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基于实例分析的地质钻探工程中遇到的问题及其措施

[摘要]本文结合一些探矿工程实例，总结出钻前预留一级孔径、钻中采用套

管与钻井液堵漏等方法，为后续钻进工作达到又快又好的效果，提供一些技术参

考。

【关键词】岩心钻探；复杂地层；防治措施；护肇堵漏；套管；钻井液

1.复杂地层的性质分析

按地层形成的性质可分为两大类:一是在地质构造的运动作用下形成的复杂

破碎地层，即由地质构造运动所产生的挤压、张拉、剪切等作用，使岩层产生节

理、裂隙、裂缝、断层和片理，其中坚硬的脆性岩石受构造力的剧烈作用最容易

形成复杂破碎地层。二是由外力地质作用所形成的复杂破碎地层，即风化层、河

流冲积层、洪积层，风积层。岩层经风化作用变为岩性较松散、胶结不良的风化

层，而冲积、洪积、风积作用形成的各种沉积层一般含有粘土、流砂、卵石、砾

石、漂石成为复杂的地层。由于在破碎地层中，碎块状岩石的大小不均、胶结性

差、结构松散、换层频繁、软硬悬殊、颗粒级配悬殊等特点，所以在钻进过程中

碎块不能稳定受力，容易发生滚动，产生多个切削面，使得破岩效率降低，岩心

采取率低，容易出现垮孔、掉块和卡钻等事故；再者因为破碎地层渗透性强，容

易造成冲洗液漏失，或者出现涌水等事故。钻探实践表明，在复杂破碎地层钻进

施工，技术上主要存在“三难”——钻进难、护壁难、取心难。

2.预防措施

2.1采用大于常规口径一级的口径开孔

采用大于要求口径一级的钻孔口径开孔，目的是应对上部复杂地层。由于采

用的口径级别大两级，当钻遇复杂地层时，即使下入套管，换用小一级口径钻头

继续钻进时，仍能保证采取岩心的直径符合要求。

以某金矿钻探为例。其要求取心的钻具为?75mm的绳索取心(或76mm普通

双管)，开孔口径便选取了?110mm，钻头入岩时便下入?108mm的孔口套管。

?108mm的孔口套管下过后，换S95绳索取心钻进100—300m(现在有深孔

复杂地层系列绳索取心钻具S95一SF)，此时便遇到钻井液漏失严重等复杂状况，

钻至此段钻孔时，使用堵漏泥浆快速穿过，然后下入?89mm套管，隔离上部复

杂地层。这时，再换?75mm(钻头6.5～77.5mm)绳索取心钻进。注意不可看到岩

心稍完整便下人孔口套管，应该选择没有复杂情况的岩层时下人，如蚀化层与破

碎地层等就不适宜下人孔口套管。

同样，如果要求使用取心钻具为?59mm绳索取心或?66mm普通双管，孔径

大一级，便需要开孔直径是?91mm，但现在一般要求常规钻进口径为?75mm。

2.2深孔不可小径“一径到底”

深孔，一般指设计孔深为1000～3000m的钻孔。小径，目前即指?75、59mm

的绳索取心口径或?66mm的普通双管口径。全国危机矿山接替资源找矿项目管

理办公室技术管理处要求的钻孔口径≮59mm(原则上不允许采用?56mm的口

径)。

在深孔施工中，不可在下过孔口管后，没有过渡孔段而直接换成?75、59

或66mm的钻具转入常规口径钻进，并一径到底。

原因在于：在钻进中遇复杂地层孔段，由于采用“一径到底”的方式，不能下

套管，因此无法发挥套管应对复杂地层的优势。特别在孔深200m上下，甚至300m

以内，若扩孔下套管隔离，孔段太长，造成的经济损失太大；若不下套管隔离，

复杂地层孔段难以治理，继续向深孔段钻进，上部孔段仍有隐患。

简单地说，常规的护孔堵漏措施中，套管隔离是最有效且高效的方法，任何

时候都不要放弃套管护孔这一可靠的技术手段。

2.3钻井液选配

一般的钻探工作中，尤其在水资源丰富地区，均采用清水钻探。清水钻探经

济易得，而且减少钻进阻力，提高机械钻速。但是，当遇到复杂地层时，清水就

显得力不从心，往往会与选用清水的初衷背道而驰。因此，在钻进工作中，首先

应查看此地以前的钻孔资料，如果曾经发生过复杂情况，为了全局的经济性，应

该选用低固相泥浆。

如SM—KHm超低固相泥浆与普通泥浆及SM植物胶泥浆相比，性能稳定，

悬浮力强，流变性好，可稳定井壁，保证岩心的采取率。适用于结构松散，钻进

中孔壁稳定性差，水敏性强，自然造浆严重，孔壁易出现缩径现象的地层。这种

钻井液在深孔勘查项目中取得了良好的效果。