庞家河矿区复杂地层钻探技术
针对陕西省凤县庞家河矿区发育，地层破碎，坍塌漏失、掉块等钻井难题，地勘中所采用的钻井技术、工艺、结合工程实践针对地层的复杂情况分析了原因、采取的措施和取得的效果。
标签：钻探技术地质条件钻井工艺
1概述
庞家河矿区位于陕西省凤县唐藏乡，地势西北高东南低，地形复杂，山高坡陡，山脊多是北西～南东向，海拔标高1925m～1106m，相对高差819m，为侵蚀中高山区，区内第四季残坡积物和黄土覆盖范围较大，植被发育。
气候属温带山地气候，年内极端最低气温-13.2℃，最高为35.3℃，年降雨量600mm左右，农业以种植小麦、玉米、豆类为主，经济作物以花椒、木耳、苹果为主，地表及地下水水力资源丰富。
该勘查区属凤太多金属成矿带，是秦岭中石段有色贵金属资源集中区，大、中型矿产分布较集中，成矿地质条件十分有利。
2矿区地质条件
庞家河金矿区内的大断裂带有东西向和北东向两组，以上两组构造将该区切割成菱形块体，庞家河金矿位于断裂圈闭的菱形块状体内，区内的断裂构造为东西走向的层间挤压片理化构造带，其严格控制区内金矿（化）带的空间位置，主要岩性为①火山碎屑岩段（pt3la）：主要有灰绿色变（角岩化）粉砂岩，变凝灰质粉砂岩，长英质粒岩。
②石英岩段（pt3lb）以浅褐色石英质糜棱岩为特征，夹绢云娜长变品磨棱岩，绢云石英片岩。
③碎屑岩段（pt3lc）主要有绢云绿泥千牧（岩）变粉砂岩、大理岩组成。
3设备、管材、工艺选用
（1）设备、管材。
XY-42型塔基一体1台，BW250型水泵1台，BW160型水泵一台。
1115柴油机二台，4105柴油机一台，φ110套管20米，φ91套管150米，墩粗钻杆800米，钻具4套。
（2）钻井工艺。
开孔采用φ110口径，下10～20m套管，过第四系地层及强风化层换φ91口径，进入完整基岩下入套管60-150m，然后换用JS75金刚石绳索取心钻进至终孔。
4冲洗液选用及管理
4.1不同的地层，要选用不同的冲洗液
在0～120米的第四系及破碎、坍塌、掉块层采用高固相钻井液。
（1）配方：Na膨润土（10%～15%）+烧碱（0.1%～0.3%）+CMC（0.1%～0.3%），密度1.05～1.10g/cm3，粘度30S～50S 失水量8～12ml/30min。
（2）在120米以后的较破碎、掉块地层采用低固相钻井液。
配方：Na膨润土（3%～5%）+烧碱（0.1%～0.34%）+KHM（0.1%～0.3%）+CMC（0.1%～0.3%）+防塌润滑剂（0.3%～0.8%），密度1.02～1.03g/cm3，粘度25S～30S，失水量5～10ml/30分钟，PH值8～8.8，含砂量≤0.5%，泥皮厚度≤0.5mm。
（3）在120米以后的完整地层采用聚合物钻井液。
配方：广谱护壁剂（0.1%～0.3%）+高粘堵漏剂（0.1%～0.5%）+润滑剂（0.1%～0.3%），密度1.01～1.02g/cm3，粘度20S～23S，PH值8.1～8.5，含砂量≤0.5%。
4.2冲洗液管理
（1）在配制冲洗液过种中按水、膨润土、分子量低的聚合物、分子量高的聚合物的顺序配制。
（2）现场配制过程中，人员素质不足，对冲洗液配制不懂、不熟练，未按配方要求配置，随意添加配出来的冲洗液不符合性能指标要求，所以应加强泥浆岗位人员的培训。
（3）冲洗液搅拌时间不够，搅拌不匀，造成膨润土及处理剂搅拌不彻底，沉底现象时有出现，既浪费了材料又起不到好的效果，据试验证明冲洗液搅拌的时间应在30分钟以上。
（4）泥浆性能每12小时应测量一次，根据现场情况，按配方要求随时进行失水量、粘度等的测量，据此进行冲冼液性能的调节。
5钻进中遇到的问题及处理
5.1破碎、坍塌、漏失地层
