浅谈荆襄磷矿钻探施工设计

浅谈荆襄磷矿钻探施工设计

全文共分二部分，第一部分为钻探技术设计及质量要求，主要内容包括：钻具选择、钻进参数制定、钻孔结构设计、冲洗液类型与护壁堵漏措施、新技术的应用、钻孔质量要求，为钻探施工的顺利进展提供了保障；第二部分为孔内事故的预防及处理措施，主要内容包括：常见事故的预防措施、常见事故的处理方案。

标签：钻进工艺钻孔结构护壁堵漏事故预防事故处理

荆襄磷矿是发现于上世纪五十年代的老矿山，是我国著名的磷矿开采基地和重要的磷化工基地，其开采量居全国第一位。由于长年大规模的开采，各矿山的保有磷矿石资源储量均显得不足，这对当地的矿业和磷化工产业的可持续发展形成了阻碍，为了缓解这种局面，2007年-2010年，荆襄磷矿胡集矿区的大峪口矿段和放马山（莲花山）矿段相续开展了危机矿山接资源勘查工作。

1施工工区概况

1.1项目概况

勘查工作区位于宜城市和钟祥市境内，属鄂西亚热带山地气候，冬寒夏暧，四季分明，年平均气温150C，其中7月平均气温280C，最高为410C，1月平均气温2.60C，最低为-100C；冰冻期为每年12月至翌年3月。年降水量1000mm，雨水多集中在4-9月，冬春两季降水较少。

1.2矿区地层概况

该区钻探施工为中深孔，勘探孔深最深达1124m，大部分孔深在760～860 米之间，普查区为沉积型磷矿区，目标矿种为磷矿。岩相比较稳定，变质作用较弱，断裂构造比较发育，地层岩石以燧石条带灰岩、燧石条带白云岩、白云岩、磷块岩、夹硅质白云岩及硅质条带燧石条带为主。岩石平均硬度Ⅷ级，可钻性较差，最高可达Ⅺ级。

2钻探技术设计

2.1钻进工艺

开孔第四系残坡积层采用Φ130 mm单管合金钻进至完整基岩，下套管后Φ96mm、Φ76mm等均用金刚石绳索取心钻进。Φ76mm口径技术参数：转速：400～800r/min；水量：70-120L/min；钻压：10～20KN（硅质岩中可达20KN）。注意的几个问题：①在水位很低或者孔内没有水位的钻孔，禁止从孔口投入内管，在深孔水位高的情况下，可开泵将内管送入孔底，确保内管到位后方可钻进。②每回次检查内、外管的同心度及钻具的性能，有缺陷的钻具应及时维修、保养。

③卡簧座与钻头台阶之间应调节为2～4mm。④深孔在打捞内管时，应同时向孔

内加注冲洗液。

2.2钻孔结构设计

以Φ130mm孔径钻穿第四系覆盖层和强风化层，下入Φ127mm的套管；储备Φ110mm、Φ91mm两级口径在遇到岩溶及大的断层破碎带时，可以扩孔下入Φ108mm、Φ89mm的套管隔离复杂地层，再以Φ76mm绳索取芯金刚石钻至终孔。特殊情况下可使用Φ60mm绳索取芯钻具终孔。

2.3冲洗液类型与护壁堵漏措施

使用无固相化学浆液作钻探冲洗液，根据地层情况加入植物胶、腐植酸钾及其他高分子材料；在松散、破碎岩层中钻进，采用PHP141作冲洗液的同时，每个回次终了时，向孔内灌入高粘度的泥浆，起到保护孔壁的作用；对于部分泥浆护壁不起作用、同时孔内漏失情况不严重的的钻孔可以采用水泥护壁；在钻孔垮塌地层，使用水泥封闭时由于水泥漏失严重，同时固结情况差，不能起到保护孔壁的作用，可向孔内投入高粘性的泥球，使粘土层在空腔处形成粘土补丁，防止空腔继续扩大。

2.4新技术的应用

在特别坚硬地层和破碎的地层中，使用液动冲击回转钻进，对机台普及液动冲击器的使用；在特别难采的地层中使用底喷钻头或喷射式孔底反循环取心，以保证取心效果。

3钻孔质量要求

全孔岩心采取率不得低于70%，矿化带、重要标志层以及矿层与顶底板的交界处以下各5m范围内的岩层，平均采取率不得低于80%。从岩心管取出岩心时按照先后顺序摆放整齐，严防颠倒现象；钻孔弯曲度：①每孔百米顶角误差控制在2度内。②要求每百米测量一次钻孔弯曲度，终孔后必须进行孔斜测量。③易斜地层中钻进的钻孔，适当缩短测量间距；每钻进100m以及进出矿层时（矿层厚度小于5m时只测量一次）进行孔深校正。钻孔完工封孔后必须在孔中心设立水泥标志桩。

4孔内事故的预防及处理措施

4.1孔内事故的预防

钻探开工之前组织人员学习及技术交流，让每一个操作人员了解矿区及每孔的地质情况，合理选择钻进方法和钻进工艺参数，做到操作人员人人心中有数；开孔前检查机械性能及零部件是否正常可靠，钻进参数选择是否合理，钻具级配是否合适等，禁止野蛮施工；在钻进过程中，对孔内情况要全面掌握，发现异常情况要及时采取相应的措施进行处理，严禁强行钻进；保证孔内优质泥浆的供给

以便保护孔壁，如遇到孔内全孔漏失孔段及发现涌水情况时要及时处理，以防事故扩大；提下钻时要严格防止跑钻事故，绳索取心严重漏失孔段（干孔）投放内管时需要用打捞器送到孔底，严禁直接投入。

4.2事故处理的措施

事故处理的原则以预防为主，一旦发生事故，应该认真全面仔细地进行分析、研究，弄清事故原因，判断事故状态，准备多套处理预案。并本着方法简单、可靠性强，处理迅速、安全经济的原则从中选择适用合理的方案。防止事故扩大化。

常见事故及处理方案：钻具折断，钻杆脱落：用丝锥迅速锥起提出处理，如遇到孔内阻力过大，绳索钻杆丝扣锥不紧，则需要先磨掉接头处的丝扣再锥；孔斜事故，重在预防，在换层时和软硬不均时注意轻压慢转，并加强孔斜的测量密度，及时发现和纠正钻孔的偏斜。对已经发生的可采用造斜鍥，连续造斜器等纠正。

总之，在事故处理的过程中要奔着方法简单、可靠性强，处理迅速、安全经济的原则选择合适的方案。严防处理事故的过程中发生事故以及事故扩大化。

参考文献

[1]李世忠主编，钻探工艺学[M]，北京地质出版社，1989.

[2]鄢捷年，钻井液工艺学[M]，石油大学出版社，1993.

[3]王运凡，金刚石钻进中钻杆折断原因分析及其预防措施[J]，西部探矿工程，2008.