小口径岩心钻探钻孔缩径的预防及注意事项

矿业科技
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小口径岩心钻探钻孔缩径的预防及注意事项
周道林
（河南省地质矿产开发局第三地质勘查院，河南 洛阳 471023）
摘要：作为矿山开采以及勘测过程中最重要的勘探手段之一，小口径岩心钻探在勘测过程中往往能发挥重要的作用。

它能够在最大限度保留矿产资源完整的情况下，对矿产资源进行一个全面的取样。

但在该种类型的岩心钻探过程中，钻具上的钻孔经常会发生缩径的情况，给钻探工作带来了极大的不利。

本文便对小口径岩心钻探钻孔缩径的处理以及注意事项进行一个简要的分析，以期能够在实际操作中提供参考。

关键词：岩心钻探；钻孔缩径；注意事项
要针对小口径岩心钻探的钻孔缩径问题做一个处理与分析，就应当首先对小口径岩心钻探做一个深入的了解。

所谓的岩心钻探，是一种对固体矿产资源取样的手法。

过程是以钻头为工具，让其围绕钻孔做岩石的切割与破碎。

就如同用碳笔加上圆形的模具在纸上画圆，画出来的圆就如同钻孔底下保留的柱状岩心，这个岩心就是采得的勘探样品。

1 造成钻孔缩径的原因分析 要想对钻孔缩径的现象进行一个预防和处理，首先要对钻孔缩径的原因做一个细致的分析。

所谓的钻孔缩径，是地质勘探岩心钻探过程中经常出现的问题，大多与地质岩层的性质有关。

造成钻孔缩径的主要原因在地质构造中有几个典型地层。

首先是水敏性的地层，这种地层由于本身的黏土特质，极易造成钻孔的缩径。

除此之外还有地质断层，以及风化地层，都是容易造成钻孔缩径的地层。

每次钻孔缩径出现之前，都有一定征兆的，并不是毫无预兆的，比如钻具在上升或者下降的过程中，感觉到行动困难，仿佛被阻碍物阻挠前进，或者在穿过某一地层时，感觉到水泵压力陡然上升，钻具要进行回转时，感觉回转十分困难，这些都是钻孔缩径的前兆。

当然除此之外，倘若遇到的是砂砾感较强的地质，这种地质遇水会发生黏连膨胀，那么在钻心取出时，作业的绳索会发生黏连现象，导致取出困难。

这也是钻孔缩径的前兆。

2 应对措施和注意事项 由于在钻探的钻进过程中，容易出现钻孔的缩径问题，在出现这样的问题之前，应当想办法制定合理的应对措施进行预防，争取减少缩径问题的发生，提前做好缩径事故的补救预案。

一旦出现缩径现象，要及时采取补救措施，按照预案进行，结合现场实际情况仔细分析，不能盲目无计划的操作，减少次生事故的发生。

2.1 完善钻孔结构设计 出现钻孔缩径的现象，不但跟岩层的物理性质有莫大的关系，还跟钻孔的整体结构设计也有重要的关系。

倘若能够根据地质条件，及早的对钻孔结构进行合理设计和调整，使得整个钻孔结构更具科学性，那么钻孔缩径的问题就能够大概率的得到缓解。

比如在进行钻孔的上部分孔径选择时，可以选择75mm-110mm 的结构，而下半部分孔径选择应小于75mm 的结构，这样的孔径组合更具科学性。

当钻孔结构设计调整完成后，一定要按照设计孔径准备物资材料，确保能够按照设计孔径施工，在施工中不能随意改变孔径设计。

当钻进的深度穿过覆盖层或者缩径层到达稳定层时，要及时下套管，保护该段地层稳定，用级配的口径钻头进行下部施工，如此反复，再加上合理的钻头，两相加持下，钻孔缩径的问题就能得到极大的改善。

2.2 科学配置泥浆 在进行岩心钻进过程当中，泥浆的质量好坏也显得十分重要。

倘或泥浆过于稀或者过于粘稠，甚至是PH 值达不到地层应有的要求标准，都会对钻进工作造成一定的影响。

因此在进行钻进工作之前，要对泥浆的配置比例进行严格的检测，在这之后开始泥浆的制作，制作过程也应当严格按照泥浆配比及制作程序来进行操作，粘度控制在23s 至28s 之间，密度最好控制在1.05至1.06之间，ph 值控制在9个左右。

