西藏尼木县白容岗讲铜钼矿钻探工程施工交流
时间：2023-06-28 08:25:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
向文斌
（四川华锋钻探工程有限责任公司，四川 成都 610000）
1.1 矿区地质简介
岗讲铜矿区包括岗讲、白容2 个铜矿点，近年来，通过地表地质测量和钻探岩芯观测研究，认为岗讲铜矿区是以岗讲铜矿床为中心的斑岩型铜矿，在相邻分布的矿床(点)中，岗讲铜矿床受剥蚀程度相对较浅，矿体保存较好，区域成矿背景矿区位于冈底斯斑岩铜矿带东段尼木矿集区，属雅鲁藏布江缝合带北侧冈底斯火山—岩浆弧EW 构造带与念青唐古拉NE-近SN 向构造带的交汇部位，区内及周边已发现厅宫、冲江、岗讲、白容大型—超大型铜矿床和夏庆、渡布曲、绒岗蒙等矿点。地层岩石主体由安山质弧火山岩和白垩纪—新近纪花岗岩基构成，弧火山岩属安山岩—英安岩—流纹岩系列，为一套中酸性的钙碱性火山岩。主要侵入岩为燕山晚期(130Ma～73Ma)的花岗岩基，喜山期(60Ma～20Ma)中酸性小岩体星罗棋布，并有同源次火山脉岩相伴产出。
1.2 工程要求
（1）工程地点：西藏尼木县麻江乡白容矿区。
（2）工作量：钻孔3个共2951.00m。
（3）钻孔设计见表1。
表1 钻孔设计
（4）终孔孔径不小于∅75mm，岩矿芯采取、钻孔弯曲等6项钻探质量严格按照岩芯钻探规程执行。
1.3 钻探施工难度大
（1）地质因素：地层破碎、裂隙发育，掉块、漏失严重，绳钻易堵芯，钻杆磨损大，裂隙水锈破裂明显(见岩芯图1、图2）。
图1 上部岩芯
图2 下部岩芯
（2）其他因素：早晚有下雪现象，夏季气温3℃～-3℃左右、海拔高、山体常年为冻土，场地修建难度大，机台钻机距离远搬迁难度大。见图3、图4。
图3 现场施工图
图4 道路修建图
2.1 设备配置及其参数（见表2、表3、表4）
表2 钻机的性能参数
表4 其它设备的性能参数
2.2 钻孔结构
地层较复杂，为了保证施工顺利施工，提高效率，在钻孔结构的设计上，主要遵循在钻机的工作能力范围内大口径钻具尽量多钻进原则，能将上部覆盖层、松散破碎地层和裂隙发育的漏失地层隔开。采用多级口径钻进的方法施钻，PW 开孔至20m 左右座管，换PQ钻进到140m左右座管将松散破碎段隔开，换HQ口径施工到500m 左右座管，换成NQ 口径然后钻进至终孔。
2.3 钻进方法和钻进参数
钻进方法：金刚石绳索取芯回转钻进为主，合金跟管为辅。
钻头的选择：该矿区的地层主要为二长花岗岩和石英斑岩等，岩石硬，可钻性级别为7～8级；
研磨性弱，研磨指标在5～20mg，极易造成钻头不出刃。
钻进参数：根据设备能力和地层情况采用合理的钻压、转速、泵量，以取得最佳的钻进效率和经济效益。金刚石绳索取芯钻进参数见表5。
表5 金刚石绳索取芯钻进参数
2.4 冲洗液的配置
冲洗液的选用上遵循经济合理的原则，在能够保证钻孔安全正常的情况下，冲洗液配方尽可能地减少材料用量。
（1）风化破碎层中钻进，冲洗液性能主要考虑维护孔壁稳定，提高岩芯采取、携带岩粉等作用。矿区实际应用配方：3%膨润土+0.8%纯碱+0.2%～0.5%羧甲基纤维素+0.5%～1%植物胶+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800万分子)。泥浆性能参数：粘度25～30s、比重1.05～1.08g/cm3、失水量12～15mL。
