摘要：根据目前国内钻探工程现状, 在现有地质岩芯钻探技术和装备的基础上, 提出了保证钻探质量、提高钻探效率和降低钻探成本的若干措施。
关键词：钻探工程,保证质量,提高效率,降低成本
目前国内在金属矿产地质勘查中多数采用绳索取芯钻探技术、少数采用空气反循环连续取样钻探技术;在非金属矿产地质勘查中多数采用提钻取芯钻探技术、少数采用绳索取芯钻探技术;在此基础上进一步优质、高效、低成本地完成各项钻探工程是钻探工作者需要重视的问题。根据本单位及兄弟单位的生产试验研究成果, 提出一些建议供同行参考。
1 保证钻探质量的措施
钻探工程施工首先需要考虑的是保证质量, 而保证质量的关键是保证岩矿心采取率和钻孔弯曲度达到设计要求。实践证明, 采用绳索取芯技术钻进多数岩矿层采取率都能达到设计要求, 少数岩矿层采取率达不到设计要求的可使用绳索取芯液动锤钻具来解决, 极少数使用绳索取芯液动锤钻具也解决不了的可使用内管超前的绳索取芯钻具。当卡簧卡取不住松散状岩芯时, 使用爪簧来解决松散状岩芯脱落问题。
保证钻孔弯曲度达到设计要求首先要采取的是预防措施, 其次采取的是纠斜措施。
(1) 勘查金属矿产施工浅孔时主要使用N口径的绳索取芯钻具, 施工中深孔时主要使用H口径的绳索取芯钻具, 施工深孔时主要使用P口径和H口径的绳索取芯钻具, 每个孔径的钻进深度由钻机的能力来确定。绳索取芯钻进的口径越大, 钻杆的外径越大, 钻杆的刚度越大, 钻孔的弯曲度越小。
(2) 在尽可能使用较大口径绳索取芯钻具的同时还需使用绳索取芯液动锤钻具, 其为减小钻孔弯曲度的有效工具之一。
(3) 岩石坚硬钻速降低时, 换用金刚石浓度较小的钻头, 并继续使用绳索取芯液动锤钻具;或采用气动冲击取芯钻进的方法, 不要采取加大钻压的方法。
(4) 钻进软岩层使用肋骨式钻头、加大了外径的岩芯管和内径与绳索取芯钻杆一致的钻铤, 实施孔底加压钻进。
(5) 使用可在绳索取芯钻杆内测量钻孔顶角和方位角的高精度钻孔测斜仪, 每天至少测量一次, 一旦超差就及时实施纠斜钻进, 保证各孔段的顶角值和方位角值在限定的范围内。
(6) 打斜直孔时钻孔方位角偏差易超过质量要求, 根据本矿区的经验设计施工初级定下孔。
2 提高钻探效率的措施
在保证钻探质量的基础上进一步提高钻探效率, 重点要从技术方法选择、设备的选用、生产管理上去考虑, 既要提高钻进时的小时效率、又要提高纯钻进时间利用率。
(1) 打浅孔宜使用履带式钻机, 减少移孔搬迁时间。打深孔宜使用立轴式钻机和尽可能高的钻塔, 减少每次提下钻的时间及保证处理事故的能力。
(2) 绳索取芯钻杆的丝扣部位要做调质处理, 以增强其抗扭断能力, 减少钻杆折断的机会。绳索取芯钻杆接头的外表面要镀铬, 以减小钻杆回转时的阻力和减少提钻时的松扣时间。
(3) 使用立轴式钻机时, 配用液压夹持器, 实现提下钻时快速加持钻杆并杜绝跑钻事故的发生。
(4) 使用立轴式钻机施工垂直孔时, 配用动力钳拧卸钻杆, 减少拧卸时间和避免人力拧卸钻杆而夹扁钻杆和大锤敲击钻杆。
(6) 增加冲洗液沉淀池的数量, 尽可能实施绳索取芯液动锤钻进, 以便提高回次进尺长度和小时效率。
(7) 钻场内各规格的绳索取芯钻具内管总成至少要各配置3套, 停止钻进上提内管总成至地面后立即下入另外一套内管总成, 然后对上主动钻杆, 启动泥浆泵, 泵送冲洗液, 加速内管总成下行到位。
(8) 使用金刚石品质较高、胎体中工作层较高的孕镶金刚石钻头, 提高钻头的工作寿命, 减少提钻次数。
(9) 选用胎体硬度、金刚石浓度与岩石相适应的金刚石钻头, 提高小时效率。
(10) 金刚石钻头和扩孔器排队使用, 避免下钻时钻具下不到底而扫孔。
(11) 当孔壁不坍塌、不掉块时, 根据孔内钻杆的数量, 尽可能以较大的速度提下钻, 将提下钻总用时降低。
(12) 钻孔内有易坍塌层段, 提下钻时外管总成内不能装有内管总成, 避免产生强烈的抽吸或水压作用, 造成孔壁坍塌。