不得偷工减料，也不能为了追赶工时而敷衍了事。

泥浆的质量好坏，也会间接的影响钻进工作的速度和工程的进度。

2.3 及时预防缩径 前文也已谈到，缩径问题的出现，并不是全无预兆的，只要在预兆出现时，采取相应的解决措施进行预防，那么是可以减少缩径问题出现的。

为了达到这一效果，首先要对配置的泥浆进行高标准的要求，严格控制泥浆内部的含砂量以及失水量。

其次，在钻具不断的向下钻进的过程中，施工人员也应当特别的小心与留意观察泥浆的变化。

一旦到达了缩径的地层，就不应当再按照原来的速度、压力、泵量，应当把速度、压力、泵量控制在适当的范围内，即采用低转速轻压力合理泵量缓慢钻进，只有这样，才能够减少钻孔缩径的发生概率。

当钻具向下钻进的过程中，上部地层的缩径情况严重时，钻具想要进行回转，是十分困难的。

为了避免意外事故的发生，在穿过缩径地层时，需要在取粉管上部安装合适的反钻钻头，一旦出现缩径问题时，将会自动进行扫孔。

2.4 合理使用钻压 没有钻压，钻具无法深入地层进行工作，但如果钻压太过强大，
就会使钻杆弯曲，对于柔软缩径地层，更容易出现孔斜和其他事故，迫使钻进工作无法继续进行。

故而在钻进过程中，使用与地层相适应的合理钻压显得尤为重要。

譬如在钻具到达缩径地层时，由于缩径地层一般而言都显得较为柔软，故而在这个地层的钻压选用应当格外注意，钻压不能够太大，不然会影响接下来的钻进工作。

应当根据钻具的重量，选用较轻的钻压，保障证钻进顺利进行。

2.5 合理控制钻速 在整个钻进的过程中，不紧要进行钻压的控制，还应当要进行钻速的控制。

在穿进易缩径地层时，应当格外注意钻进的速度，把转速控制在200-300转每秒。

不论是否到达缩径地层，都不应当启用过快的钻速，钻速太快，产生的岩粉会增多，如果不能及时排除，将会增加钻具回转阻力，容易引发抱钻现象。

一般在整个缩径地层钻进中，都应当注重对地层结构的保护，采用轻压慢转的方法进行缓慢钻进。

只有这样，才能够避免突发事故，保证孔内安全。

故而
在钻进施工的整个过程中，都不应当急于求成，而应该按部就班，循序渐进，按照操作规程合理调配进度。

2.6 对泵量进行调整 在整个钻进过程当中，地质条件不同，地层不断的变化，当钻具钻进接近缩径地质岩层时，由于缩径地层普遍比较松软，钻进的过程将有大量的岩粉析出。

这些岩粉非但不会消散，还有可能随着
钻进深度的增加,而越来越多，倘若不能进行及时的排出，很有可能会引发意想不到的安全事故。

而在钻进过程中对于泵量的控制，显得尤为重要，合理的泵量能够较好地携带出钻进中产生的岩粉，降低岩粉析出造成事故的概率。

倘若泵量能够控制合理得当，就能够及时的将钻进过程中产生的岩粉及时排出。

但需要注意的是，虽然泵量的加大，可以使得在岩心钻探过程中产生的岩粉被第一时间排除干净，但并不能因为泵量加大能发挥极大的作用，就对泵量不加控制，使得它超出了合理的泵量范围。

泵量太小，将无法对岩粉进行有效排出，随着钻进不断加深，岩粉在孔内的堆积越来越多，有可能会导致意想不到的其他事故发生。

没有限制的加大泵量并非万全之策，泵量增大将导致岩心采取率降低，甚至岩心被冲蚀等后果。

在钻进过程当中，保持整个地层岩心的采取率及完整性，是我们工
作任务的中心，故而泵量应当控制在60-80L/S 范围内比较适宜。

3 结语 总而言之，在使用小口径钻进行岩心钻探的过程中，应当对钻孔缩径问题引起格外的重视，不能等到问题出现了之后，再来采取措施进行补救,而应当在问题发生之前，就进行合理的预防。

合理的进行泥浆配置,使用规格合理的钻具进行工作，在进入地层时，遵循慢进慢转的原则，一旦到达缩径地层，便要及时的转换钻压，用轻钻压进行工作，只有这样才能够保证钻具在安全的环境中进行工作。

但是倘若在小心谨慎的情况下，依然发生了钻孔缩径的事故，也不
应当惊慌失措，应在第一时间采取紧急措施进行相应的补救，而不应当任由事故继续扩大，造成更严重的后果，引发严重的经济损失。

参考文献： [1]孟燕杰,梁丽.小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理[J].科技风, 2016(12):170. [2]冯海权.小口径岩心钻探钻孔缩径的处理与注意事项[J].黑龙江科学,2015(02):42+39.。