大口径钻探过程中应注意的事项

摘 要：鉆探在现代地质工作中应用广泛，可以作为找矿、地质勘察等活动的核心支持技术，不同施工地点对作业要求也存在差异。基于此，本文选取贵州省某地铝土矿钻探为例，对大口径钻探的流程给予简述，再重点论述该过程中需要注意的问题，包括定向管位置、研磨剂的使用、钻进的速度、钻孔垂直度等，以期为后续大口径钻探工作提供一定的参考。

关键词：大口径钻探；定向管位置；钻孔垂直度；钻进速度

1 钻探概况

1.1 钻探地点概况

本次钻探目标为铝土矿，地点位于贵州省境内，地壳活动以及山脉形成的过程影响了矿层分布和产状。钻探地点翼部岩层倾角5°11′，矿体呈现整合产生形态，埋深在110-280m之间，平均为158.7m。对矿区岩层进行分析，发现矿区周围存在第四系、白垩系、二叠系各类岩层，可钻探等级多在4-6级之间。

1.2 钻探流程

钻探作业开始前，根据勘测结果拟定计划，准备钻探4个水文观测孔，分别编号为：水文观测1号孔、2号孔、3号孔、4号孔。以1号孔作为主孔，通过抽取1号孔的水观测其它观测孔水位的变化，为满足观测要求，设计孔深270m，实际钻孔273.7m，在进行钻孔（抽水孔成孔）作业前，设计终孔口径在85mm以上，略大于探矿孔，同时要求开孔口径大于270mm。应用273mm合金钻头进行表面钻孔，达到表层以下20m位置时，放置定向管，并改用219mm普通钻头钻至表层以下90m位置下筛管，要求筛管位置在20-90m段。90m之后的钻孔作业应用绳索取芯钻（也可以应用普通钻头），一直钻至设计深度（270m，实际为273.7m），置入潜水泵，抽取4份水样进行观测。

2 大口径钻探过程中应注意的问题

2.1 定向管位置

在应用大孔径钻探作业的过程中，首先要充分考察地质条件，如果岩层硬度较大，必须严格把控开孔过程，做好位置标准，尤其是垂直位置，开孔过程中做到轻压慢转，保证钻孔垂直，从而确保定向管位置符合要求。定向管外径一般不得大于开孔孔径，以免下管过程中出现刮碰。定向管材料以合金材料为主，在下管过程中应控制速度不得过快，缓慢将定向管下到孔中。在整个钻孔作业中，定向管的作用是保证方向的精确性，由于岩层硬度大，钻头可能会在反作用力下偏离目标方向，导致成孔倾斜度大、潜水泵无法取样。在水文观测1号孔的成孔作业中，为保证方向的正确性，在开孔阶段将误差控制在0.1%之内，并在钻孔过程中不断观察、校正，确保定向管位置符合要求[1]。

2.2 钻头与研磨机的选取

在水文观测1号孔的钻孔作业中，根据前期调查所获数据，选取了岩体硬度相对较为理想的区域，并选取合金钻头保证成孔作业的效率，对硬度较大的峨眉山玄武岩（βp），使用了研磨剂，研磨剂为酸性，为避免出现烧钻的情况，同步使用了泥浆保护技术。玄武岩岩层厚度为47.5m，钻探过程中，投放的研磨剂和泥浆比例约为1：3，钻进过程中每隔2分钟进行一次投放，直到完成玄武岩岩层的钻孔。需要注意的是，由于酸性材料也会腐蚀金属，因此选择合金钻头进行作业，降低酸腐蚀影响。

2.3 钻进速度以及钻孔垂直度

在本次钻孔作业中，包括水文观测1号孔在内，四个钻孔地点都面临岩层硬度大的问题，如果没有合理控制钻速，可能导致钻杆折断。主孔作业中，在147m位置时，出现高硬度玄武岩，人员未能及时调整钻进速度，导致钻杆折断，2号孔、4号孔分别出了3次断杆事故，3号孔出现了2次。后续工作中，应在条件允许的情况下应用传感设备了解岩层情况，并及时更改参数，面临高硬度岩层时降低钻进速度，避免断杆风险[2]。钻孔垂直度的控制直接决定钻孔的成效，即便所有环节满足规范要求，如果钻孔垂直度未能得到控制，整体工作也是失败的。结合此前各地工作资料不难发现，大口径钻进过程中容易导致钻孔倾斜，发生率达到3%以上，这要求技术人员在工作中不断校正钻进位置，调整工作参数，将误差控制在0.2%-0.5%之间，以满足潜水泵工作要求。

2.4 钻头以及沉渣处理

应用大孔径钻探技术，能够较为高效的进行开孔、钻孔作业，但在整个钻孔过程中，岩层受到震动，必然出现松动，白云岩及白云质灰岩、页岩等均可能快速破碎，产生岩粉、碎片，甚至酿成埋钻事故。在水文观测2号孔的成孔作业中即出现了埋钻事故。为求应对该问题，要求在每个工作日工作结束后，将钻头提出孔外，并进行清理，去除表面酸性物质和水。对淤积在孔内的沉渣和泥浆，应及时排出，避免水分侵蚀孔壁，引发塌孔问题。此外，大孔径钻探技术的应用还应强调现场管理，避免机电一体设备接近水源，做好研磨剂、施工材料管理工作等，保证施工规范性和安全性。

3 总结

通过分析大口径钻探过程中应注意的事项，获取了相关理论。大口径钻探作业要求特殊，应注重设备和工艺的选取。在钻探作业中，要求注意定向管位置和研磨剂的使用，做好钻头提离作业，部分岩层硬度大，应注意钻进的速度，避免钻杆折断，此外，还要求孔钻孔垂直度，尽量避免倾斜，导致潜水泵作业困难。后续工作中，各地矿务、钻探工作人员应中分了解施工地点情况，选取合适的工艺和方法进行大口径钻探作业。

参考文献：

[1]冯建国.钻探工程施工技术工艺研究及注意事项[J].世界有色金属，2017（16）：266-267.

[2]汪子奇，周智勇，汪发文.钻天山矿区Φ219mm大口径金刚石单动双管钻探施工技术[J].资源环境与工程，2016，30（02）：231-237.

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