甘肃西和大桥金矿区复杂地层钻探技术

３４探矿工程（岩土钻掘工程）　　　　　　２０１２年第３９卷第３期　

甘肃西和大桥金矿区复杂地层钻探技术

宋端正

（甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃天水７４１０２０）

摘　要：针对甘肃西和大桥金矿区地层破碎、裂隙发育，漏失、坍塌、卡钻、埋钻等难点，采用金刚石绳索取心钻进工艺和聚丙烯酰胺不分散无固相冲洗液护孔技术，并采用多种堵漏措施，取得了较好的技术效果。总结了该矿区复杂地层钻探施工的经验，并提出今后在复杂地层中钻探施工减少停待及事故时间、提高钻探效率等的建议。关键词：岩心钻探；复杂地层；绳索取心；金刚石钻进；冲洗液；护壁堵漏中图分类号：Ｐ６３４．５文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２－７４２８（２０１２）０３－００３４－０３ＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅＣｏｍｐｌｅｘＦｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａＧｏｌｄＭｉｎｅ／ＳＯＮＧＤｕａｎ－ｚｈｅｎｇ（Ｎｏ．１Ｇｅｏ－ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＢｕｒｅａｕｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＴｉａｎｓｈｕｉＧａｎｓｕ７４１０２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉａｍｏｎｄｗｉｒｅ－ｌｉｎｅｃｏｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｂｏｒｅｈｏｌｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂｙｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｎｏｎ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｌｅｓｏｌｉｄ－ｆｒｅｅｆｌｕｉｄｗｅｒｅｕｓｅｄｗｉｔｈｓｅｖｅｒａｌｌｅａｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｒｅａｋｉｎｇ，ｆｒａｃｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｌｅａｋａｇｅ，ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ，ｄｒｉｌｌｒｏｄｓｔｉｃｋｉｎｇａｎｄｂｕｒｙｉｎｇｉｎＸｉｈｅｄａｑｉａｏｇｏｌｄｍｉｎｅｏｆＧａｎｓｕ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｕｍｍｅｄｕｐｔｈｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｉｓｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｎｒｅｄｕｃｉｎｇｎｏｎ－ｄｒｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｒｅｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｃｏｍｐｌｅｘｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｗｉｒｅ－ｌｉｎｅｃｏｒｉｎｇ；ｄｉａｍｏｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇ；ｗａｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｗａｌｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｅａｋ－ａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ

１　工程概况

西和大桥金矿勘查项目是甘肃大冶地质矿业有限责任公司自筹资金开展的矿产勘查项目。其中钻探施工部分由甘肃省地调院委托我院承担。２００８～２０１０年，我院共完成机械岩心钻探钻孔１０２个，完成工作量１０７００多米。其中绳索取心钻孔１６个，完成工作量３０２０多米。

西和大桥金矿区地处陇南高山区，区内山大沟深，地势险峻，海拔一般在１０３０～１９００ｍ，相对高差３００～８００ｍ。矿区地形起伏大、切割深，植被发育，基岩裸露程度一般，地质工作条件相对较差，给钻探施工带来了较大的难度。

矿区地层主要有中上石炭统、三叠系西坡组、古近系和第四系，由老到新分述如下。

（１）中上石炭统（Ｃ２－３）：主要由灰白色～深灰色厚层状灰岩、角粒状灰岩及硅质条带灰岩组成。其中灰白色～深灰色厚层状灰岩的岩石硬度为中硬，岩石可钻性５级；角砾状灰岩的岩石硬度为硬，岩石可钻性７级；硅质条带灰岩的岩石硬度为硬，岩石可钻性８级。