(13) 在提下钻或提下内管总成时, 检修泥浆泵及其他暂停运转设备, 清理水源箱中沉淀的岩屑。
(14) 配备在无水位钻孔内放送内管总成且内管总成到位后能自动脱钩的打捞器, 以便在无水位钻孔内也能实施绳索取芯液动锤钻进, 提高低转速条件下的小时效率。
(15) 在卵砾石层厚较大且无地下涌水的条件下, 使用气动潜孔锤钻具, 快速钻穿该层。
(16) 钻进漏失严重地层时, 若供水不足, 采用气水混合介质冲孔, 实施绳索取芯钻进或绳索取芯气动潜孔锤钻进, 减少等水停待时间和免除堵漏时间。
(17) 钻进遇水易坍塌或膨胀缩经地层时, 采用高气液比的气水混合介质冲孔, 实施绳索取芯钻进或绳索取芯气动潜孔锤钻进, 避免因冲洗液使用不当而造成的孔壁坍塌。
(18) 配备液压割管器和可退式捞矛, 取代反丝钻杆, 减少处理钻杆折断、埋钻和烧钻事故的时间。
3 降低钻探成本的措施
提高了钻探施工效率, 就可降低钻探成本, 另外还需采取其他一些措施进一步降低钻探成本。
(1) 施工浅孔或钻孔的上部孔段时采用空气反循环连续取样钻探技术, 以缩短勘探周期, 降低单位进尺的成本。
(2) 钻进轻微和中等漏失地层时, 使用泡沫泥浆或充气泥浆, 减少泥浆的漏失量。
(3) 钻孔较深, 变径次数较多时, 最后一级套管用绳索取芯钻杆代替, 并采取一定措施确保终孔后基岩内所下入的钻杆和套管能够起拔。
(4) 配用一台小功率的柴油发电机组, 其提供的电力可满足绳索取芯绞车和钻场照明的需要。在停止钻进提下内管总成时, 将其他提供动力的柴油机关停, 启动该小功率的柴油发电机组, 为绳索取芯绞车和钻场照明供电, 钻进或提下钻时, 关停该小功率的柴油发电机组, 以之减少总的柴油消耗量。
结语
目前, 多数地质勘查单位在进行钻探工程施工中只使用非低密度介质的冲洗液冲孔, 不使用低密度介质冲孔;只采用回转钻进技术, 不采用冲击回转钻进技术。在钻进复杂地层时不采用新技术会影响钻探质量和效率的进一步提高。因此, 有必要多方面努力来推动新技术的开发和应用。在此笔者提出如下建议。
(1) 行业主管部门在制定钻探资质标准时, 将推广应用冲击回转钻探和多工艺空气钻探技术需要的设备和机具及特殊取芯工具等列为要求的必有装备。
(2) 地质勘查设计不能只提钻探质量要求, 还应增加钻探工艺和质量保证方面的内容。
(3) 地质勘查项目的监理工作要有懂钻探技术的工程师参加, 加强钻探过程质量控制。
(4) 省局及省局级公司要指导地勘单位进行钻探新技术、新工艺的开发应用, 并将钻探新技术、新工艺的开发应用作为考核地勘单位工作成绩的一项内容。
(5) 地勘单位要增加应用新技术所需的设备和器具, 以便高质量、高效率完成复杂地层内的钻探工程, 从而增强自身的市场竞争力。
参考文献
[1]DZ/T0227-2010地质岩心钻探规程[S].
[2]冯常英, 刘殿有, 皮微微, 等.空气反循环连续取样在含金砾岩钻探中的应用[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2016, 43 (2) :48-52.
[3]苗晓晓, 叶兰肃, 孙天, 等.SSD-96型绳索取心安全打捞输送器的研制与应用[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2016, 43 (4) :68-71.
[4]曹学斌, 王学民, 何玉云, 等.SYZX96型绳索取心液动锤在甘肃李坝金矿复杂地层中的应用及效果[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2016, 43 (6) :30-33.
[5]吴景华, 网文臣, 谢俊革, 等.绳索取心钻进技术在非金属矿产资源勘探中遇到的问题与对策[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2017, 44 (2) :43-48.