庞家河金矿开采已有20余年，在20世纪八九十年代及2005年都进行过勘探，但甲方所留矿区资料不准确，人员更替，对原来地质情况说不清楚。
我方没有对矿区资料进行认真研究，对区域地质构造和地层认识不足，钻进工艺不当，造成了很大的经济损失，在矿区的东山ZK11-1孔，上部第四季覆盖层不厚，厚度是3.5米，下了φ110套管后，换φ91进行钻进，取上来的岩心基本上都是砾
石颗粒状的，很破碎，易坍塌掉块，每钻进七、八米，如果不及时进行处理，就会塌孔，在该处形成漩塘，断钻、埋钻事故频发，采取率严重不足，有时是空管。
该孔0～120m，用了42天才穿过去。
5.2处理措施
针对0～120米复杂地层，采用φ110开孔，φ108套管护住表土层，然后用φ91口径钻进至完整层，再下套管，对于该层破碎易坍塌的特点，每钻进5～6米就灌注一次速凝剂，用速凝剂灌注5个小时后，就可以透孔钻进，在钻进到50m以后，灌注硅酸盐水泥直到120m以后完整基岩层，下120m套管，以有效保护孔壁的稳定性。
然后换成JS75绳索取心钻进。
在水泥凝固扫孔时，要特别注意轻压慢转，否则极易出现偏孔，而造成封孔失败。
在此时用的冲洗液为高固相的钠土泥浆。
5.3效果
采取上述措施后，在该孔周边连续施工了两个孔，孔深为503.30m和562m，均取得了较好的效果。
5.4石英沙岩打滑
在钻进到120米以后进入完整基岩，沙岩与石英岩互层不均频繁，且厚度不均，容易产生严重斜孔，有的地层石英岩厚度达80m以上，钻头磨不开刃，易打滑，每12小时班效率仅为2～3米，效率极低。
5.5处理措施
金刚石胎体硬件度选用15～20，胎体形状为齿轮形，金刚石品基采用JRS，新钻头入孔后要轻压慢转，让其磨合，如果遇到打滑情况后，及时把内管提出，钻具提离井底，把砸成玉米粒大小状的石英碎石投入孔内，钻压调整为正常钻压的1/3，水泵低速回转2～3min，然后开泵进行正常钻进状态。
防止孔斜，就需操作者特别注意进尺的情况，在正常进尺情况下，井内无异常，泵压正常情况下，进尺突然放缓，这就是进入石英岩的前兆，就要减小钻压，防止加压过大产生偏斜，钻速也要作相应的调整，此时冲洗液采用低固相的泥浆。
5.6效果
通过采取这样的措施，钻进效率由原来的每班不足2～3米，提高到每班的6～7米，且有效的防止了孔斜的发生。
5.7岩心采取率低及容易堵管
在破碎带、蚀变带、破碎岩岩心带，岩心采取率不能满足设计要求，特别是在0～120m孔深段，另外：在其它孔深段也存在着容易堵管的问题，在破碎带每钻进20～30公分，就存在着堵管的可能性，严重影响钻进效率。
5.8处理措施
引进宝长年公司生产的Q系列钻具，该钻具特点是卡簧弹性好，长度大，表面硬度大等特点，提高了卡簧与岩心的有效接触面积，减少了卡簧对岩心的扰动，磨耗，提高了采取率，降低了岩心堵管，另外在卡簧的选择上选用带有螺纹的卡簧，原来的卡簧最大内径为45.8mm，钻头内径46mm，改为卡簧内径49.3mm，钻头内径是49mm，岩心能够顺利进入到岩心管中，且不会脱管，掉到大管中。
此时冲洗液采用聚合物泥浆。
5.9效果
通过采取以上措施，庞家河的回次采取率都保持在90%以上，满足地质设计要求，在破碎地层单回次一般都可以钻进1米以上，再没有出现钻进20～30cm 堵管的情况，提高钻进效率达到25%以上。
6结语
随着先进钻具的引进和对钻探技术的不断研究，庞家河矿区复杂层钻探技术水平有了较大提高，但钻探工程是一个系统的工程，除地层外部环境等因素外，施工管理也是很重要的方面，如何根据自身情况结合矿区地层特点选择正确的设备工艺，以及施工过程中能否作出正确的判断，都会对施工产生重大的影响，只有不断的把理论运用于实践，认真总结经验、教训，才能立于不败之地。
参考文献
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