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1、第14卷第2期黄金科学技术Vol.14,No.22006年3月GoldScienceandTechnologyMar.20063钻探深孔钻进技术与经验张成德,李三军,汤志吉,秦政宇(武警黄金第七支队,山东烟台,264004)摘要:胶东招平断裂带岩心钻探深孔钻进施工。对金刚石钻头与扩孔器、钻进参数、护壁材料及配方等优化选取。深孔钻进操作、孔内事故的预防与处理等方面采取一系列措施,取得了成功经验。深孔钻进的实现,为深部地质找矿提供可靠资料。关键词:深孔钻进技术;孔内事故处理;堵漏护壁;复杂地层治理中图分类号:P62文献标识码:A文章编号:100522518(2006)0220057-051工程概况
2、3钻进方法近几年,随着胶东地区黄金地质勘查的发3.1钻孔结构展,浅部岩金日趋减少,“攻深找盲”的新认深孔钻进采用金刚石绳索取心工艺,三径识、新思路,将成为今后该区地质找矿的突破成孔,即以<91口径开孔,下入<89孔口管口。因此钻孔设计越来越深,孔深多为700～后,以<76S工艺钻进通过破碎带及断层泥,1000m,这就对钻进技术提出了更高要求。如再下入<73套管后换径,最后以<59S口径钻何解决岩心钻探深孔钻进的技术问题,是摆在进至终孔。我们面前的新课题:一是矿化蚀变带破碎、坍3.2金刚石钻头与扩孔器塌及断层泥的护壁问题;二是深孔漏水时的润在招平断裂带深孔钻进中,由于地层破滑减阻问题;三是深孔操
3、作问题;四是深孔钻碎、坍塌、断层泥缩径,造成环状间隙小、流速进事故预防与处理问题。针对难题,我们出去大、泵压损耗大、液流不畅、泵压偏高或蹩泵,学习、咨询,研究探讨、精心设计施工方案。另导致无法正常钻进;且在下入和起拔超深套管将原钻探设备、管材钻具等做了配套改造。时,易造成下入不到位,起拔时易拉断等问题。在实际工作中,我们采用了加大外径的钻头和2地层情况扩孔器,钻头外径由原来的<75增加到<76,招平断裂带为典型的复杂地层,上盘为黑扩孔器外径由原来的<75.5增加到<76.5。云斜长片麻岩、黑云母花岗岩;下盘为黑云母3.3深孔钻进参数花岗岩;招平断裂带厚约150～200m,主要岩3.3.1泵量性
4、为断层泥,黄铁绢英岩,花岗质碎裂岩等;断钻孔泵量要保证孔底岩粉排出和钻头充层泥厚约10～25m,矿体赋存于主裂面下盘0分冷却。根据经验,排出孔底岩粉所需要的泵～130m。量完全能满足冷却钻头的要求。因此,我们以3收稿日期:2006202215;修订日期:2006204207作者简介:张成德(1952-),男,高级工程师,从事黄金地质找矿与研究工作.58黄金科学技术第14卷有效排出岩粉作为确定泵量的依据。冲洗液P(为负)=0.1699Pn+0.0864Pm-0.上返的流速必须大于重量最大的岩屑在冲洗0034L液中的沉降速度。根据理论值,克服金刚石钻P(为正)=0.0864Pn+0.1152Pm-
5、0.进产生岩屑的沉降,冲洗液上返流速应大于0046L0.8m/s。钻孔越深、钻进速度越快,上返流速P—钻机压力表压力,MPa;应适当加大。当复杂地层出现超径时,由于流Pn—冲洗液对钻杆的上顶力MPa;速降低,岩粉颗粒在超径处悬浮沉积,停泵后Pm—地层硬度系数,易出现夹埋事故,因此应适当加大泵量,保证L—钻孔深度,m;通过公式计算,钻进岩粉排出;同时考虑到泵量对孔壁的冲刷和对完整地层时,用<76S口径加、减压的临界孔钻头胎体冲蚀的影响,选择不宜过大。深在310～340m之间;<59S在290～320m之3.3.2钻压间。影响钻头部位压力(F4)的因素比较多,3.3.3转速主要是钻机液压系统压力(
6、F),钻杆自重转速是影响金刚石钻进效率的主要因素,(F1),冲洗液对钻具的浮力(F2),冲洗液对钻在大多数硬岩中机械钻速(进尺速度)随金刚具的上顶力(F3)。它们之间的关系是:F=F2石转速的增大而增大,单位进尺金刚石耗量实+F3+F4-F1(F正值为加压,负值为减压)际上并不增加。转速与钻头磨损之间关系比①F1=mL式中:m—每米钻杆的重较复杂,钻头的磨损包括金刚石的磨损和胎体量,<71钻杆为79.8N/m,<56钻杆为61.6的磨损,而且它们之间相互影响,对金刚石来N/m;L—孔深,m;说,其硬度大,耐磨性强,它的磨耗以碎裂和碳②F2=F1/7.85化为主要方式,岩石完整程度和均质程度差,
7、③带有一定压强的冲洗液对孔内管材上采用高转速,会使钻具振动加剧,金刚石磨耗顶力主要作用在小于钻杆内径的上部接手和增加,钻头胎体磨损加快。而胎体磨损快,金水接头处,其作用面积为钻头内径。刚石有效工作时间就短,钻头寿命下降。在一F3=PnS定的岩层条件下,转速存在一个最佳值。此式中:Pn—泵压,MPa;时,金刚石钻头磨损最小,而这个最佳转速还2S—钻头内径面积,m。1MPa泵压的上要保证较高的机械钻速
