礦田複雜地層大口徑金剛石繩索取心鑽進工藝
工程技術
作者：秦曉東
【摘要】文章以某礦田複雜地層工作麵施工實例為研究對象，結合該工作麵的實際參數，對大口徑金剛石繩索取芯鑽進工藝實施下的作業思路進行了分析，進而分別從護孔措施、以及潤滑減阻措施這兩個方麵入手，就大口徑金剛石繩索取芯鑽進工藝實施期間的相關操作要點進行了詳細分析與探討，希望能夠引起各方人員的特別關注與重視。
【關鍵詞】礦田複雜地層；大口徑；金剛石繩索取芯鑽進
某礦田岩層結構為第四係、鐵白雲質粉砂質千枚岩，鈣質鐵白雲質粉砂質千枚岩。結合現場實地勘察資料顯示：本區域內的斷層破碎帶分布相對集中，局部岩層結構鬆散明顯，且呈現出較為顯著的泥性形態。在既往的施工作業實施過程當中，使用XY-4型鑽機，鑽進過程當中，配合泥漿護孔處理，提鑽取芯，施工期間出現嚴重的坍塌事故，鑽進工作麵掉塊現象頻繁，存在大量的安全事故。在對該區域鑽孔作業存在問題進行分析的基礎之上，在近期針對該複雜地層工作麵展開施工作業的過程當中，選取了基於大口徑金剛石繩索取芯鑽進的施工工藝，配合對低固相泥漿原材的應用，避免了複雜地層對鑽進作業的影響，可為同類工程作業的開展提供一定的借鑒，現總結如下：
1、大口徑金剛石繩索取芯鑽進思路分析
在本複雜地層上部鑽進作業的實施過程當中，A/B鑽孔均設置為斜向鑽孔，頂角允許角度為1°/100.0m。為確保現場鑽進作業的安全可靠，對鑽進期間方位角的偏差控製標準為：在穿越礦層下盤區域的條件下，與剖麵線的偏離角度控製在±5.0m範圍之內，終孔口徑控製在91.00mm範圍之內，對應岩心采取率應控製在75.0%範圍之內。
在本次基於大口徑金剛石繩索取芯鑽進工藝對該礦田複雜地層結構進行鑽進作業的過程當中，所選取鑽進機具為基於HXY-42T型的塔機一體鑽機設備，同步配置工作規模為56.0kW單位的柴油動力機提供動力支持。鑽進現場水泵為BW250型，配備柴油動力機工作規模為16.4kW。同時，工作麵鑽進作業實施過程當中，所選取鑽具為PQ、HQ兩型。其中，PQ鑽具鑽頭內徑參數為85.0mm，鑽頭外徑參數為122.0mm，鑽杆外徑為114.0mm，鑽杆內徑為101.3m；HQ鑽具鑽頭內徑參數為63.5mm，鑽頭外徑參數為95.8mm，鑽杆外徑為89.0mm，鑽杆內徑為77.8m。
在基於大口徑金剛石繩索取芯鑽進工藝對該礦田複雜地層結構進行鑽進作業的過程當中，由於鑽進工作麵涉及到一定的破碎帶以及軟弱岩層結構，為了最大限度的控製鑽進期間的壓力數值，降低轉動速度，對工作麵進尺指標進行嚴格控製，鑽壓應當在允許標準的基礎之上下調1/4～1/2比例，鑽進轉動速度需≤400.0r/min，以確保工作麵進尺的平穩性。
2、大口徑金剛石繩索取芯鑽進要點分析
1）護孔措施
本區域內地層結構相對比較複雜，局部孔段區域內岩層鬆軟水平高，表現泥狀形態。在鑽進作業過程當中，可以預見的是：出現破碎帶、孔內坍塌現象、超/縮徑現象的可能性較大。且鑽進期間的阻力始終維持在較高水平，但鑽孔內部不可查漏失現象。為提高複雜地層施工期間，鑽進作業的安全性，提高作業保障水平，需要對護孔方法進行合理的改進與優化。結合相關施工經驗來看，多推薦使用漿液與套管相互結合的護孔方法，上部地層以套管為主，下部地層以漿液為主。在鑽進作業區域遭遇破碎帶情況下，及時以水泥漿灌注方式進行護孔。
在對本區域複雜地層對應A孔以及B孔進行施工作業的過程當中，結合現場記錄資料，發現，A孔在鑽進至260.5m位置，B孔在鑽進至541.6m位置狀態下，岩心表現泥性形態。該問題的出現致使鑽進期間出現明顯的縮徑夾鑽問題。為改善該問題，施工期間對泥漿配合比數值進行了合理的調整，適當增加膨脹土加入劑量。同時，為避免在A孔鑽進期間，鑽杆內壁出現結泥皮的問題，需要對鑽進速度進行控製（推薦標準為400.0r/min）。而對於B孔而言，由於在鑽進工作麵遭遇破碎帶的同時，還伴隨出現一定程度上的孔內坍塌問題，加進鑽杆的難度較大，嚴重影響鑽進作業的持續。針對該問題，所采取的措施為：將鑽具放置於孔底位置，卸掉水龍頭後撈心後加鑽杆鑽進，穿離破碎帶，使用水泵完成水泥漿灌注作業，繼而對破碎帶孔段進行封閉處理，期間需要加入濃度為4.0%的速凝劑，在灌注的同時，同步上掃鑽具，確保水泥漿全部灌注入鑽孔內部。最後，注入劑量為70.0L替漿水。