Question

深部找矿钻探技术难点

Answer 1

深部找矿地层的特点决定了深孔钻探存在以下技术难点。

1.钻孔结构复杂

深孔钻探，由于钻遇的地层种类较多，地层相对复杂，因此，一般采取多级孔径设 计，需要采用多级套管，开孔及上部孔径加大。钻孔直径的增大会造成地层侧压力的增 加，对于松散破碎且倾角陡斜的地层，孔壁的稳定性变差，不稳定的岩石就会向孔内滑落 和坍塌。因此，具体应采用何种钻孔结构，必须根据钻孔深度、终孔直径、地层以及钻探 方法和工艺等确定，在可能的情况下，应尽量减少孔径级数，缩小钻孔直径。

2.护壁堵漏难

金属矿床多为构造破碎带控矿，硬、脆、碎、酥、漏是多数矿区地层的特点。进行深 部找矿钻探，几乎所有的钻孔都要穿过断层和破碎带。大裂隙发育的地层常发生贯通性的 孔段全漏失；小裂隙多而密集的地层常遇部分漏失或全漏失；疏松地层大部分发生渗漏或 部分漏失。多数钻孔是漏失、坍塌、掉块并存，多层位坍塌、掉块给护壁带来困难，大量 漏失又使冲洗液护壁难度加大，尤其是深孔、斜孔，施工周期长，地层被钻穿后裸露时间 长，易造成孔壁失稳，护壁堵漏就更加困难。用水泥护壁，保持时间短，对泥质、粘土质 多的地层效果不佳，往往不能适应深孔施工周期长的要求；用多级套管护壁效果较好，但 会使钻孔结构复杂，套管越深回收越困难，从而增加钻探成本，经济性差。

3.钻探效率低

硬岩钻进受地层复杂、裂隙发育、岩石破碎、坍塌、掉块、漏失等不利因素的影响，钻进困难。特别是坚硬破碎、可钻性9～12级的岩石（如硅质岩、变粒岩、赤铁矿等）和 结构致密、弱研磨性的打滑地层（如细粒弱研磨性石英岩、高硅化结构致密的砂岩等），钻进就更加困难，不仅机械钻速低，而且钻头寿命和回次进尺短，提下钻和打捞岩心等辅 助时间都大大增加，使钻孔钻探效率大大降低。

4.防斜纠斜难

受成矿条件和地质构造的影响，多数金属矿区地层岩石硬，并发生褶皱、弯曲，地层 倾角较大，特别是层理及片理发育、各向异性明显、软硬互层的地层，造斜强度大，而深 孔钻探，钻杆刚性小，技术规程参数不易控制，又难以采取复杂的防斜措施，因此，易造 成钻孔弯曲，而一旦发生钻孔弯曲，由于地层硬，造斜难，效率低，加上深孔纠斜信号传 递误差大，给深孔纠斜带来很大难题。从目前研究成果和实钻经验来看，基岩地层钻进，地层因素往往是造成钻孔弯曲的主要原因。对于深孔钻探而言，重要的是掌握并利用矿区 钻孔弯曲规律，因地制宜，从改进钻孔设计、钻探技术方法及工艺入手，采取有效的防 斜、纠斜技术措施加以控制解决。对特别易斜复杂地层，要采用受控定向钻探等特殊钻探 技术才能解决，否则，就难以顺利达到设计目的要求，严重的会导致钻孔报废，造成重大 的经济损失。

5.操作难度大

目前，深孔钻探主要采取金刚石WL钻进。为提高钻杆螺纹强度，将接头镦粗，使钻杆与孔壁之间、内管与外管之间间隙进一步减小，压力损失大，泵压高，开泵、停泵时容 易产生压力波动。当钻遇漏失和涌水地层，压力波动会更大。此外，升降钻具过程中所引 起的抽吸力和挤压力也会产生波动，升降钻具速度快，钻具与孔壁间隙越小，冲洗液黏度 和切力越大，压力波动越大。压力波动会影响孔内压力平衡，严重时会造成孔壁失稳，产 生孔内事故，因此，要求升降钻具要平稳，以减少压力波动。