復(fù)雜地層金剛石繩索取芯鉆進(jìn)的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施

　　隨著金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)的推廣，在易塌、易漏、易斜和難取心等地層的鉆進(jìn)工作量也相應(yīng)增加。顯然，研究在這些復(fù)雜條件下的鉆進(jìn)技術(shù)措施，對(duì)擴(kuò)大繩索取心鉆進(jìn)的使用范圍，有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　1、鉆進(jìn)塌、縮、漏等雜地層
　　繩索取心鉆進(jìn)遇到松散破碎、膠結(jié)差或吸水膨脹的水敏地層時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泵壓升高，排粉難，孔壁失穩(wěn)和鉆桿折斷等現(xiàn)象，要突破復(fù)雜地層的難關(guān)，筆者認(rèn)為必須采取下列綜合措施：
　　1.1采用多級(jí)口徑和多種鉆進(jìn)方法：根據(jù)巖層的復(fù)雜程度和孔深情況，在確定鉆孔結(jié)構(gòu)時(shí)，上部可以適當(dāng)增大鉆孔直徑到91或110mm，采用合金鉆頭鉆進(jìn)，然后下人必要的技術(shù)套管，換φ75mm繩索取心鉆具通過復(fù)雜層。當(dāng)鉆孔較深，地層又穩(wěn)定，則可用φ60（或φ59）繩索取心鉆具鉆至終孔。
　　如果上部地層條件允許，也可考慮采用無巖心鉆進(jìn)．這樣做可提高純鉆時(shí)間利用率，提高臺(tái)效。有利于快速通過復(fù)雜層，縮短施工周期，降低鉆探費(fèi)用。
　　這種多徑成孔的結(jié)構(gòu)，既可發(fā)揮上部地層用合金鉆進(jìn)或無巖心鉆進(jìn)的優(yōu)越性，又可避免用單一小口徑繩鉆鉆進(jìn)難以達(dá)到地質(zhì)要求和設(shè)計(jì)孔深等問題。
　　1.2采用超徑鉆頭，適當(dāng)增大鉆具與孔壁間隙。如正規(guī)的S75繩鉆鉆具，其鉆頭外徑為φ75mm，擴(kuò)孔器外徑為φ75.5mm，外管為φ73mm。這樣，擴(kuò)孔器與外管問的間隙只有1.25mm，考慮實(shí)際情況，可能增大到2mm左右。間隙太小，在復(fù)雜孔段就容易出現(xiàn)排粉困難、泵壓高和孔壁失穩(wěn)等情況。這時(shí)若將鉆頭外徑增大2～2.5mm，則鉆頭直徑相應(yīng)為φ77～φ77.5mm，擴(kuò)孔器外徑為φ77.5～φ78mm。這樣，擴(kuò)孔器外徑與外管間隙可蟬大到2.25～2.5mm，實(shí)際情況還可能增大到3～3.5mm．鉆孔環(huán)狀間隙在鉆桿部分則更大一些，間隙加大以后，上述—系列問題，就能得到較好地解決。
　　1.3采用超低固相泥漿鉆進(jìn)：當(dāng)前繩鉆在復(fù)雜層鉆進(jìn)時(shí)，一般使用無固相或低固相鉆井液。無固相鉆井液雖有許多優(yōu)點(diǎn)，但通過幾年來的實(shí)踐，也暴露一些問題，如巖粉吸附嚴(yán)重，凈化不及時(shí)就會(huì)變成巖粉漿，另外失水大，對(duì)水敏性地層護(hù)壁不利，低固相泥漿性能較穩(wěn)定，容易控制，但凈化措施跟不上，容易在鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢，影響內(nèi)管打撈，巖粉過多對(duì)鉆頭工作壽命也不利。我們?cè)谑褂美K鉆時(shí)就有這個(gè)教訓(xùn)。開始使用PHP—KHm無固桐沖洗液，鉆遇水敏性千枚巖后，接連幾個(gè)鉆孔都出現(xiàn)孔內(nèi)巖粉多、鉆桿折斷等事故。后來換用PHP-KHm超低固相泥漿，配合正確選擇鉆頭，加大環(huán)狀間隙等措施，孔內(nèi)事故大大減少，臺(tái)月效率顯著提高。采用超低固相泥漿鉆進(jìn)時(shí)，還可加入0.1～0.3%的潤(rùn)滑劑，以保證金剛石鉆進(jìn)開高速的需要。
　　1.4采用瞬凝水泥“干法”堵漏：在處理鉆孔沖洗液漏失時(shí)，最常用的方法之用水泥漿堵漏。但一般用泵送方法灌水泥漿時(shí)，由于不可避免地受孔內(nèi)沖洗液稀釋的影響，使水泥漿水灰比增加，凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，強(qiáng)度下降，使堵漏效果受到嚴(yán)重影響，有時(shí)甚至全部漏失，而導(dǎo)致堵漏失敗。在小口徑鉆孔中，由于環(huán)狀間隙小，用泵送水泥漿堵漏時(shí)，還容易蹩漏地層，或提鉆時(shí)造成抽吸作用，堵漏效果更差。
