浅谈舒兰水曲柳勘探施工的问题与对策

　　60多年来，我国的地质钻探行业为地质找矿和经济建设做出了巨大贡献，地质勘探技术也在此过程中得到了很大发展。目前，资源勘查工作已由中浅部找矿向深部找矿延伸，特别是矿区的探边摸底工作，都是深部找矿。无疑对钻探技术提出了更高的要求，进一步总结以往勘探施工情况和经验教训，具有十分重要的现实意义。

　　一、存在的问题

　　从上世纪70年代舒兰水曲柳钻探情况来看，主要进行了中浅部资源勘查。由于受到钻探技术、工艺、能力等多方面因素的制约，总体效果不够理想，成孔率较低，钻孔质量差，对于研究该区地质构造及煤层发育可利用程度低。经过调查了解，成孔率不足50％。面对这种情况，对于深部找矿，施工单位不同程度地产生了为难情绪，士气低落，甚至产生了打退堂鼓的思想。带着问题和疑惑，我们了解了以往勘查的具体情况，查出了问题，找到了原因。主要表现在以下方面：

　　1、孔壁坍塌

　　孔壁坍塌的主要原因是由于地质构造断层破碎及溶蚀地质的影响，造成钻孔孔壁坍塌是钻孔常见的现象之一。岩芯破碎、松散、胶结性差，钻进时岩芯易堵塞，钻进时泵压异常孔内转速阻力增大，经常出现憋泵现象，特别是孔内钻进时关注程度不够，从而引发孔内事故，个别钻孔出现事故叠加，无法处理，造成钻孔报废现象。

　　2、钻探设备工艺

　　上世纪70年代，我们主要使用的钻探设备是国内研制的立轴式钻机（俗称老千米），如XY-1000系列立轴式岩芯机。这种设备的缺欠是钻工劳动强度大，安全系数低，钻杆拧卸耗时，钻杆损伤程度大，岩芯机转速低，直接影响了钻探效率。特别是提升或下降钻具时间长，受孔壁坍塌、缩徑的影响，导致辅助时间增长，使孔内事故概率增大。如钻具折断事故造成埋钻等，直接影响了钻探成本和质量，影响了进度和效率。

　　3、缩经问题

　　一是造成钻孔缩径的主要地层：①沉积地层中的粘土岩地层；②地层构造因素；③强风化地层主要是遇到水膨胀，风化后砂状破碎。

　　二是孔内缩径事故的前兆：①下降或提升钻具时，在缩径地层会感到钻具升降困难，严重时需扫孔穿过；②在穿过缩径地层时，由于钻具与孔壁之间间隙变小，泵压会增加，甚至出现憋泵现象；③岩粉明显增多，泥浆中含沙量明显增加；④在缩径地层钻进，钻具扭转逐渐困难，阻力增大，甚至钻具无法转动，出现回车现象。

　　三是区域地层情况：从吉林省煤系地层来看，主要是由泥页岩、灰岩构成。泥页岩较松散，易吸水膨胀，钻进时产生缩徑、掉块、坍塌现象。灰岩溶洞裂隙发育，在钻进施工中存在着不同程度的孔壁漏水，遇到承压含水层，钻孔还会出现漏水现象。

　　二、对策与措施

　　通过对舒兰水曲柳勘探区的实际情况调查，综合分析，采取相应的技术措施（包括对地质的分析，孔内情况的判断以及判断的准确程度，并对症下药）是非常重要的。2007年--2010年在水曲柳进行的深部勘探，孔深都在1000～1500m。针对孔内某一复杂情况，如果采取错误的方法，不仅不能解决问题，反而会使孔内情况复杂化，既浪费了材料，又影响了生产进度，还会造成严重的浪费；如果孔内判断准确，采取的方法得当，就能最大限度地降低事故率，使钻探施工得以正常进行。

　　1、科学使用泥浆

　　提高冲洗液的浓度是加大护塌、护壁性能较好的方法。根据实际操作情况来看，由于方法得当，问题得到了解决。具体做法：

　　首先，在粘土选择上优先选择了Na土，主要考虑粘土种类多，价格低，便于购买，同时节约了成本。为了配制出理想的泥浆，对粘头进行Na化处理，方法简单，便于操作，既在泥浆中加入氧化钠，对泥浆中的粘土进行钠化处理，确保泥浆的抗侵蚀性，而且分散度有很大提高，特别值得注意的是PH值控制8－9为宜。其次，要考虑碱的用量。片面加大碱的用量会使失水量增大，泥浆变稠，造成孔漏不稳定的问题，除加入氢氧化纳，其它处理剂的选择也很重要。以往推广的所谓双聚泥浆，在水曲柳勘探区的使用中存在着较大差异，特别是对煤层、煤系的保护不利，所以，在使用时对原配方进行一些改进，增加固定含量，使粘度增加到250秒 左右（漏斗粘度）。通过实验，双聚处理剂（聚丙烯氰、聚丙烯酰胺）在泥浆中降失水作用是非常明显的，在该区施工中发挥了作用，取得明显成果，为该区施工的顺利进行起到了不可替代的作用。

　　2、改进钻探工艺

　　通过对以往钻机技术情况的了解，在进行该区施工中，我们采用了全液压岩芯钻机（XY-5、6型）。主要解决了以下方面问题：

　　（1）从节时省力考虑，采取液压动力钳。对上下钻具在钻杆拧下中发挥了优势，与人工拧下钻杆相比，可节约时间1/3以上，钻杆损伤减少，劳动强度降低，减少了辅助时间。

　　（2）从进度和效率考虑，采取大马力的液压钻机，提高了钻进速度，进尺快，效率高。通过实际应用，月进尺均达到800米以上。

　　3、缩径事故的预防

　　实践证明，如果提前预防缩径，事故将会明显减少，甚至能及时排除。一般缩径事故的预防措施：在缩径地层钻进时，要调好泥浆，最好用失水量＜4ml/30m的泥浆；②无论提升或下降钻具，都应减速通过，一旦遇到阻力，提前扫孔通过；③在上部遇到缩径严重地层，要进行扩孔处理，比正常钻进大一级的钻具扩孔穿过（1~2m）后，及时下入套管，防止缩径事故发生。

　　钻探方法，采取提钻取芯法。其优点主要表现在以下方面：一是钻杆与孔壁间隙较大，便于使用高粘度泥浆，高粘度泥浆携带岩粉能力强，成本低；二是遇到孔内复杂情况处理方便可以采用多种处理事故工具；三是提钻取芯能及时检查钻头的磨损情况，便于按照地层情况及时更换钻头；四是在深孔钻进时，可以在粗徑上部连接钻铤，既能保证孔底钻头压力合理，又能保证钻杆在孔内回转稳定。

　　按照上述方式方法，在水曲柳勘探施工中，随着正确的预防和运用，无一例缩径事故的发生，保证了施工的顺利进行。

　　总之，从水曲柳勘探区施工特点来看，该区对钻探施工的要求是进尺快效率高，辅助时间短，这样才能保证钻孔的施工质量，同时克服和避免孔内事故。通过2007－2010年对该区的钻探施工统计，成孔率100％，甲级孔率95％以上。这充分说明，只要采取有效的对策和措施，符合客观实际要求，就可以实现预期目标，达到预期的成果。

　　孙兴山

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