摘要：開孔○/ 150mm鉆進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,當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：《大地構造與成礦學》是由中國科學院廣州地球化學研究所主辦的地學學術刊物(季刊，公開發行)，以刊載國內外學者在大地構造及成礦學方面的最新研究成果為主要任務，以促進國內外地學學術交流，推動地球科學研究，活躍學術思想，為我國國民經濟建設服務為目的。刊登內容涉及構造地質學、大地構造學、成礦學、地球動力學、大陸邊緣地質和海洋地質等多個學科和領域。

　　關鍵詞：地質資源,勘查

　　0 引言

　　礦區出露地層為中奧陶統銅山組,中、下志留統的八十里小河組和黃花溝組,中、下泥盆統泥鰍河組、烏奴爾組,上石炭統花朵山組,上二疊統八站組,下白堊統龍江組及第四系。地層在礦區范圍內基本為一單斜巖層,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。

　　礦區內出露的巖石有:凝灰粉砂巖、安山質凝灰巖、角巖、黑云母長石角巖、透輝石石英角巖、大理巖、硅質大理巖、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,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;有的巖石經破碎后經風化形成土狀。

　　綜上所述,礦區地層經強烈區域構造、熱液蝕變、變質等因素造成巖層產狀陡,縱橫向變化大;巖層層理、節理發育,多出現破碎巖層;巖石軟硬不均、軟硬互層,部分硅化強烈,可鉆性級別高達10-12級,給鉆探工作帶來一些技術難點:礦區內地下水埋藏深度為2.5-30m。前人資料單孔最大涌水量為0.33-2.36升/秒米。

　　礦區內普查巖心鉆孔結構設計,在滿足地質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械物理特性帶來的技術難題,為保證鉆孔安全、質量、設計為小口徑鉆孔結構。應用小口徑金剛石鉆進技術方法。

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

　　根據地層特點與典型鉆孔設計結構,分層鉆進技術設計等三個井段:

　　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,使用普通硬質合金鉆進。鉆孔坍塌嚴重時,可從孔口灌注稠泥漿或分段投入粘土球,搗實后再鉆進,也可使用聚丙烯酰胺低固相泥漿護壁。鉆進預定深度后,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方法,鉆至堅硬基巖后,下φ108技術套管,等鉆孔主孔段進行繩索取心鉆探作技術保證。三是鉆進到堅硬基巖,入下φ108技術性套管護壁后,由孔深20米左右直至終孔的主井段,采用S75繩索取心鉆進。

　　根據本礦區地層巖性特點,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用的孔段分別為:鉆孔開孔和鉆進到堅實基石之前,硬質合金和普通金剛石鉆進的孔段采用普通泥漿。在下入第二層技術套管護壁后,使用S75金剛石繩索取心鉆進孔段,采用低固相優質泥漿和無固相沖洗液。

　　護壁:采用分層護壁技術。在第四系松軟地層開孔孔段,應用高粘度泥漿和套管護壁。在堅硬基巖前普通金剛石鉆進孔段,應用優質泥漿和套管護壁S75繩索取心主孔段,應用優質低固相泥漿護壁。堵漏:在局部破碎地層鉆空沖洗液嚴重漏失時,采用水泥護壁堵漏,灌注水泥前準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重程度,應用測漏儀測定漏失位置,必要時用井徑儀測量孔徑。

　　根據礦區地質條件,在鉆孔開孔遇第四系地層時,采用單管、雙管單動硬質合金鉆具取心工具。在技術過度孔段采用單管、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標。實踐證明采取率達到90%以上,大大高于鋼粒、普通金剛石施工工藝。

　　首先回次進尺應控制在0.5m左右,在開孔時第四系采取干鉆法鉆進及取心巖心采取率達100%?！? 110mm徑鉆進破碎層用自制鋼絲鉆頭取心,S75鉆具鉆進時進尺突然加快,立即減壓,小泵量繼續進尺0.5m停鉆提內管。 該礦區普遍存在輕微漏失,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30秒,比重1.06,以巖粉在循環過程中能沉淀為標準。檢測方法是用手撈取進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。

　　打撈內管,二次投入內管,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,然后進尺,又換回S75鉆桿、鉆具。無固相泥漿正常鉆進至設計孔深。根據地層合理選擇鉆頭。鉆頭壽命長,提大鉆次數少。本礦區使用胎體硬度HRC20-25圓弧型鉆頭,使用壽命最長,一般常用此鉆頭,在軟層、均質硬層進尺效率均較好,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約材料。我們在每個孔開鉆前都進行泥漿循環系統規范化管理,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。

　　本礦區施工的7個鉆孔普遍存在沖洗液漏失現象,有的鉆孔漏失嚴重,一直在頂水鉆進。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,從管外跑水。建議以后施工遇到沖洗液消耗嚴重時,要及時調整沖洗液性能,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,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育,鉆進過程中巖心容易破碎,碎屑卡在卡簧座和鉆頭內臺階之間。防止巖心堵塞一是內管與鉆內臺階的間隙合理,在4-6mm;二是采用SZS-75型液動沖擊回轉鉆具進行沖擊回轉鉆進,來提高鉆進效率,緩解鉆孔彎曲,降低成本,增長回次進尺,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,不規則的塊狀角礫熔巖硬,進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則的塊狀物,容易出現堵塞現象,操作人員經驗不足判斷不準確,已經堵塞還在鉆進,致使巖心推沒或不足。之所以能進尺,是巖石松軟,鉆壓大。施工中必須解決該區復雜地層存在技術問題,這些巖石可鉆性在6-12級,巖石節理發育,構造破碎帶及斷層較多并變化頻繁,巖芯采取率和鉆進效率較低,鉆孔不同程度的存在塌、掉、漏等問題。為此,鉆孔施工中應正確處理鉆孔穩定、下套管工藝、提高采取率、提高鉆進效率等問題,以實現鉆探生產優質、高效、低耗、安全。