摘要：開孔○/ 150mm鉆進(jìn)用短鉆具采用干鉆方法,干燒法取心;○/ 146mm套管下完后換○/ 110mm金剛石鉆頭,○/ 108mm鉆具長為2米,單管鉆進(jìn),當(dāng)巖心采取率低或下回次不到底時,采用鋼絲合金鉆頭,撈取巖心;○/ 75mm徑采用S75繩索取心鉆具,雙管單動,卡簧卡取巖心。本文選自：《大地構(gòu)造與成礦學(xué)》是由中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所主辦的地學(xué)學(xué)術(shù)刊物(季刊，公開發(fā)行)，以刊載國內(nèi)外學(xué)者在大地構(gòu)造及成礦學(xué)方面的最新研究成果為主要任務(wù)，以促進(jìn)國內(nèi)外地學(xué)學(xué)術(shù)交流，推動地球科學(xué)研究，活躍學(xué)術(shù)思想，為我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)為目的?？莾?nèi)容涉及構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)、成礦學(xué)、地球動力學(xué)、大陸邊緣地質(zhì)和海洋地質(zhì)等多個學(xué)科和領(lǐng)域。

　　關(guān)鍵詞：地質(zhì)資源,勘查

　　0 引言

　　礦區(qū)出露地層為中奧陶統(tǒng)銅山組,中、下志留統(tǒng)的八十里小河組和黃花溝組,中、下泥盆統(tǒng)泥鰍河組、烏奴爾組,上石炭統(tǒng)花朵山組,上二疊統(tǒng)八站組,下白堊統(tǒng)龍江組及第四系。地層在礦區(qū)范圍內(nèi)基本為一單斜巖層,總體走向300度,傾向北東,傾角40-60度,局部地層倒轉(zhuǎn)而向南西傾斜。多寶山銅礦田三礦溝銅礦床的礦種主要為:銅、鐵、鉬,伴生金、鋅、銀、鎢、鎵、銦、鍺和碲等多種有益組分。

　　礦區(qū)內(nèi)出露的巖石有:凝灰粉砂巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、角巖、黑云母長石角巖、透輝石石英角巖、大理巖、硅質(zhì)大理巖、矽卡巖化大理巖、粒狀鈣鐵石榴石矽卡巖、致密狀鈣鋁石榴石矽卡巖、英云閃長巖、綠泥石化花崗巖、蝕變閃長巖、石英斑巖等。這些巖石由于遭受不同期次和不同程度的熱動力擠壓變質(zhì),巖石的硬度在不同成度上由所變化。巖石軟硬不均甚至于破碎形成破碎帶;有的巖石經(jīng)破碎后經(jīng)風(fēng)化形成土狀。

　　綜上所述,礦區(qū)地層經(jīng)強(qiáng)烈區(qū)域構(gòu)造、熱液蝕變、變質(zhì)等因素造成巖層產(chǎn)狀陡,縱橫向變化大;巖層層理、節(jié)理發(fā)育,多出現(xiàn)破碎巖層;巖石軟硬不均、軟硬互層,部分硅化強(qiáng)烈,可鉆性級別高達(dá)10-12級,給鉆探工作帶來一些技術(shù)難點:礦區(qū)內(nèi)地下水埋藏深度為2.5-30m。前人資料單孔最大涌水量為0.33-2.36升/秒米。

　　礦區(qū)內(nèi)普查巖心鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計,在滿足地質(zhì)對巖礦心采取幾何尺寸要求的前提下,著重考慮了礦層巖石的機(jī)械物理特性帶來的技術(shù)難題,為保證鉆孔安全、質(zhì)量、設(shè)計為小口徑鉆孔結(jié)構(gòu)。應(yīng)用小口徑金剛石鉆進(jìn)技術(shù)方法。

　　根據(jù)本礦區(qū)巖層各類巖礦的物理機(jī)械物性,巖石可鉆性、研磨性與完整程度等,設(shè)計選用三種鉆進(jìn)方法:一是硬合金鉆進(jìn),二是普通金剛石鉆進(jìn),三是金剛石繩索取心鉆進(jìn)。

