水泥浆护壁堵漏工艺在金属矿勘查的应用.pdf
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1、2023年第8期西部探矿工程*收稿日期:2022-08-16作者简介:陈琳(1988-),男(汉族),安徽萧县人,工程师,现从事探矿技术研究及钻探施工管理工作。水泥浆护壁堵漏工艺在金属矿勘查的应用陈琳*(安徽省地质矿产勘查局325地质队,安徽 淮北 235000)摘要:从护壁方法、泥浆的选用、水泥浆配比、洗井、注浆量、替浆量、泵入及养护等各方面分析总结了水泥浆护壁堵漏工艺在金属矿勘查的应用,证实了该方法在钻进复杂地层时护壁固壁的有效性。研究成果为相关地质条件的钻孔钻进提供了依据和借鉴。关键词:水泥浆;护壁堵漏;复杂地层;钻孔中图分类号:P634 文献标识码:A 文章编号:1004-5716(2
2、023)08-0064-03固体岩芯钻探是目前常用的绳索取芯工艺技术,钻孔冲洗液一般使用低固相泥浆,但是钻杆钻进至破碎带时,常出现卡钻现象1-2。为了预防孔内事故的发生,常采用护壁、固壁技术进行处理,以达到护壁、堵漏、防坍塌孔内掉块卡钻目的3-7。本文总结分析了金属矿勘查项目ZK3005钻孔在施工中水泥浆护壁堵漏技术的应用,研究成果为岩层破碎带的钻孔钻进提供了方法依据和借鉴。1工程概况1.1钻孔主要设计要求(1)该孔设计为水文地质孔,设计孔深885m,设计孔径为96mm,第四系下套管径127mm,基岩下套管管径89mm;本孔抽F1断层水,位置在孔深740765m。(2)用清水冲洗抽水段泥浆直到
3、出清水停止洗井,观测抽水段水位变化直至稳定。(3)岩芯分层采取率不应低于65%,矿芯顶底板5m内采取率不应低于80%。(4)每百米测斜,孔斜不超过130,见矿点及厚度大于30m的矿体出矿点均应测定钻孔弯曲度和校正孔深。(5)每百米校正孔深,误差不超过1。(6)开孔用直径130mm矛式钻头,127mm导向管不能低于5m,钻具不得弯曲,必须配带加重管。(7)采用低固相泥浆钻进,根据岩层调节泥浆粘度和其它指标。钻孔全漏失时,注意孔底岩粉的变化,随时采取措施。1.2地层描述据前期的地质资料,ZK3005孔设计地层情况如表1所示。由实际施工及地质岩芯分析来看,钻进地层与设计地层基本吻合,只是本钻孔在部分
4、孔段岩石破碎,节理发育,对钻孔施工提出了比较高的要求。1.3钻探施工(1)钻探设备及钻具配备。钻探设备:XY-6钻机1台,BW160/10泥浆泵1台,SG23型钻塔一座,JS-1500型绞车1台,除泥砂机1台。施工管材及工具:50mm钻杆1000m,68mm钻铤40m,SJX89mm绳索取芯钻杆1000m,SJX95绳索取芯钻具4套,127mm4.5mm套管240m,108mm4.5mm套管250m,金刚石钻头若干。(2)钻进方法。开孔用130mm 钻具施工致完整基岩,孔深114.5m进入闪长玢岩(完整基岩),又钻进到116.7m,下127mm套管护壁,孔口下口用水泥固定。用113mm钻具继续
5、钻进到孔深128.8m(完整表1地层和岩性特征深度(m)0110110740740765765885地层第四系二叠系石炭系岩性/构造描述粘土夹砾石砂岩、泥岩、灰岩,局部破碎F1断层岩浆岩侵入,块状构造,岩石较完整,但节理发育,底部岩石碎裂严重;其中852865m发育磁铁矿,黑色,细粒结构,块状构造,碎粒结构642023年第8期西部探矿工程岩石),下108mm技术套管。用95mm绳索钻进到终孔,下89mm套管做水文观测套管。2水泥浆护壁堵漏工艺2.1护壁固壁方法比选目前护壁固壁方案比较多,大体上分为:泥浆、水泥浆、化学浆液、隔离法等许多种。泥浆护壁一般用高粘度泥浆、石灰乳泥浆、聚丙烯酰胺泥浆、冻
6、胶泥浆、泡沫泥浆等。水泥浆分为:普通水泥浆、特种水泥浆、带充填物的水泥浆、泡沫水泥浆、水泥速凝混合物等。化学浆液分为:脲醛树脂浆液、氰凝浆液、301不饱和聚脂、聚丙烯酰胺等。还有下套管隔离法,用粘土球、沥青封堵法等。针对本钻孔为水文孔,采用的是绳索取芯工艺,泥浆及化学浆液护壁均不适用,经分析采用水泥浆进行封堵比较实用经济。2.2泥浆的选用LBM体系泥浆是一种适合于松散地层钻进的泥浆,具有良好的流变性能,即具有较低粘度和切力,泥浆沉砂性能好,可有效防止绳索取芯钻杆内壁结垢问题,也可明显降低环空压力,防止孔壁垮塌。具有良好的造壁性能,泥浆滤失量低,泥皮质量好。热稳定性好,抗温达180。泥浆润滑性能
7、好,能有效地降低摩擦阻力,且现场使用维护方便。此外,根据设计要求,本钻孔为水文孔,设计中要求用低固相泥浆,以达到不污染地下水为目的。故本次选择了LBM低固相泥浆体系(开孔段使用普通泥浆,钻进到128.8m下好技术套管后换成LBM低固相泥浆,采用绳索取芯钻进)。施工中加强了泥浆的维护工作,修筑了泥浆循环沉淀槽,同时用除泥机除砂,一旦泥浆性能下降,及时补给新浆或全部更换新浆。由实际钻探施工来看,泥浆的使用比较成功,基本上做到了有效地护壁,维护地层稳定,提高了钻探取芯效率,但钻进到 580 多米提钻更换钻头时存在卡钻现象。2.3水泥浆液加固孔壁水泥浆加固孔壁作为一种传统的护壁措施,广泛采用,为了确保
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