李洪鶴

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六七大隊(duì)，江西 九江 332000）

隨著人類(lèi)對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用，淺層的礦產(chǎn)資源已經(jīng)開(kāi)發(fā)殆盡，為了探明礦產(chǎn)資源的在地殼中的分布及儲(chǔ)量，巖心鉆探被越來(lái)越多地應(yīng)用到固體礦產(chǎn)勘查中，深孔鉆探對(duì)鉆進(jìn)工藝有著較高要求，為了保證鉆進(jìn)的正常進(jìn)行，首要任務(wù)是必須做好鉆孔的護(hù)壁防塌工作。

1 巖心鉆探中與沖洗液有關(guān)的常見(jiàn)問(wèn)題

（1）復(fù)雜地層的孔壁穩(wěn)定問(wèn)題。在深孔鉆探過(guò)程中常常遇到不同類(lèi)型的復(fù)雜地層，例如水敏性地層（分散性地層、膨脹性地層）、坍塌掉塊地層、破碎松散地層等等，在這些地層中施工時(shí)保持孔壁的穩(wěn)定比較困難，而且容易引起孔壁坍塌、擴(kuò)徑或縮徑等一系列的孔內(nèi)復(fù)雜事故。

（2）回轉(zhuǎn)阻力大。隨著鉆探深度的增加和孔內(nèi)鉆桿的加長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致摩擦阻力增加，鉆機(jī)負(fù)荷加大，鉆桿磨損也加快，很難通過(guò)轉(zhuǎn)速的提高來(lái)適應(yīng)金剛石鉆進(jìn)的要求，還容易發(fā)生鉆桿斷裂等孔內(nèi)事故。

（3）漏失問(wèn)題。漏失問(wèn)題是復(fù)雜地層鉆探中經(jīng)常遇到的一種較為難處理的問(wèn)題，對(duì)一般滲透性漏失處理較容易，當(dāng)漏失情況嚴(yán)重時(shí)，處理難度也會(huì)相應(yīng)增加。

（4）粘附卡鉆問(wèn)題。因?yàn)槔K索取心鉆進(jìn)鉆桿與孔壁之間的空隙較小，而鉆桿又與孔壁接觸的面積較大，如果沖洗液處理不當(dāng)，發(fā)生泥皮厚度過(guò)大或無(wú)法有效抑制水敏性地層吸水膨脹等問(wèn)題，都容易導(dǎo)致粘附卡鉆的問(wèn)題。

（5）繩索取心鉆進(jìn)工藝方面的問(wèn)題。采用繩索取心鉆進(jìn)時(shí)，因鉆桿和孔的間隙較小，如果沖洗液固相含量高且流變性能差，將導(dǎo)致繩索取心鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢，并引發(fā)較高的環(huán)空壓力，壓裂地層造成漏失，或因?yàn)檩^大的壓力波動(dòng)，造成孔壁的不穩(wěn)定[1]。

2 巖心鉆探對(duì)沖洗液的要求

沖洗液的選擇及使用對(duì)巖心鉆探工作的順利進(jìn)行起到了非常重要的作用，鉆進(jìn)過(guò)程中，沖洗液的使用是必不可少的，為了取得最好的鉆探效果，需要對(duì)沖洗液的潤(rùn)滑性能、護(hù)壁性能、避免鉆具結(jié)垢等幾方面進(jìn)行考慮[2]。擁有良好潤(rùn)滑作用的沖洗液通常黏附系數(shù)比較小，能夠有效降低回轉(zhuǎn)阻力和摩擦阻力，有效防止卡鉆和粘附現(xiàn)象的出現(xiàn)，既能節(jié)省施工材料和動(dòng)力的損耗，還能有效提高鉆具的壽命。而擁有良好護(hù)壁效果的沖洗液能夠起到吸附和粘結(jié)孔壁的作用，此外還具有較低的濾失量和較強(qiáng)的造壁性能。在鉆孔中使用這種沖洗液時(shí)，孔壁會(huì)出現(xiàn)薄泥皮，薄泥皮具有很好的韌性，能夠很好地確?？妆诘姆€(wěn)定性。但如果鉆具出現(xiàn)了結(jié)垢的問(wèn)題，就會(huì)對(duì)內(nèi)管打撈產(chǎn)生很大的影響，所以在選用沖洗液時(shí)，要選擇防結(jié)垢性能好的。

通常防結(jié)垢性能好的沖洗液都具有良好的流變性和分散性。除了上述的幾種作用外，沖洗液還具有冷卻鉆頭、清理孔底和攜帶巖粉的作用。

3 水泥注漿護(hù)壁的原理和方法

當(dāng)鉆孔遇到卵石礫層、破碎帶、大裂隙、溶洞、厚砂層，用泥漿難以護(hù)壁堵漏時(shí)，即應(yīng)采用水泥等固結(jié)材料進(jìn)行護(hù)壁堵漏。

