云南个旧铜矿复杂地层绳索取芯钻探技术应用效果分析

2022-06-24施健雄夏清阳易强忠

世界有色金属 2022年7期

云南个旧铜矿位于太平洋构造域与特提斯构造的交接部位，是华南地块最西部右将褶皱带的边缘，属于滇东南锡多金属成矿带的重要组成部分，各时代地层都有出露，发育相对较为齐全。

在该区域开展矿产开采作业过程中，经常会遇到地质钻探难度大的问题，传统钻探技术往往难以达到理想的效果，有必要将地层绳索取芯钻探技术应用到实际钻探作业过程中，保证钻探作业质量和效率。

1 绳索取芯钻探技术

绳索取芯钻探技术在实际使用过程中，钻探次数相对较少，在取芯过程中并不需要将岩心全部取出钻孔内部，还需要使用专用钢丝绳打捞器通过钻杆来装有岩芯的孔底管提出到地面，能够有效减少各种辅助作业时间，钻探效率相对较高。该技术在实际使用过程中，还具有钻头寿命长、作业劳动强度低的优势。

2 地层可钻性分析

从该地区成矿地层特征分析可知，其可以按照岩石可钻性，直接分为三类：一、第一类属于紫色泥岩、泥质页岩和页岩，层厚集中在600m左右，岩石的可钻性为4～6级，浅部风化段的水敏性较强，在遇水情况下，容易出现膨胀和坍塌的问题，岩层结构相对比较稳定。二、第二类属于紫色砂岩，其层厚在500m左右，岩石的可钻性7-8级，岩石上部相对比较稳定，下部在机械破碎的作用下，容易形成不规则的颗粒，实际钻进过程中，容易出现比较严重的堵塞现象。三、第三类是浅灰色砂岩，层厚集中在700m左右，岩石的可钻性集中在8级，岩层结构相对比较坚硬，属于滇中地区重要的容矿

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3 绳索取芯深孔施工技术设计

在深孔施工作业过程中，需要充分做好各种调研工作，明确施工作业中可能遇到的问题，然后及时采取针对性的措施，为开展作业开展有效的作业指导工作。为了保证整个作业可以顺利进行，就需要在深入调查研究地层特点基础上，借鉴过去该区域成功施工经验，能够合理对施工设备、杆具配套、钻孔结构进行选择，制定高质量的施工技术设计方案

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3.1 钻机的选择

在深孔施工作业过程中，需要认真做好钻机的选择工作。在本次作业过程中，直接选择了美国长年公司生产的LF-90全液压钻机，钻机性能非常稳定，调速范围较大，动力头扭矩可以达到2000N＊m，钻进能力非常强，施工角度调节范围相对比较广，具有较强的液压提升能力，升降钻具过程相对比较平稳，可以直接从动力头加接钻杆，进给力的调节范围相对比较宽泛，可以直接在动力头上开展钻杆加接工作，各种仪表使用非常灵敏，非常适合在深孔作业中进行使用。在与钻机配套泥浆泵选择过程中，直接使用了国内生产的BW-320型泥浆泵，能够满足深孔作业的一般要求

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3.2 杆具配套

刘玉还告诉记者，同年，他参加了乌拉特前旗农牧业局农广校组织的新型职业农民培训，为期一周的培训让他收获很大。当他将精准配肥技术的情况向农广校郝霞校长汇报时，得到了郝校长的鼓励。这再次坚定了他的信心。在郝校长的鼓励下，刘玉成立了玉稼兴合作社。“我希望通过新技术、新理念能够实现助推马卜子农业发展的愿望。”刘玉说。

创建品质工程是贯彻落实党十九大建设交通强国和落实《国家质量发展纲要（2011-2020）》的行动方案，是深化现代工程管理的需要，航道工程全面推行“品质工程”创建活动对提升内河航道建设理念、管理水平、技术创新水平、质量安全水平，实现航道工程管理现代化具有重要意义。作为主要从事内河航道整治工程的施工企业，切实感到了提升施工品质的迫切性，必须全面提高内部管理水平、人员素质以及工艺创新等方面的工作，以保证企业的良性发展。

