏短，可要求厂家采用级别较高的金刚石或进口少量天然金刚石加工钻头。在钻孔到一定深度后，孕镶金刚石钻头所需要的高转速开不起来，要考虑采用天然金刚石表镶钻头。B加大钻头外径用于深孔的金刚石钻头结构，目前很少有人研究，在深孔条件下工作的钻头，由于冲洗液在孔底循环时压力损失较大，泵压上升较快，如果采用目前国产的75mm绳索取心钻头，钻头外径75mm，扩孔器外径75.5mm，钻杆外径71mm，钻杆与孔壁的间隙只有2.25mm,用清水加润滑剂作冲洗液，随着钻孔的不断加深，泵压上升情况还比较正常。若采用泥浆作冲洗液，随着钻孔的不断加深，泵压会急剧增高、憋泵，从根本上就无法正常作业，59mm绳索取心钻头、钻具也同样如此。所以，若采用国产75mm或59mm绳索取心钻具，钻头的外径必须加大，根据山东省地质三队的经验（该队的绳索取心钻进技术水平较高，近年已施工过多个深孔，2008年在辽宁本溪台沟铁矿，采用75mm绳索取心，成功地施工了一个2046.02米的深孔），一般加大3-5mm。孔越深钻头的外径应越大；地层岩石较软、破碎、泥浆钻进，加大的尺寸还可再大。五深孔的施工设计与主要施工技术1.矿区设计与深孔设计在我省进行深部探矿，是前人未及的事业，将投入的设备费用和资金都相当高，其战略意义更不容置疑。要保证每个钻孔的施工，只能成功不能失败，必须有一套完整的施工技术方案，即按矿区、按钻孔编制施工组织设计，包括：矿区地层条件和岩石的物理机械性质、设备与动力的选择、钻探机具与钻进方法的选择、钻孔结构设计、冲洗液的选择、钻探工艺设计、质量与安全措施、效率与施工进度设计、施工组织与管理等（可参照“全国危机矿山接替资源找矿项目管理办公室技术管理处”下发的机械岩心钻探工程施工组织设计提纲）。当然，这一设计根据矿区地理、地层条件和岩石的物理机械性质，要有实实在在的内容，不能“照猫画虎”。2.主要施工技术施工技术包括的内容相当多，这里仅就深孔施工技术中几个突出的问题加以说明：A.钻孔结构目前在浅部钻孔施工中，很少重视钻孔结构的设计，在复杂地层中，往往因为钻孔结构过于简单而造成施工中的被动，深部探矿钻孔必须高度重视钻孔结构。a.钻孔结构设计的步骤应首先根据地质设计要求，确定钻孔的终孔直径，而后再由上至下逐段依据地层的复杂程度、准备采用的冲洗液类型、护孔方法，以及工艺技术方法，并考虑到经济实用的原则，确定出钻孔的孔身结构。b.可供地质设计选择的钻孔终孔口径目前我国绳索取心钻具系列，可供地质设计选择的钻孔终孔口径只有75mm与59mm两个口径，有些厂家还生产老系列的56mm的绳索取心钻具。75mm的岩心直径为49mm；59mm的岩心直径为36mm；56mm的岩心直径为35mm。可根据不同矿种和设计规范的要求，选择不同的终孔口径。需要提醒的是，考虑到深部探矿钻孔的施工难度，在地质设计规范允许的条件下，终孔口径尽可能选择59mm或56mm。d.对钻孔结构的建议1）单一地层的钻孔结构所谓“单一地层”，即指所设计钻孔的岩石相对比较完整，施工中可一直采用清水加润滑剂作冲洗液至终孔的地层。设计钻孔深度不超过2000米，90直孔，地质设计的钻孔终孔口径，可选择75mm。开孔：110mm，穿过覆盖层（一般为第四纪覆盖层）下入108mm的套管；或开孔：91mm，穿过覆盖层（一般为第四纪覆盖层）下入89mm的套管，以75mm绳索取心至终孔。若中途遇复杂孔段，或发生孔内事故不好处理，或因设备能力不足等情况，以75mm的绳索取心不能继续施工时，可下入73mm的技术套管，改为59 mm的绳索取心至终孔。2）复杂地层的钻孔结构所谓“复杂地层”，即指钻孔的岩石比较破碎，节理、裂隙发育，或遇有破碎带、断层，必须采用泥浆作冲洗液至终孔的地层。设计钻孔深度不超过2000米，90直孔，地质设计的钻孔终孔口径，可选择59mm。