关键词：钻探 小角度斜孔 取心钻进

　　0 引言

　　随着地质勘查事业的发展和环保要求越来越严格，找矿环境越来越恶劣，需要钻探的地形也越来越复杂，面临的施工环境及钻孔位置也越来越不利，这就要求我们根据地形条件和地质要求，采用合适的钻探工艺去完成钻探任务。

　　钻孔按倾角大小分为：直孔(倾角为90°)、斜孔(倾角为大于0°小于90°)、水平孔(倾角为0°)。在我们的绳索取心钻探工艺中，当钻孔倾角大于45°时，可以采取不提钻绳索取心工艺;当钻孔倾角小于45°时，无法使用不提钻绳索取心技术。因为此时内管总成不能依靠自身重力下入孔底，即绳索取心不能有效使用，对于这一类钻孔类型，我们通常称之为小角度斜孔。

　　面对小角度斜孔，水平孔的钻探设备和工艺无法完成取心钻进，还必须绳索取心设备和工艺才能满足施工需要。但是绳索取心设备中的提取内管的绞车却无法使用，因为打捞器不能下到孔底，所以要采用提钻取心工艺。

　　1 相关背景

　　2016年9月，“内蒙古阿拉善左旗孪井滩示范区巴兴图嘎查石灰岩矿普查”项目的钻探施工进入实施阶段，该工程设计了3个小角度斜孔，设计孔深分别为ZK1101孔135m，ZK1201孔120m，ZK1301孔210m，设计倾角分别为20°、20°、10°，要求终孔孔径≮75mm，全孔岩心采取率≮80%，面对设计要求，根据地表地形条件和我们现有的岩心钻探设备及钻具施工。

　　2 矿区地层情况简述

　　第四系分布于矿区四周，由残坡积、冲洪积物组成，岩性为碎石土、含砾粉质粘土、砂砾石土等，厚度一般为0~2m。矿区主要矿层的岩性为石灰岩，主要矿物为方解石(约占80%)，岩石硬度较低，弹塑性差、较脆，研磨性较弱，可钻性为4~5级，稳定性尚好。

　　3 选用的设备及钻具

　　3.1 钻机

　　选用本单位现有的XY-2型岩心钻机。主要参数：立轴最大扭矩2760 Nm，钻孔倾角0-90°，立轴最大起拔力60 KN，给进行程600 mm，卷扬单绳最大提升力30 KN，立轴通孔直径76 mm，配备动力为柴油机4100型44Kw, 钻进能力300m。

　　3.2 泥浆泵

　　选用本单位现有的BW-250型泥浆泵。该泵为卧式三缸往复单作用活塞泵，具有可满足大、小口径钻机、不同孔深所需的各四档流量，流量调节范围大，参数选择合理的特点[1]。

　　3.3 钻具

　　选用Ø75mm绳索取心钻杆，内管长3m的配套绳索取心金刚石钻具。

　　4 钻进工艺

　　4.1 开孔

　　钻孔所在位置处风化不严重，可见裸露基岩，采用金刚石钻头配短钻具(1.20~1.50m)作为开孔钻具，并按勤提多取的技术手段采取钻杆内部采样岩心。第一个孔ZK1101，开孔倾角20°，开孔直径91mm，普通单管钻进，钻至3m时下入长度为3m的Ø89mm的套管作为孔口管。换径为76mm金刚石钻头配绳索取心钻具采用双管钻进。

　　4.2 双管钻进

　　绳索取心技术施工钻进过程中，钻杆只是外管单动，内管相对静止，这样在钻头钻进过程中不仅可以避免外部冲洗液直接冲刷内部采样岩心，同时还可以避免钻探设备机械力对岩心管内部采样岩心的外力破坏[2]。对于此类小角度斜孔，无法使用不提钻取心工艺，只能采用提钻取心技术。即在岩心管装满岩心时停止钻进，提大钻，把所有钻杆提出孔内，拔出钻具，从钻具中拔出岩心管，再从岩心管中倒出岩心，然后把岩心管放入钻具，再装上钻杆，把所有钻杆下入孔内，继续钻进。

　　4.3 冲洗泥浆

　　冲洗泥浆的主要功用是冷却钻头，润滑钻具，携带和排除岩粉，保护孔壁，还可以根据返出的岩粉判断地层情况，该孔主要的泥浆材料是聚丙烯酰胺、植物胶、纤维素等。泥浆材料根据一定的配比放入搅拌桶内，搅拌均匀，达到适当的浓度和粘度即可，泥浆太稠增大泥浆泵的负荷且浪费泥浆，不利于泥浆携带岩粉;泥浆太稀无法吸附岩粉和润滑钻具。

　　4.4 钻进工艺参数

　　一般来说，在一定范围内钻速是随钻压的增大而增加的，但它们因孔底的碎岩机理的不同而有所不同。过大的钻压使金刚石消耗量急剧增大，而且还会导致钻速下降[3]。另外取心钻头是非标尺寸，唇面较大，需要的钻压适当要大一些，所以钻压在易钻地层基本选择在9~12kN，在个别坚硬、复杂地层时12~18kN。

　　金刚石取心钻进要求钻头有足够高的转速来达到高效率钻进的目的，但是斜孔钻进钻杆孔壁的摩擦力大，过高的转速需要高功率，而且对钻杆的损伤大，所以选择钻机的转速390~700r/min，并且随着钻孔深度的增加适当的降低转速。

　　冲洗液量大，则孔内比较干净，钻孔轨迹在重力作用下将有下斜的趋势;冲洗液量小，则孔内可能产生岩屑的堆积物，产生岩屑桥，使钻孔轨迹向上偏斜;地层的岩性比较稳定，而冲洗液量又适中时，有利于钻孔保直钻进。钻进过程中泥浆泵的泵量选用52L/min。

　　5 结语

　　(1)通过该项目的钻探施工，很好的完成了生产任务，锻炼了钻探队伍，积累了钻探经验，使本单位的钻探技术更加成熟。

　　(2)在钻探施工过程中，根据遇到的具体问题具体解决，能够激发我们的创造性和新思路，有利于新经验新方法的使用和推广。

　　(3)在钻探施工中，能够发现自身的短板和不足，比如本单位对于此类小角度斜孔取心钻进技术，还没有成熟的不提钻取心工艺。而提钻取心技术的劳动强度大，辅助时间长，经济效益差，可谓“劳民伤财”。这就要求我们尽快发展斜孔和水平孔不提钻取心技术，向同行学习经验，购买必要的设备，提高我们的钻探水平。

　　参考文献：

　　[1] 李占锋.地表近水平孔绳索取心工艺钻探实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，2016，43(1)：48-50.

　　[2] 朱何文.浅谈绳索取心技术在岩土钻探施工中的应用[J].中国新技术新产品，2011，14：96.

　　[3] 常江华，凡东，刘庆修，等.水平孔绳索取心钻进技术在金矿坑道勘探中的应用[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程)，2012，39(1)：40-43.