3.3 孔径结构设计

在深孔作业过程中，应该认真做好事故预防工作，且必须坚持“预防为主、正确处理”的原则，并认真做好三个环节处理工作，其主要包括以下几个方面：一、地面环节。在实际作业过程中，应该认真做好交接班工作，能够有效反映孔内情况，并认真做好原始报表记录工作，保证各种报表数据的准确性。对于地面作业中使用的各种设备、器具、仪表应该合理保存，并及时开展检查与维护工作，避免其出现带故障运行的情况。对于下入孔内的钻具和器具，应该认真进行检查，避免其出现严重的隐患问题，对于检验不合格的钻具和器具，不得下入到孔内。对于送入孔内的液体，应该使用振动和旋流除砂，对于孔内返回液体在进行过滤净化之后，才可以直接送入到孔内，避免将没有过滤的液体直接送入到孔内。二、升降环节。对于升降作业所需要使用的器具，如机具和绳索等，应该认真做好检查工作，一旦发现其存在较大的隐患，应该及时进行更换处理，最大程度保证整个升降过程的可靠性。在升降钻具的过程中，应该避免出现猛提、猛放的现象，整个操作应该平稳和匀速，保证钻具在升降作业中的安全性。三、在下入套管的过程中，应该及时采取缓冲、防跑和悬浮措施，并将所有的接头丝都上紧，保证下入孔内套管安全到位，避免出现埋头管的现象。在发生断钻事故之后，应该避免使用绳索打捞器来打捞岩矿芯，必须将断钻事故处理好之后，才能开展取芯工作，在对断钻事故处理的过程中，避免直接丝锥与断头连接直接钻进情况的发生

。四、钻进环节。在实际开展钻进作业过程中，应该保证整个冲洗回路的畅通性，必须将泵压和泵量设定在一个相对合理的范围之内，这是钻进作业的关键环节，并保证水路畅通，然后才可以开钻，避免出现将钻具一钻到底现象的发生，在水路循环正常之后，才能将钻具缓慢下放到孔底，然后提紧钻具，保证孔内一切都正常之后，才可以高速加压进行钻进。在钻进的过程中，应该避免孔内部出现太过的异物，这是钻进过程的重要环节。如果孔内有异物，就需要首先开展异物打捞工作。如果在钻进过程中发现了烧钻的现象，不得直接停车，需要将钻提出孔外之后，才可以停车，避免出现先停车后提拉钻具情况的发生。一旦在作业过程中出现了机械故障、停水、停电问题，应该首先将钻具提离孔底，让钻具处于安全运行状态，避免钻具在同一个位置停留过长的时间。如果在实际钻进作业过程中，发现了转矩突然变化的现象，就需要及时停车处理，然后对钻具进行试探确定，一旦发现钻具重量发生了严重的变化，就需要开展停机检查工作。如果在钻进作业中，发现了阻力较大且反转的情况，应该避免强行开车，需要将钻具缓慢上扣之后，再开展后续的处理工作

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3.4 钻孔质量保证

按照绳索取芯施工方案设计，在个旧矿区开展了工程实践，总共历时两年七个月，在去除搬迁、转移时间后，时间工期只有24.8个月，总共完工12个，其中最浅孔为1371m，最深孔为1766m，平均孔深为1550m，完成钻探进尺18607m，平均台月效率为750m，平均小时效率为2.74m，平均纯钻率为0.3%，岩矿平均采取率为98.75%，钻孔偏曲为17’/100m

。本次工程时间作业经济效益与国外发达国家相比，还有着相对较大的差距，但已经比传统钻探技术要高很多，通过借鉴国内外相关经验，成功打出一批1766的深孔，有效弥补了国内相关钻探领域的空白，找到了高品位、储量丰富的铜矿资源，对深孔技术方案的可行性进行了验证，为后期开展深孔施工作业，积累了宝贵的经验