　　根據(jù)地層特點與典型鉆孔設(shè)計結(jié)構(gòu),分層鉆進(jìn)技術(shù)設(shè)計等三個井段:

　　一是第四系地層開孔井段:松軟地層沖積層、堆積層或松散的砂土層開孔時,使用普通硬質(zhì)合金鉆進(jìn)。鉆孔坍塌嚴(yán)重時,可從孔口灌注稠泥漿或分段投入粘土球,搗實后再鉆進(jìn),也可使用聚丙烯酰胺低固相泥漿護(hù)壁。鉆進(jìn)預(yù)定深度后,及時下入孔口套管。二是鉆孔穿透第四系松軟地層下入孔口套管后,換徑φ110口徑普通金剛石鉆進(jìn)方法,鉆至堅硬基巖后,下φ108技術(shù)套管,等鉆孔主孔段進(jìn)行繩索取心鉆探作技術(shù)保證。三是鉆進(jìn)到堅硬基巖,入下φ108技術(shù)性套管護(hù)壁后,由孔深20米左右直至終孔的主井段,采用S75繩索取心鉆進(jìn)。

　　根據(jù)本礦區(qū)地層巖性特點,鉆孔沖洗液選用普通泥漿和低固相漿洗井。普通泥漿和低固相泥漿應(yīng)用的孔段分別為:鉆孔開孔和鉆進(jìn)到堅實基石之前,硬質(zhì)合金和普通金剛石鉆進(jìn)的孔段采用普通泥漿。在下入第二層技術(shù)套管護(hù)壁后,使用S75金剛石繩索取心鉆進(jìn)孔段,采用低固相優(yōu)質(zhì)泥漿和無固相沖洗液。

　　護(hù)壁:采用分層護(hù)壁技術(shù)。在第四系松軟地層開孔孔段,應(yīng)用高粘度泥漿和套管護(hù)壁。在堅硬基巖前普通金剛石鉆進(jìn)孔段,應(yīng)用優(yōu)質(zhì)泥漿和套管護(hù)壁S75繩索取心主孔段,應(yīng)用優(yōu)質(zhì)低固相泥漿護(hù)壁。堵漏:在局部破碎地層鉆空沖洗液嚴(yán)重漏失時,采用水泥護(hù)壁堵漏,灌注水泥前準(zhǔn)確掌握漏失層的深度和厚度和大致漏失量以及坍塌層的嚴(yán)重程度,應(yīng)用測漏儀測定漏失位置,必要時用井徑儀測量孔徑。

　　根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件,在鉆孔開孔遇第四系地層時,采用單管、雙管單動硬質(zhì)合金鉆具取心工具。在技術(shù)過度孔段采用單管、雙管金剛石鉆具取心。遇堅硬基巖時,主孔段全部采用S75金剛石繩索取心鉆具,以保證巖心采取率達(dá)標(biāo)。實踐證明采取率達(dá)到90%以上,大大高于鋼粒、普通金剛石施工工藝。

　　首先回次進(jìn)尺應(yīng)控制在0.5m左右,在開孔時第四系采取干鉆法鉆進(jìn)及取心巖心采取率達(dá)100%?！? 110mm徑鉆進(jìn)破碎層用自制鋼絲鉆頭取心,S75鉆具鉆進(jìn)時進(jìn)尺突然加快,立即減壓,小泵量繼續(xù)進(jìn)尺0.5m停鉆提內(nèi)管。 該礦區(qū)普遍存在輕微漏失,有15%的孔中等漏失,輕微漏失孔段基本在30-80米,采取了無固相泥漿提高PAM和CMC加量,比正常提高30%即可,且保持住泥漿性能,通過24小時施工均達(dá)到很好效果,泥漿消耗量0.1m3/3米。中等漏失層采取了無固相泥漿PAM加量提高到正常的2倍,泥漿粘度達(dá)30秒,比重1.06,以巖粉在循環(huán)過程中能沉淀為標(biāo)準(zhǔn)。檢測方法是用手撈取進(jìn)入原池泥漿無巖粉或含砂率小于4%為宜,在JZK204-1、JZK107-1取得好效果,泥漿消耗量降到0.1m3/3m。

