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绳索取心钻进工艺在深孔铁矿勘探中的应用

2014-07-07田合全

地球 2014年7期
关键词:勘探

田合全

[摘要]针对孔深超过1300~2000m时,原有绳钻设备、机具、工艺、技术无法达到钻探施工的要求。为解决深度钻孔施工难题,通过对河南省新蔡县练村镇豫东南平原地区深部勘探应用实例,证明该方法可有效缩短工期,提高经济效益。

[关键词]绳索取心钻进 深孔 勘探

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-7-201-1

0引言

近年来, 随着攻深找盲,深部勘探量日益增多,勘探深度1300~2000m的地质工作已经开始,这对绳钻队伍来讲,原有的设备、机具、工艺、技术已经无法达到钻探施工的要求,所以钻探工作者要为深部勘探做好技术准备工作。

1地层概况

新蔡铁矿勘探区位于河南省新蔡县练村镇,钻孔位于豫东南平原地区,勘探区地势平坦,交通便利。地质设计钻孔深度1380米,钻孔上部为第四系粘土、砂层,厚度在600~650m左右,下部为基岩层。

2钻探设备及机具的选择

根据该区地层特点和地质要求,钻探施工选择主要设备和机具有:XY-6B型钻机,NBB260/7型泥浆泵,JJ30-18mA字型钻塔,XJS71绳索取心钻杆1350m。双管总成2套:∮146套管5~10m,∮114套管700m。

3深孔施工中采取的措施

3.1钻具级配和钻孔结构

3.1.1钻具级配:深孔钻探必须采用合理的钻具级配,该钻孔采用如下级配:(1)开孔孔径∮152mm,钻具级配∮152mm钻头+∮146导向+∮68mm钻铤+∮89立轴钻杆;(2)孔径130mm,钻具级配∮133mm金刚石钻头+∮127导向+∮68mm钻铤+∮50钻杆+∮89立轴钻杆;(3)孔径77mm,钻具级配∮77mm钻头+∮71mm绳索取心钻杆+∮89立轴钻杆。

3.1.2钻孔结构:

在厚覆盖层的地层中钻探,钻孔结构宜采用多级,对不稳定孔段采用套管隔离,以确保绳索取心钻进顺利进行。根据本区钻孔穿越地层特点,采用如下钻进方法和钻孔结构。(1)0~650m上部覆盖层孔段:采用∮153mm非取心复合片钻头钻进,当钻至砂砾岩层钻进困难时,更换∮133mm金刚石取心钻头钻进至完整砂质泥岩30~50m后;再使用∮127mm管子顺孔,通过电测井,以便掌握钻孔弯曲及孔径情况;然后下入∮114套管,并在孔口5~10m下入∮146套管,以防立轴下接头敲打上部套管;在套管内下入∮50钻杆离孔底10~20m,把钻杆和套管接头及立轴连接上,根据测井孔径准确计算水泥用量,先用泥浆冲孔循环一下,然后开始连续注水泥浆封闭套管和孔壁间隙,全孔封闭套管,避免造成钻进时套管打脱事故的发生,给下一步的施工造成困难。(2)下入∮114套管后,底部变径采用∮94金刚石钻头钻进2~3m,消除变径台阶。(3)6800~1380m孔段:采取∮77mm绳索取心钻进,最终达到地质目的而终孔。

3.2保证泥浆质量

使用好适岩泥浆:低粘度18~22s、低比重1.02~1.04Mpa、低切力、润滑性好。钻机设专人负责泥浆管理,小班应由副班长负责。负责管理泥浆人员应熟知泥浆材料的用途和性能及加量,会正确测试泥浆性能,严格按照配比要求调整泥浆性能。

3.3钻进工艺

3.3.1钻进参数

实行“双人”看车,即:人操作钻机,一人看管泥浆泵。合理控制钻进技术参数:钻压800~1000kg,转速150~300转/分钟左右,泵量80~100升/分钟。一定要保持钻压稳定,不能出现忽大忽小现象,发现进尺变化及时做出判断,调整好回次机上余尺,及时打捞内管,严禁连续加尺钻进,杜绝打“懒钻”现象,发挥绳索取心钻进效率。

3.3.2冲洗液选择

3.3.3钻进方法

岩层采用绳索取心钻进以提高钻探效率,在钻进过程中采取的主要技术措施如下:(1)在钻进过程中,如果钻压突然增高,说明岩心充满内管或岩心堵塞,应停止钻进,卡断岩心,将钻具提离孔底。(2)当内管提升到地面后,从卡簧座或接头处卸开,从内管取出岩心。取出岩心后,要清洗和检查内管总成,重新组装起来以备待用。(3)在正常水位时,将内管造成直接从孔口往钻杆里投入,然后接好机上钻杆,开泵用泥浆往下压送。泵压突然升高,表明内管总成已到位,可以开始钻进。(4)在严重漏失地层钻进时,应先往孔内注入泥浆,等液面升到正常位置后,在投放内管总成。(5)在钻进过程中,如果泵压频繁升高,但打捞上来的内管既不满又没堵塞,说明报信压力太低,需调整。(6)钻进中常见故障及排除方法。在钻进过程中,如果出现故障,应查明原因,采取措施,及时排除。

4施工中出现的问题以及对策

(1)违章操作机械设备;要增强操作人员的责任心,加强业务知识学习,提高操作人员技术水平,若出现违章操作机械设备现象,就可能造成机械、人身、孔内事故。

(2)设备已出现故障;加强钻机的维护和保养,避免因设备经常出现故障,由于修理钻机而影响绳钻的正常钻进,不能发挥绳钻的效率,甚至易引发孔内事故。

(3)泥浆性能不好;钻机大班设专职或兼职泥浆管理人员,每个小班要有专人负责泥浆维护和性能测试及清理岩粉,保持泥浆性能稳定,在钻进过程中要时刻观察泥浆出水量大小,防止发生烧钻事故。

(4)套管易脱扣;在上部松软不稳定地层,采用套管护壁,所下套管规格要考虑下部孔段施工遇到复杂情况,再预留一级备用孔径的套管,上部护壁套管∮114套管要使用水泥浆进行全封闭固定,在注水泥浆时要保持连续中间不能停顿,避免影响固套管效果,防止因出现套管脱口现象,给下一步施工带来困难。

5结论

(1)在深孔正式施工之前,要做好全方位的准备工作,准备工作应该涵盖钻孔深度、钻孔方法以及护孔措施等细节, 只有完善好这些细节才能真正找到最为合适的钻孔结构。

(2)在进入较为复杂的地质层——煤系层之后,对泥浆要进行一定的更换工作,更换的对象主要是指低固相泥浆。在深入到煤系层之后,应该尽量避免有关于提大钻的工序,以保护煤层和孔壁的完整性,减小事故的发生效率。

(3)深孔施工技术对于施工工艺准确性以及精度的要求是相当严格的,因此在施工中要做好判断以及标记等工作。

参考文献

[1]梁文涛.试探绳索取心钻进工艺的重要性 [J].科技月刊.2008(6):11-12 .

[2]王萍.浅议绳索取心钻进工艺的施工注意事项 [J].中小企业管理与科技(上半月).2008(05):55.

[3]何雪韵.王碧珍.深孔施工技术的要求[J].科技月刊(综合).2007(6):47-48.

[4]刘志耕.李伟红. 深孔铁矿勘探对施工技术的要求[J].科技与发展(综合版).2007(4):23-24.

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