开孔：110mm，穿过覆盖层（一般为第四纪覆盖层）下入108mm的套管，改为91mm绳索取心或普通双管钻进100-400米，（若上部无矿，地质上对岩心采取率要求不高，也可采用91mm的单管钻进）下入89mm的套管，作为技术套管，再以75mm的绳索取心钻进。当75mm的绳索取心钻进效率明显下降时；或中途遇复杂孔段，反复采取护孔措施效果不好时；或发生孔内事故不好处理时；或因设备能力不足时。及时下入73mm的套管，作为技术套管，改为59 mm（或56 mm）的绳索取心钻进至终孔。B钻具的级配级配是否合理，在钻进中对泵压的影响极大，它不仅仅关系到能否进行正常钻进，也关系到钻孔的深度。原因在于，合理的级配在钻进中可保证冲洗液合适的上返速度，泵压损失小。a.我国的金刚石绳索取心系列钻具级配目前我国的绳索取心系列钻具，级配不够合理，如：75mm的绳索取心，钻头外径为75mm，扩孔器外径为75.5mm,钻杆外径为71mm，也就是说钻杆与孔壁之间的间隙只有（75.5-71）2=2.25mm；59mm的绳索取心，钻头外径为59mm，扩孔器外径为59.5mm，钻杆外径为55mm，钻杆与孔壁之间的间隙也只有（59.5-55）2=2.25mm，与此配套的套管同样如此。这一级配的绳索取心钻具，由于钻杆与孔壁之间的间隙太小，实践证明对泥浆的性能非常敏感，泥浆粘度指标稍高则出现憋泵，不能正常工作，当钻孔到一定深度后，更无法正常工作。严格说我国的绳索取心系列钻具级配，不适应在泥浆作冲洗液的深孔中使用。b.日本利根公司BQT/NQT系列的钻具级配我们不妨与日本利根公司的钻具级配加以对比：与我国75mm绳索取心钻杆（外径71mm）接近的日本NQT，钻杆的外径为70mm，可所配钻头及扩孔器的外径为77mm，即钻杆与孔壁间隙为3.5mm；日本的BQT系列钻杆（外径55.5mm）与我国的59mm系列绳取钻杆（外径55mm）接近，可所配钻头及扩孔器的外径为62mm，即钻杆与孔壁间隙为3.2mm。据山东省地矿局的有关资料介绍，他们采用日本的BQT系列绳索钻具，79-81年施工山东省大汶口钾盐矿时，孔深2000米，泥浆作冲洗液，在泵量80-125公升/分时，泵压损失仅11.96kg/cm2，可见钻具级配的重要性。C.深孔冲洗液及性能指标a .单一地层的冲洗液可选用清水加润滑剂或无固相等润滑性能较好的冲洗液，以实现快速钻进。b .复杂地层的冲洗液复杂地层必须采用泥浆作冲洗液，其性能指标可根据不同地层条件加以调整，对性能指标推荐如下：（性能指标仅供参考）1）.较稳定地层:粘度(秒):18-22 比重（克/厘米3）:1.05-1.15 失水量(厘米3/30分):小于23 静切力(毫克/厘米2):10-25 含沙量():小于4 2）.水敏地层: 粘度(秒):18-22 比重（克/厘米3）:1.05-1.15 失水量(厘米3/30分):小于8 静切力(毫克/厘米2):10-25 含沙量():小于43）.坍塌掉块地层: 粘度(秒):23-28 比重（克/厘米3）:1.2以上 失水量(厘米3/30分):小于15 静切力(毫克/厘米2):25-50 含沙量():小于44）.裂隙地层: 粘度(秒):24-28 比重（克/厘米3）:1.05-1.15 失水量(厘米3/30分):15 静切力(毫克/厘米2):50-80 含沙量():小于45）.涌水地层: 粘度(秒):30以上 比重（克/厘米3）:1.3以上(视涌水量和压力加大) 失水量(厘米3/30分):小于8 静切力(毫克/厘米2):25-50 含沙量(): 小于4（需要提醒的是:施工单位必须配备泥浆性能指标测试仪，按照规程要求建立良好的泥浆循环系统，并配备有效的除砂设备。