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3.5 孔内事故预防措施

在开展深孔作业过程中，孔径结构设计非常重要，应该坚持“先大后小、结构合理、留有余地”的原则，为地质部门开展钻孔作业，创造合理的条件，更进一步掌握地层的实际情况，为后续钻探作业，创造必要的条件。在深孔作业过程中，开孔以PQ孔径为主，在穿过土层和松散层之后，下入PQ套管，利用PQ套管主径来开展作业，在穿越风化层之后，可以直接下入HQ套管，并经过换径之后，直接使用NQ钻具开展作业，在穿越不稳定层之后，可以直接下入NQ套管进行隔离处理，直至作业结束。

在实际作业过程中，认真做好杆具配套工作非常重要，不能直接使用各种传统石油钻探作业杆具，应该使用专门的绳索取芯杆具。

3.6 冲洗液、润滑减阻以及护壁堵漏

为了保证钻探效果，应该认真做好循环冲洗液的选择工作，根据矿区地质实际情况，需要合理对冲洗方式进行选择。为了降低钻探作业阻力，应该合理采用润滑减阻措施，根据地质的实际情况，能够合理对润滑液进行选择。如果需要对钻井进行护壁处理，就需要根据岩层和漏失的具体情况，合理对相关堵漏措施进行使用

。对于那些坍塌和漏失不是非常严重的地层，可以直接使用低固相泥浆进行护壁处理。对于那些坍塌和漏失相对比较严重的地层，可以直接采用不分散固相泥浆进行护壁处理。对于岩层稳定地层，可以直接使用清水将化学助剂进行无固相浆液钻进的方式。如果地层漏失现象比较严重，简单使用固相泥浆和传统堵漏措施难以发挥作用，就需要使用灌注泥浆或者下入导管进行隔离的方式，从而保证整个钻进作业能够顺利进行。

在本次钻探作业过程中，使用了美国长年公司生产的PQ、HQ、NQ和BQ系列取芯杆具，杆体质量非常高、不容易出现弯曲现象，杆体尺寸误差相对较小，具有较长的使用寿命，比较适合在本次施工作业中进行应用。

4 现场实践效果

为了充分保证钻孔质量效果，在本次钻孔作业过程中，直接采用了钻探六项质量标准，在保证钻孔垂直度的情况下，对各种设备牢固进行固定，并将钻进使用混凝土浇灌子底座上，保证天车、动力头、孔口处于垂直的关系，全孔施工作业过程中采用绳索取芯进行钻进，在换径的过程中直接采用的导正的方法，上头直接配有同径的阻挡器具，下头配有伸长导正器具，如果施工作业过程中遇到了超径段，一律下入套管进行保径工作，并在作业过程中定期对钻头、扩孔器开展磨损量检测工作。在钻孔测斜的过程中，使用了国内具有先进水平的单点影像测斜仪进行测量，如果地下环境磁场比较强，可以直接采用脱落仪进行测斜。在对岩矿采取率进行控制的过程中，直接采用了单管单动钻具来进行取芯，在遇到粉状矿芯之后，直接采用了进口活瓣式取芯器开展取芯作业，在实际钻层钻进过程中，通过对钻进作业进行优化，从而有效避免超长钻进、套块钻进、套心钻进、堵塞硬磨等情况的发生

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据了解，有四类企业在新疆生存状况比较好，一是进口企业，如以色列海法、德国康朴；二是国内做得较好的液体肥企业，如史丹利、金正大等；三是疆内自身发展起来或者投资在疆内建厂的企业；四是充斥在各个水溶肥发展较好市场的地方小杂牌厂家。也正因如此，地方农户的需求转向市场，而市场上滴灌肥品类繁杂、标准不一，缺乏领军品牌。

这样一个明显的弱点似乎是对一种理论判了死刑。但是，许多科学家发现地球膨胀论仍然比大陆漂移理论更加合理，而大陆漂移理论在二战结束前似乎是激进的。更重要的是，地球膨胀论除了能够解决大陆分布问题之外，似乎也可以解释另一个地质之谜，即海底比地球上的陆地年轻数十亿年的奇怪事实。