用水泥漿進(jìn)行護(hù)壁堵漏是將水泥漿注入鉆孔內(nèi)，并使其進(jìn)入所封堵和護(hù)壁的孔段漏失層裂隙、孔洞的坍塌部位，利用水泥漿的凝固硬化作用將其堵塞并與巖層膠結(jié)為一整體。這時(shí)，在工藝上需要停止鉆進(jìn)，從孔內(nèi)提出鉆具，再向孔內(nèi)灌注水泥漿液，讓漿液沿著破碎巖層的縫隙滲擠、填充，將碎裂的巖石塊膠結(jié)起來(lái)，使之形成一個(gè)整體，待水泥漿液滲擠、充填到地層空隙中并凝固復(fù)雜地層后，再重新下入鉆具掃孔鉆進(jìn)成孔。

作為護(hù)壁用漿液，水泥一般為32.5-42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，加入清潔淡水?dāng)嚢?，其溫度一般不要超過(guò)30oC，水泥漿的水灰比一般不超過(guò)0.5，氣溫低時(shí)選擇低值，氣溫高時(shí)選擇高值，為增加水泥漿液的早期強(qiáng)度及流動(dòng)性，一般要加入0.5%的食鹽和0.3%～0.5%的三乙醇胺。

4 巖心鉆探水泥注漿護(hù)壁防塌對(duì)策

通過(guò)水泥注漿來(lái)進(jìn)行鉆孔的護(hù)壁防塌工作，通常需要在注漿前、注漿過(guò)程中和注漿之后三個(gè)階段采取一定的措施，保證最后的護(hù)壁防塌效果。在進(jìn)行水泥注漿之前，堅(jiān)持進(jìn)行沖孔，并掃孔到底，保證巖屑被清理干凈。此外在注漿之前最重要的就是，施工人員要在鉆孔內(nèi)壓入適量的水，通過(guò)分析水的漏失量來(lái)決定注漿量、注漿泵的揚(yáng)程和水泥漿的濃度等。

在進(jìn)行水泥注漿之前，要將鉆具提出鉆孔，并保證鉆桿距離鉆孔底部30公分，按照規(guī)定合理安置注漿設(shè)備。在進(jìn)行水泥注漿之前，要先在鉆孔內(nèi)注入一定量的清水，然后再進(jìn)行水泥注漿。需要注意的是水泥漿液的濃度要從稀到濃，循序漸進(jìn)。在注漿開(kāi)始后，要時(shí)刻觀察注漿壓力表的數(shù)值上升情況，如果數(shù)值上升緩慢，則說(shuō)明受注層可注性好，并且水泥漿液流通順暢。但如果出現(xiàn)壓力值上升速度過(guò)慢，甚至根本不上升時(shí)，這時(shí)就說(shuō)明受注層內(nèi)的裂縫較大，施工人員應(yīng)提高水泥漿液濃度，保證壓力值的正常上升。而當(dāng)出現(xiàn)壓力值急劇上升時(shí)，就可能是出現(xiàn)了堵管問(wèn)題，或者是受注層的裂縫較小，此時(shí)施工人員應(yīng)該停止注漿工作，排查壓力值急劇上升的原因，解決問(wèn)題后再繼續(xù)進(jìn)行注漿。當(dāng)壓力值達(dá)到了注漿設(shè)計(jì)值時(shí)，就可以結(jié)束注漿了。在注漿結(jié)束之前，可以將適量的請(qǐng)示注入到鉆孔中，達(dá)到清洗注漿鉆桿的目的。根據(jù)注漿鉆桿的容量確定清水的使用量，需要保證將水泥漿液全部注入巖層。

在注漿結(jié)束之后，施工人員要將注漿設(shè)備拆除干凈，在進(jìn)行拆除的時(shí)候，要保證注漿壓力表為零時(shí)才能進(jìn)行。在拆除注漿設(shè)備，并將其提出鉆孔后，需靜待注漿凝固。在對(duì)水泥漿進(jìn)行養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后，才可以進(jìn)行掃孔工作。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的時(shí)候，要注意時(shí)間的掌控，如果養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)使初凝強(qiáng)度過(guò)高，發(fā)生掃孔偏移而影響鉆進(jìn)。

而如果養(yǎng)護(hù)時(shí)間過(guò)短，水泥的初凝強(qiáng)度不夠，使護(hù)壁防塌效果大打折扣。在掃孔之后，就可以進(jìn)行壓水試驗(yàn)了，如果返水情況正常，就說(shuō)明注漿工作成功，反之就需要重新注漿，直到返水成功。

5 結(jié)語(yǔ)

作為護(hù)壁防塌漿液，水泥具有貨源廣、成本低、無(wú)毒、使用方便、利于孔內(nèi)灌注等優(yōu)點(diǎn)，所以目前仍然被廣泛用作鉆孔護(hù)壁堵漏的固結(jié)材料。

使用水泥漿液進(jìn)行護(hù)壁防塌灌注工藝簡(jiǎn)單，施工現(xiàn)場(chǎng)易于操作，應(yīng)用得當(dāng)往往能起到較好的護(hù)壁堵漏效果，在鉆進(jìn)破碎地層時(shí)仍值得我們好好運(yùn)用。