第三系砾岩及泥质粉砂岩地层钻探工艺改进

摘 要：通过对庆安县十六道岗水库下坝线右坝肩第三系丁山村组（Ed）巨砾岩勘探过程的实践，改进金刚石在钻进此类地层时的工艺，解决了钻探采取率过低的问题。

关键词：第三系砾岩；钻探工艺；钻探采取率

1 问题的由来

砾岩，是指由50%以上直径大于2mm的颗粒碎屑组成的岩石。有的胶结较好，例如白垩系砾岩，而有的胶结较差，如第三系砾岩。庆安县十六道岗水库下坝线右坝肩分布的第三系丁山村组（Ed）巨砾岩及泥质粉砂岩，由于此处的砾岩中的砾石成分比较单一，基本上都是花岗岩碎块，在勘察的过程中，由于钻探取芯率较低，对其岩性定名产生了分歧。从经验及历史资料看此处分布的应该是砾岩及泥质粉砂岩，但是由于采取的岩芯均呈柱状及碎块状且钻探采取率很低（约20%），只能看到柱状及碎块状的花岗岩岩芯，对水库右坝肩岩土性质及工程性质的判定造成了很大的困扰。

2 原因分析

为了保质保量完成本次勘察任务，我们从当时情况出发，从人员、设备、工艺、材料四个方面，对影响本次钻探质量的各个因素进行分析，见表1。通过对以上因素逐个分析，认为其中有两条是影响本次勘探质量和效率的主要直接因素，所以将其列为主要因素。经研究，主要原因是：（1）钻速选择不当；（2）泵量大小不当。

3 解决措施及效果

（1）通过对下坝线右坝肩砾岩成分进行分析得出以下结果：漂石含量较高，卵砾石粒径不一，有的部位为泥质粉砂岩，胶结较差，遇水易崩解。针对上述情况，我们采取了以下措施，跟套管调钻速：由于是清水钻进，在钻进过程中钻孔上部随着钻孔深度的加深易发生榻孔、掉块等事故，影响钻进效率，故钻孔上部我们采用φ108金刚石钻头干钻跟管，回次进尺控制在20cm-50cm，钻速采用低速钻进，跟管至大块漂石或钻机能力所至最深，越深越好。之后换φ76金刚石双管单动钻具进行钻进。干钻时采用低速，钻进漂石及较大的卵石时可以视钻机抖动情况采取中高速钻进。实践证明，此方法可降低孔内事故发生率，并提高泥质粉砂岩的钻探采取率。

（2）根据地层调整泵量：钻进泥质粉砂岩等砾石含量较少时，应采取干钻，但是干钻也需要水泵给水，此时泵量控制在2-5L/min即可，过大的泵量将会把本身易崩解的泥质粉砂岩破坏，回次进尺视进尺速度控制在20cm-50cm，钻至漂石或大块卵石时应立即关闭进水管，然后起钻、取芯，钻进漂石或大块卵石时应采取稍大的泵量进行钻进，泵量应以能将岩粉顺利携带出钻孔为准，钻压不易过大，钻进过程中应盯紧进尺速度及回水颜色，如发现进尺过快或回水颜色发生变化，应及时判断是否漂石已被钻穿，若已钻穿应冲孔至回水澄清，然后起钻。

实践证明，此方法可以防止砾岩中的泥质及砂质成分被冲洗液破坏，提高钻探采取率。

4 结束语

经过对传统工艺进行改进，勘探质量大大提高，钻探采取率由20%堤高至90%，满足了工程地质勘察对岩芯采取率的要求，让勘察技术人员对地层结构有了更深入的认识，为提高设计质量奠定了基础。由于是金刚石干钻取芯，岩芯的外层已被高温融化后胶结，原岩结构，颜色，状态均已发生变化，地质编录时应观察岩芯芯部的原岩。在设备动力及材料强度许可的条件下，应尽量采用大口径进行钻进，以便于观察地层岩性。综上所述，在第三系砾岩及泥质粉砂岩地层中采用金刚石钻进方法是可行的，可使勘探质量得到很大的提高。

参考文献

[1]鄢泰宁.岩土钻掘工程学[M].中国地质大学出版社，2009.

作者简介：杨宝国（1981-），籍贯：吉林辉南，工程师。