（2）较破碎地层，冲洗液性能主要考虑护壁，提高岩芯采取质量，加强润滑减阻，减少岩芯堵塞，提高单回次钻进米数。采用低固相冲洗液，应用配方：1.5%～3%膨润土+0.2%～0.5%羧甲基纤维素钠+0.03%聚丙烯酰胺PHP(800万分子)，泥浆性能参数：粘度20～25s、比重1.02～1.05g/cm3、失水量15～20mL。
（3）较完整地层，冲洗液性能主要考虑润滑减阻，携带岩粉等作用，采用无固相冲洗液，应用配方：0.2%～0.5%羧甲基纤维素钠+0.03%聚丙烯酰胺酰胺PHP(800万分子)。泥浆性能参数：粘度20～25，比重1.02～1.03g/cm3、全失水。
3.1 护壁堵漏
该矿区在钻进过程中漏失现象，采用了以下方法进行堵漏：
（1）对于小裂隙漏失的孔段，用801 堵漏剂和适量钠土添加到冲洗液中进行随钻堵漏。
（2）对于大裂隙漏失的，用803 堵漏剂+高粘纤维素+适量钠土+（100g）聚丙烯酰胺+马粪搅拌成粘糊状，直接倒入孔内，用稠泥浆将之压入孔底，使其挤压到裂隙中达到堵漏的效果。
（3）若上述堵漏无效的话，还可用进口堵漏剂Aus-Plug+803 堵漏剂+高粘纤维素进行堵漏，预先将进口堵漏剂用清水浸泡30～60s，倒入孔内，再倒入803堵漏剂，用稠泥浆压下，扫孔将堵漏材料压入裂隙中。
（4）堵漏过后待堵漏材料进入裂隙上部20～30m时应停机一段时间，待堵漏材料通过漏失部位沉淀达到一定强度后再扫通孔眼，开始低速低压扫孔，避免扰动未完全稳定的堵漏材料，影响堵漏效果。
3.2 掉块事故处理及其预防
3.2.1 掉块的处理及预防
此矿区中，钻孔BZK010上部破碎层出现了较严重的掉块现象，影响工程进度。对于掉块现象处理方法及预防措施如下。
处理方法：
（1）提高钻井液的性能，加大其护壁效果。
（2）提钻避让，有探头石掉块现象时，经过处理不能很好地解决问题的，将钻具提离掉块孔段，进行避让，让探头石落入孔底。
（3）来回提拉扫孔，在掉块的孔段来回提拉扫孔，将孔壁上松散容易掉的岩石扫落，使孔壁保持干净。
（4）在容易掉块的孔段，控制钻进时转速及钻压，减少对孔壁的扰动。
（5）选用优质冲洗液，提高冲洗液的护壁堵漏效果。
预防措施：
（1）所下的PW、PQ 套管将上部松散的砾石层、风化层隔开，避免钻具钻杆的扰动造成上部掉块。
（2）在钻进破碎层时，转速及钻压不宜过高，过高容易造成钻杆在孔内震动大，对孔壁的扰动较强，从而造成掉块。
（3）及时监测冲洗液性能，保持冲洗液性能的稳定性。
（4）钻至复杂地层时冲洗液选择要适宜。
（5）出现掉块后，应及时处理，不能放任不管，容易诱发更大的事故发生。
3.2.2 钻杆脱扣跑钻事故的处理
由于钻杆丝扣处整体磨损较严重，在施工BZKOO6 钻孔的起下钻过程中出现了多次脱扣跑钻事故。处理过程如下。
（1）出现脱扣跑管事故后，先将上部钻杆升起，计算脱扣位置及井内事故头的位置，判断井内钻杆情况，更换下部丝扣不好的钻杆，用捞矛进行捞取。
（2）在捞矛快要接近事故头时，进行井内钻杆称重，以便在捞取到井内钻杆后进行重量比较，判断捞取的大概数量。
（3）将捞矛缓慢地接触事故头，综合捞矛长度，查看机上余尺的变化，判断捞矛是否进入事故钻杆内，以及判断井内事故钻杆是否错位。
