利用压力平衡法封堵漏失溶洞方法探讨-论文.pdf

《利用压力平衡法封堵漏失溶洞方法探讨-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年第11期西部探矿工程利用压力平衡法封堵漏失溶洞方法探讨冯军山，贾永祥(河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南郑州450016)摘要：在小口径钻探过程中，经常会遇到一些溶洞，造成孔内泥浆严重漏失，浅部可用套管隔离等方法，溶洞如在深部出现无法套管隔离的情况下，采用孔内压力自然平衡法封堵溶洞将是一个很好的办法。以实例证明此方法是可行的，治理快，效果明显，建议遇到此种情况使用此方法。关键词：压力平衡；水泥封堵；溶洞漏失中图分类号：P634．8文献标识码：B文章编号：1004—5716(2013)1卜0083—031概述近年来，

2、随着我国工业化程度的不断提高，对矿产资源的需求与日俱增，国家为了缓解我国资源紧缺的被动局面，近两年来相继开工了一批地质找矿整装勘查项目，河南省舞阳地区深部铁矿整装勘查项目既是其中之一。该项目自2001年6月份开钻以来，先后开动钻机四十余台，完成钻孔六十多个，孔深800~2500m，总进尺将近九万米。预计将新增铁矿资源量5xlO。t以上。由于该地区铁矿大部分属于大理岩辉石型磁铁矿，在该矿区的钻探施工过程中，在大理岩层位和矿段部位经常会出现大小不一的裂隙和溶洞，小则5～lOmm，大则200~800mm。对于小的裂隙和溶洞，采用高粘堵漏剂

3、、投黄豆、海带甚至常规水泥封孔的方法是可以达到堵漏的效果的。但对于较大的溶洞，若出现图1封堵原理图在浅部可用套管隔阻，若出现在较深部位再用套管则封堵前封堵位置压力：不太现实。一个孔连续出现几个，有的上下贯通，钻进Pp茕·H时孔口不返水，泥浆消耗严重，但孔内保持一定的水封堵后封堵位置压力：位，再采用以上方法就很难达到效果，在缺水地区如不P后=10前’-t-lD水泥浆。Hj解决漏失问题将严重影响生产。为了彻底封堵溶洞，P一P解决泥浆漏失的问题，提高钻进效率，经过反复地分析即：论证，我们决定采用孔内压力自然平衡法水泥封孔。p前H=l0前。

4、H2+lD水泥浆’2原理式中：l0前——封堵前冲洗液的比重；孔内压力自然平衡法的原理在于封堵时保持溶洞

5、0水浆——注入水泥浆的比重。内及周围压力平衡，水泥浆能在该位置停留、凝固，即替=』D前·，上·H2(H2的高度是封堵位置压力平衡的封堵处在封堵前、封堵后该处压力相等，如图1所示：关键)收稿日期：2013—03—25第一作者简介：冯军山(1976一)，男(汉族)，河南许昌人，工程师，现从事钻探、岩土工程施工技术管理工作。西部探矿工程2013年第11期3方法及工艺流程868．10~888．25m为斜长角闪片麻岩和条带状混合岩(1)起钻

6、后实测孔内稳定水位，泥浆比重，计算要互层。封堵溶洞处压力。溶洞出现位置在：①241．00~241．50m，溶洞高(2)根据经验确定水泥浆比重，要大于泥浆比重，0．50m；②244．00~244．30m，溶洞高0．30m；③279．30～一般取水灰比0．5，水泥比重取3，则水泥浆比重为1．8。279．60m，溶洞高0．30m；④342．33~343．13m，溶洞高(3)根据溶洞的大小，将溶洞按立方体考虑计算溶0．80m。上部3个溶洞小，泥浆漏失量不大，基本不影洞体积，再按1．5～2．0的安全系数确定溶洞所需的水泥响钻进，用双层套管隔离

7、，上部80m下入108mm套浆量。管，自孔口至297m又下入89ram套管，引起漏失的主(4)封堵水泥浆高度一般应高出要封堵的溶洞顶要原因是④溶洞。钻进过程中孑L口不返水，孑L内漏失20~30m，计算出所需的水泥浆总量。严重，停钻后静水位在89．50m。钻孔钻至345．Om时，(5)根据平衡原理计算所需灌注替浆水高度H2，再因钻孔周围没有大的水源，水供应不上，不得不停钻，计算替浆水量。几次水泥封孔都没达到预期效果，也曾想放弃移孔再(6)根据配比及所需水泥浆用量配备水泥浆，水泥钻，总觉得太可惜了，经过我们反复研究，分析几次封浆应搅拌均

8、匀。孔失败的原因，我们发现上几次的水泥封孑L虽然耗费(7)备好所需替浆水量，替浆水比重应与孔内泥浆了大量的高粘堵漏剂、锯末等封堵材料，但是忽略了比重一样。孔内要封堵段的压力平衡问题，出现了堵漏材料漏(8)下钻，钻具底部距溶洞顶高度等于H{一H1，用失、堵漏材料进不了溶洞等问题，其原因在于孔内溶泥浆泵连续泵送水泥浆和替浆水。洞处液体在流动，当压力大时产生漏失，停泵后压力(9)起钻，封堵完毕(注：替浆水注入后不可以在孔小时涌水，使堵漏材料被冲蚀。最后我们决定用孑L内内冲洗钻具，以防孔内水位上升，破坏孔内压力平衡，压力自然平衡原理封堵该溶

9、洞，钻孔结构及封堵效果把溶洞处的水泥浆液压跑造成封堵失败)。用测绳实见图2测替浆水位置是否与设计高度相符(相差3m之内正常，因溶洞实际体积为估计值存在误差)，若相符则表明封堵基本成功。(10)每隔2h测定孔内泥浆位置，连续测量4次若水