　　打撈內(nèi)管,二次投入內(nèi)管,差2.50m不到位,且掃孔泵壓升高。為泥狀巖層,手搓成粉末狀,確定此層易坍塌,處理方法:①無固相泥漿變普通泥漿。②S75鉆具,換P75鉆具,S75鉆桿換60鉆桿,掃孔到底,然后進(jìn)尺,又換回S75鉆桿、鉆具。無固相泥漿正常鉆進(jìn)至設(shè)計孔深。根據(jù)地層合理選擇鉆頭。鉆頭壽命長,提大鉆次數(shù)少。本礦區(qū)使用胎體硬度HRC20-25圓弧型鉆頭,使用壽命最長,一般常用此鉆頭,在軟層、均質(zhì)硬層進(jìn)尺效率均較好,在特硬層使用HRC10-15鉆頭效果好(石英含量80%)。巖心鉆探泥漿凈化至關(guān)重要,泥漿凈化的干凈,能避免燒鉆和提高鉆頭壽命及鉆具鉆桿的壽命,同時也減少換漿而節(jié)約材料。我們在每個孔開鉆前都進(jìn)行泥漿循環(huán)系統(tǒng)規(guī)范化管理,總長大于15m,形狀為“字形,且每個拐角處挖一個0.40m深0.50m直徑的圓坑,每隔3m加一個擋板,坡度為1/80-1/100槽深0.25m,槽寬0.25m一個沉淀池。一個原池,體積為1m3。每班測含砂率三次,含砂率近4%時,立即更換泥漿。

　　本礦區(qū)施工的7個鉆孔普遍存在沖洗液漏失現(xiàn)象,有的鉆孔漏失嚴(yán)重,一直在頂水鉆進(jìn)。對于沖洗液的漏失,一是地層的因素,有破碎帶和裂隙,消耗沖洗液;二是套管深度不夠,底部密封不嚴(yán),從管外跑水。建議以后施工遇到?jīng)_洗液消耗嚴(yán)重時,要及時調(diào)整沖洗液性能,加大聚丙烯酰胺用量提高粘度,封堵巖石中的較小裂隙,減少沖洗液的消耗;套管要坐到完整的巖石上,在下套管前必須投入粘土球,以把套管坐實封嚴(yán),防止上部孔段及套管外跑水。巖心堵塞的主要原因是所鉆地層巖石片理較發(fā)育,鉆進(jìn)過程中巖心容易破碎,碎屑卡在卡簧座和鉆頭內(nèi)臺階之間。防止巖心堵塞一是內(nèi)管與鉆內(nèi)臺階的間隙合理,在4-6mm;二是采用SZS-75型液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆具進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),來提高鉆進(jìn)效率,緩解鉆孔彎曲,降低成本,增長回次進(jìn)尺,減輕巖心堵塞和提高巖心采取率。

　　地層原因:6-50米之間巖層為硅化很強(qiáng),不規(guī)則的塊狀角礫熔巖硬,進(jìn)尺時水沖擊后成巖粉,只剩硅化塊狀的50% ,所以采取率不夠; 該地層雖然很軟但存在硅化很硬的不規(guī)則的塊狀物,容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,操作人員經(jīng)驗不足判斷不準(zhǔn)確,已經(jīng)堵塞還在鉆進(jìn),致使巖心推沒或不足。之所以能進(jìn)尺,是巖石松軟,鉆壓大。施工中必須解決該區(qū)復(fù)雜地層存在技術(shù)問題,這些巖石可鉆性在6-12級,巖石節(jié)理發(fā)育,構(gòu)造破碎帶及斷層較多并變化頻繁,巖芯采取率和鉆進(jìn)效率較低,鉆孔不同程度的存在塌、掉、漏等問題。為此,鉆孔施工中應(yīng)正確處理鉆孔穩(wěn)定、下套管工藝、提高采取率、提高鉆進(jìn)效率等問題,以實現(xiàn)鉆探生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全。