（4）用管钳人工反转上部钻杆2 圈，使捞矛卡瓦进入卡紧状态，缓慢提升，时刻注意扭矩表的变化，扭矩在原来的基础上增加，说明捞矛已经捞到井内事故钻杆并卡紧，通过比较判断捞取的大概数量。
（5）在提升过程中，严禁快速旋转钻杆，严禁猛提猛放，防止捞矛或下部捞起钻杆脱扣形成二次跑管。
（6）经过多次捞取，将井内钻杆及钻具全部提升，有几根钻杆扣与扣之间形成岔口。
（7）如果事故头变形，捞矛不能进入事故钻杆中，还必须进行事故头的消磨，再进行捞取。
事故的预防措施如下：
（1）在钻进破碎地层时，缩短回次进尺，若遇异常，立即提钻检查。
（2）检查钻杆，丝扣不好的及时更换，严禁将丝扣不好的钻杆降至井内。
（3）严格遵守《岩心钻探安全操作规程》，严禁强拉强放。
（4）起下钻平稳，遇卡以下放为主，严禁强起硬拔。
（5）钻具在裸眼孔段，一般静停不超过5min。
（6）钻杆在降下过程中丝扣必须紧牢。
（7）加强日常泥浆的维护与管理。
4.1 钻孔质量
4.1.1 岩芯采取率
钻探生产中岩芯采取率是衡量钻探质量的一个重要指标。3 个钻孔合计进尺2951m，岩芯采取率达到99.8%。提高岩矿芯的采取率主要注意以下几个方面。
（1）对于表土层、松软风化层、冻土层等地层采用减小泵量、钻压及钻速，减少冲洗液对岩芯的冲刷，防止岩芯被搅碎及重复破碎。
（2）对于破碎层，冲洗液性能主要解决护壁问题，减少破碎掉块造成的钻具震动或多次提钻对岩芯的重复破碎。
（3）采用合适的钻头级配，减少回次钻进时间，也就减少了岩矿芯在岩芯管内的自磨时间。
（4）不同地层采用不同的冲洗液配方，保证降低冲洗液成本的同时，使冲洗液达到护壁、保芯的作用。
4.1.2 钻孔弯曲度的控制
由于该矿区地层复杂，一旦钻进参数不合理易造成钻孔的倾斜偏差，达不质量指标。对于这类地层采取以下措施控制钻孔的弯曲。
（1）钻机安装在结实的地基上，避免钻进前期钻机沉降造成的钻孔弯曲。
钻机安装倾角、方位角校正一定要准确，开孔钻进控制在轴心位置。
（2）转速及钻压要适中，不宜过大，在软硬不均的地层中，钻压过大最易引起钻孔的弯曲。
（3）在接触孔底时，将钻压及转速控制在较小的范围，进尺1～2cm 以后，再提高转速及钻压到合适的范围。
（4）在规定的孔段及时测斜，发现钻孔有偏差的及时进行钻孔导正。
4.1.3 简易水文观测
严格按设计要求，及时观测水位记录于班报表中。
4.1.4 校正孔深
丈量钻具严格按照规程要求，每隔50m进行校正。
4.1.5 封孔
按照规程要求及甲方测井结果做封孔设计，最后做好井口指示标记。
4.2 经济效果
与前期的钻探施工比较，钻探成本增加有三个因素。
（1）油料消耗增加，因素是地层硬，回次进尺时间长，动力头转速较高，发动机转速相对较大。
（2）钻头消耗超标，前期准备工作不足，钻头是按照以往施工经验进行计划，但是地层变化明显，出现不匹配，使用寿命短，消耗快，钻头平均寿命在30m左右。为选取合理的钻头，提高钻进效率，尝试使用不同厂家的钻头，造成钻头超标，钻头平均进尺在50m左右。
（3）由于地方的特殊性，物资的匮乏性，物价偏高，给整个施工成本增加费用。
虽然整个矿区施工条件难度大，挖机修筑道路艰巨，周期长，费用高，但从整体宏观来看，台月效率达到983.7m，岩芯采取率达到99.8%，钻孔均为优质孔，结果较为理想。
5.1 施工现场安全环保技术措施
5.1.1 加强现场安全生产管理工作