　　為了克服上述缺點(diǎn)，當(dāng)前國(guó)外推廣速凝干粉水泥堵漏。使用時(shí)將干水泥用工具送到孔內(nèi)漏失段，然后開泵送水，將水泥擠出，并用相應(yīng)的工具就地進(jìn)行加工處理。
　　2、提高難取心地層采取率的措施
　　一般說來，巖心采取率是隨著地層復(fù)雜程度的增加而下降的，盡管繩索取心鉆具有利于提高巖礦心采取率，但在松散破碎或膠結(jié)性差的巖層，由于沖洗液的不斷沖洗，巖心破碎成巖塊，進(jìn)入巖心管后可能卡在某一位置而影響巖心進(jìn)入，于是巖心被磨碎，而經(jīng)過環(huán)狀間隙被排走，使巖心采取率降低。此外，在提撈內(nèi)管過程中，管內(nèi)松散細(xì)小顆粒組成的巖心，有從管底脫落的危險(xiǎn)，也使采取率降低。
　　要園滿地解決難采心地層的采取率問題，應(yīng)從完善繩索取心鉆具的結(jié)構(gòu)，選用適合于復(fù)雜條件下的金剛石鉆頭，使用優(yōu)質(zhì)沖洗液等多方面來考慮。
　　從完善鉆具結(jié)構(gòu)來看，首先要防止巖礦心堵塞內(nèi)管或卡簧，其次要改善巖礦心在內(nèi)管的儲(chǔ)存條件。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這方面的措施有如下幾點(diǎn)：
　?。?）用鍍鉻的方法增加內(nèi)管內(nèi)表面的硬度和光潔度，這樣可減少與巖心接觸面的摩擦力。
　?。?）在內(nèi)管中裝上噴射式裝置和水力振動(dòng)器，以防止巖礦心自卡。
　　（3）設(shè)計(jì)特制的巖心提取器，使卡簧的延長(zhǎng)部分，對(duì)內(nèi)管中的巖心起到良好的導(dǎo)向作用，防止巖心碎塊阻塞和卡塞。
　?。?）為了在巖心管內(nèi)保留住巖石碎屑，巖心提取器上裝彈片系統(tǒng)，在提取時(shí)，完全堵住內(nèi)管，以防巖心從巖心管內(nèi)脫落。
　?。?）增加巖心自堵信號(hào)裝置，當(dāng)巖心自堵或巖心充滿內(nèi)管時(shí)，沖洗孔限關(guān)閉，使地面泵壓表壓力瞬時(shí)增高。
　　（6）采用半合管、三層管和內(nèi)管超前的繩索取心鉆具，以獲得與地層結(jié)構(gòu)大致相同的巖礦心。
　　在松敞、未膠結(jié)的地層鉆進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)證明，用雙錐形階梯式金剛石鉆頭鉆進(jìn)，效果最好。這種鉆頭端部半徑小，內(nèi)保徑部分短，鉆頭外面切有“泄水孔”，使大部分沖洗液直達(dá)鉆頭底部。這種鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)可減少磨碎巖心和沖洗液沖壞巖心的危險(xiǎn)．也可選用多階梯形鉆頭，這種鉆頭在巖心破碎時(shí)能保證順利鉆進(jìn)，有利于提高鉆速。
　　3、防止鉆孔彎曲的措施
　　在鉆進(jìn)中當(dāng)遇到復(fù)蓋層，軟硬互層、裂隙、節(jié)理、片理或?qū)永戆l(fā)育和溶洞層時(shí)，小口徑繩索取心鉆進(jìn)也會(huì)發(fā)生鉆孔彎曲的現(xiàn)象。為了順利通過這些地層，除采取如安裝、換徑、操作等常規(guī)防斜措施外，關(guān)鍵是要選擇合理的鉆具結(jié)構(gòu)、保持鉆具在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定性．同時(shí)還應(yīng)有完善的工藝措施，如采用防斜鉆頭，控制鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)，限制鉆速等。
　　結(jié)束語
　　復(fù)雜條件下的繩索取心鉆進(jìn)，由于地層因素的影響，不可避免地會(huì)給施工帶來一些困難。但是如能正確選擇鉆孔結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增大環(huán)空間隙、采用超低固相泥漿和新的護(hù)堵材料與工藝、完善繩鉆結(jié)構(gòu)，下部鉆具組合合理，是有可能順利通過復(fù)雜層的。
　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)繩鉆技術(shù)正處在一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，繩鉆使用范圍和鉆進(jìn)深度不斷增加。及時(shí)制定出相應(yīng)的通過復(fù)雜層的對(duì)策和完善的技術(shù)措施，對(duì)于加速繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，具有重大意義。