（２）三叠系西坡组（Ｔａ１）：主要岩性为粉砂质板岩、粉砂岩、硅质角砾岩、灰岩、硅质岩。其中硅质角

　收稿日期：２０１１－０９－２８

砾岩岩石硬度为坚硬，岩石可钻性１１级；含砾硅质

岩夹硅质角砾岩硬度为硬，岩石可钻性９级；变千枚岩角砾岩岩石硬度为硬，岩石可钻性９级；变质复合成分细角砾岩岩石硬度为坚硬，岩石可钻性１１级。

（３）古近系（Ｅ）：主要为红色砾岩。

（４）第四系（Ｑ４）：主要由腐殖土、砂土、黄土及砂粒组成。

钻孔钻遇地层与地质设计的地层基本吻合。由于地层构造的复杂性，矿区地层构造断层、褶皱发育；地层裂隙发育，岩石破碎较严重。

２　钻探施工的难点与重点

矿区地层比较复杂，８０％以上的钻孔中上石炭统岩石多溶蚀，三叠系西坡组、古近系岩石多破碎，裂隙发育，易引起钻孔漏失，护壁堵漏是施工的主要难点。矿区常钻遇破碎带，造成孔壁不稳定，对于漏失、掉快、破碎、坍塌等复杂孔段的防护措施是该区钻探施工的重点。

３　金刚石绳索取心钻进工艺３．１　钻进技术参数

（１）开孔段：钻压３～５ｋＮ，转速１００～２００ｒ／

　作者简介：宋端正（１９６８－），男（汉族），江苏睢宁人，甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院工程师，探矿工程专业，从事探矿工程管理工作，甘肃省天水市麦积区马跑泉路５４号，ｓｄｚ６８０１０１＠１６３．ｃｏｍ。

ｍｉｎ，泵量（２）其他孔段６０～８０Ｌ：／钻压ｍｉｎ；

８～１２ｋＮ，转速３００～４００ｒ３／．ｍｉｎ２　，钻探设备及钻具的选择

泵量４０～７０Ｌ／ｍｉｎ。根据矿区地层特点，３年来部分钻孔采用金刚石绳索取心钻进方法。

２００８年使用的钻探设备有：ＸＹ－４、ＸＹ－２Ｂ型钻机，ＳＧ１３型钻塔，ＢＷ－２５０型泥浆泵，钻机、泥浆泵自带柴油发电机，Ｓ７５型金刚石绳索取心钻具。

２００９年后使用的钻探设备有：ＸＹ－４型钻机，ＳＧ机组１３，型钻塔改进型，ＳＢＷ７５型金刚石绳索取心钻具－２５０型泥浆泵，５０ｋＷ。柴油发电３．３　钻孔结构

采用饱９１ｍｍ钻具开孔，穿过覆盖层进入稳定基岩０畅５～１畅０ｍ后，下入饱８９ｍｍ套管，然后换Ｓ７５金刚石绳索取心钻具钻进至终孔。３．４　钻头的选择

２００８年使用普通底唇平面金刚石绳索取心钻头，在破碎、坚硬、“打滑”地段中使用效果一般。２００９年后在破碎、坚硬、“打滑”地段中改用底唇面形状为环齿形和交错型的金刚石绳索取心钻头，使用效果较好。３．５　钻具的选择

２００８年使用Ｓ７５型金刚石绳索取心钻具。在漏失、掉快、破碎、坍塌等复杂孔段钻进中易卡钻、埋钻、烧钻，造成孔内事故，使用效果一般。２００９年后改用改进型Ｓ７５型金刚石绳索取心钻具，去掉上扩孔器，缩短内、外管长度，有效地减少了复杂孔段的孔内事故，使用效果较好。

４　护壁与堵漏措施４．１　冲洗液的选择

针对矿区地层特点，２００８年采用低固相、低粘度、低失水量的水解聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆作为护孔冲洗液。配方为：膨润土加量３％～４％（质量比）；Ｎａ２ＣＯ３加量为膨润土质量的３％～６％；水解聚丙烯酰胺（ＰＨＰ），水解度３０％，浓度１％，加量为１％～４％（体积比）。

ｓ，失水量冲洗液性能指标为：密度＜１畅１使用过程中因地层复杂等原因＜１０ｍＬ／３０ｍｉｎ，ｐＨ值８～ｋｇ／Ｌ，粘度２０，８畅孔内沉渣多５。

，在钻进中易使钻杆内结泥皮，影响内管正常投放和打捞，钢丝绳经常拉断，造成孔内事故。使用效果一般。

２００９年后采用植物胶＋聚丙烯酰胺＋８０１堵漏剂＋锯末＋皂化油配制的无固相泥浆作为护孔冲洗液，基本上可以做到随钻堵漏，使用效果较好。配方为（质量比）：植物胶∶聚 …… 此处隐藏：3103字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……