对矿区全员进行安全生产“三级教育”，教育培训合格后，方可上岗。根据矿区勘查区域的实际情况及时总结更新各类危险源，制定落实防范措施确保员工的健康和安全。
5.1.2 强化施工现场安全隐患排查治理工作
（1）每周一定期召开安全生产例会，通过例会的模式沟通发现施工中的不安全因素，并及时安排人员进行处理。
（2）矿区员工在组织设备搬迁和平时工作中必须严禁“三违”（违章指挥，违章操作，违反劳动纪律），杜绝事故发生。
5.1.3 加强搞好车辆安全工作
车辆必须每天检查，定时保养，确保车辆安全，在复杂天气、路段，坚决杜绝冒险行驶。
5.1.4 加大安全生产保障制度的投入
为确保矿区安全生产，资金和人力物力要落实到位，满足法律、法规、规章、国家标准和行业标准规定的安全生产条件的需要，预防、减少生产安全事故和职业危害，结合实际情况，制定并完善安全生产投入保障制度。
5.1.5 加强安全生产应急管理工作
为进一步提升应急救援能力，矿区建立健全矿区安全生产应急管理机构，健全应急预案体系。定期开展预案演练，提高全员对突发事故的应急处置、自救互救能力
5.1.6 增加医药以及常用配件的供给
在矿区施工地应该准备足够的感冒药、高原药、外伤处理药物、急救包等，作为前提优质、快速解决一些小问题，机台备用配件应该充足。
5.1.7 紧急情况程序
（1）确认并确保救助人员安全。
（2）用急救药品进行急救（包括但不限于烧伤处理和人工呼吸）。
（3）若伤者所需急救已超出急救包的处理范围，应及时与当地救援机构（组织）联系。
（4）启动应急救援预案。
5.2 文明环保施工措施
（1）尊重勘查区所在地的风俗传统和宗教信仰，与当地居民和睦相处，妥善处理各项事宜，避免产生矛盾。
（2）矿区施工严格按照国家、行业以及业主的相关安全文明生产的各项规定、制度进行施工，落实安全设施、规范标志标牌。
（3）钻探施工中应尽可能使用无毒环保型的泥浆材料和能够进行生物分解的钻进液或钻孔润滑剂，禁止使用有毒和强碱强酸盐类物质。钻进液要通过沟槽流入沉淀池或循环池内，禁止四处流散。更换泥浆须事先处理，以渗透形式进行过滤，要绝对禁止溢出水池流入草原或排入溪沟、河流、湖泊等水系中。施工中打捞出的沉淀物要集中堆放管理，禁止乱丢乱抛。
（4）尽可能地做到少占地，修路时尽量减少清理地表植被，如必须平整地面时，应将植被堆放在空地上，便于施工完成后进行植被的恢复工作。
（5）驻地及机台设立专门的垃圾堆放处，将垃圾用编织袋装好后用车子拉到尼木县垃圾厂进行处理。
（6）严禁在草坪上挖取草药，破坏草皮。严禁捕食矿区内的野生动物。
工艺上：地层破碎，施工难度大、风险高、劳动强度高，施工要合理选择参数，以免卡钻、埋钻，同时对于破碎地层容易堵内管，不适采取强行加压给进，或来回活动磨损岩芯给进，容易对岩芯管造成损伤，钻头内径也会伤到响应的磨损内径变大，对待事故以预防为主，处理为辅，地表多检查。
物质配备上：根据地理的特殊性，交通不方便、高海拔、物资匮乏，物价过高，要做出合理的规划，以免造成物资缺乏和物资过剩造成浪费。
安全上：是重中之重，要预防人员不必要的伤害，并且做好后勤安全工作，物资配备要齐全，安全宣传要到位，应急预案随时落实到位。
环保上：严格按照地方政府规定执行，草坪恢复，垃圾集中处理。
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