以上性能指标的泥浆，随着钻孔的逐步加深，可能与你选择的钻具级配发生矛盾，出现憋泵或泵压损失加大，事先要选择合理的钻具级配，或在发生矛盾时采取其它技术措施）D钻进技术参数a .泵量：一般情况下采用较大的泵量(75mm口径，80-125公升/分)，以保证排粉效果，提高钻进效率。计算的经验公式如下：Q=V.F Q泵量（公升/分）；V0.4-1.5米/秒（冲洗液上返速度）；F钻杆与孔壁间隙的环状面积。b.钻压：孕镶金刚石钻头：按照钻头的底唇面积计算，一般40-80kg/cm2。表镶金刚石钻头：按照钻头底唇面上金刚石粒数确定，一般正常钻压1.5-2.5kg/粒（初压力为正常钻压的1/3左右）。c.转速：根据岩石的物理机械性质确定。一般情况下，转速越高，进尺越快。在设备、钻具允许，排粉顺利的条件下，尽可能开动高转速。在研磨性较强、硬度较高的坚硬岩石中，不宜选择高转速。按照钻头的线速度要求，孕镶钻头控制在1.5-3.0米/秒；表镶钻头控制在1.0-2.0米/秒。在地层破碎、泥浆作冲洗液、斜孔，或直孔出现超径、钻孔弯曲时，应适当降低转速。E取心方法深孔岩心钻探应以绳索取心为主，因此必须保证绳索取心器的质量。要求取心器结构合理、灵活可靠、各部间隙调整适宜。同时要求配有内管悬挂、导向扶正装置，及内管投放到位、岩心堵塞报信机构。在操作中需要提醒的是：a .确认内管投放到位，才能开始钻进，防止单管钻进，采不上岩心；b.立轴倒杆时，钻头不得提离孔底，以防岩心提断后造成堵塞；c.取心前适当加大泵量冲孔；d.发现岩心脱落,要立即起钻，重新配好取心器，及时捞取；e.取心器每次下孔前都要认真检查，确保灵活可靠。F.预防孔斜预防孔斜是打好深孔的技术关键，措施如下：a. 控制钻杆与孔壁间隙，经验值为d/D,不小于1/1.2；b.采用锋利钻头，钻压不要过大；c.在使用加大尺寸的钻头时，必须使用钻杆扶正接头，即扶正器。G深部钻孔的测井技术我国的深部钻孔，仅仅用于探矿，除岩矿心外，不索取其它深部钻孔资料，非常可惜。国外不少国家在深部钻孔取心后，根据需要在某些钻孔中测定：自然电位与电阻率、伽玛射线和中子空隙率、补偿的地层密度、孔径、温度和孔中声速。这里仅加以提醒。六河南省深部探矿的特殊性与布孔1河南省深部探矿的特殊性A地理条件差我省金属矿山多集中在京广铁路线以西，山高路陡,运输、搬迁条件差，不同于山东、河北、辽宁目前的深部探矿矿区，将为大型设备进场带来重重困难，设备选型要慎重。B地层条件差深部探矿有前景的矿区，除小秦岭文峪、杨寨峪等矿区外，多数矿区处在地层破碎、节理裂隙发育、构造带频繁出现的复杂地层中，必须采用泥浆作冲洗液。由于泥浆对钻杆的磨擦阻力较大，选用同类型的设备，和清水加润滑剂作冲洗液的钻孔比较，限制了钻孔的孔深。所以，在设计钻孔孔深时，要考虑这一因素。D.岩石级别和研磨性较高除沉积岩地层的金属矿外（如：铁矿），我省大部分金属矿山的岩石可钻性级别多为7-9级，个别10级；研磨性等级多在5-7级，即研磨性指标在30-90mg（钢杆研磨法）。深部探矿钻孔的金刚石钻头，要求寿命高，以减少起下钻次数。所以，用于钻头的金刚石材料、钻头类型、钻头设计参数，都要慎重。E.无深部探矿钻孔的施工经验在河南省金属矿山金刚石岩心钻探的历史上，至今还没有超过1600米的钻孔，无深部探矿钻孔的施工经验。深部探矿钻孔的施工难度关键在1500-2000米之间，超过2000米当然难度更大。但别的省局已有成熟的经验，特别是山东省地矿局，1979-1980年就施工过6个深孔，总钻探进尺11972.38米，平均孔深1995.40米，有三个钻孔超过2300米，近年又在深部探矿矿区施工过多个钻孔，可以组织学习。河南省地矿系统，应武装1-2支像山东省地矿局地质三队那样，能打硬仗的深部探矿施工队伍，这是