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椒园矿区ZK-30003号钻孔垮塌、缩径复杂地层的处理 范海波 （四川省地矿局113地质队，四川 泸州646099） 摘要：介绍了椒园矿区ZK-30003号钻孔施工工艺与方法，以及施工中遇到的主要问题——钻孔孔壁垮塌、缩进引起钻进困难。并针对这一问题，分别从泥浆技术与钻进操作方面采取相应措施，保证了此次钻孔施工的顺利进行。 关键词：孔壁垮塌、缩径；泥浆技术 ；钻进操作 钻孔地质概况 椒园矿区属于川南煤矿古叙煤田的一部分。作为该矿区的一个地质勘探孔，ZK-30003号钻孔位于古蔺县观文镇白泥乡菜坂村七组三台坳，距离石宝街上20公里，距离观文镇街上32公里。其主要地层情况如下： 0~425m，P3c，主要为灰~深灰色薄~中厚层状灰岩，含生物碎屑、燧石团斑，间夹黑色沥青质条带，有漏失现象； 425~825M，P3l，主要为灰、深灰、灰黑色泥岩、粘土岩、粉砂岩、煤、黄铁矿等，在底部有少量硅质角砾岩，垮塌、缩径、掉块现象严重。 钻探施工情况 ZK-30003号钻孔，钻进孔深825.43m，开孔倾角75°，方位角175°。 采用钻进设备有：钻机——XY-44型岩芯钻机，无锡探矿机械厂生产，配潍柴4105动力；钻塔——SGX-17管型钻塔，衡阳探矿机械厂生产，塔高17.3m；泥浆泵——BW-160型泥浆泵——衡阳探矿机械厂生产，配ZS-1115型常柴动力。 所用泥浆材料：特效钠土粉（泥浆粉），广谱护壁剂，磺化沥青，特效润滑剂，片状氢氧化钠，碳酸钠，重晶石粉，钠羧甲基纤维素（CMC），聚丙烯酰胺（PAM），植物胶。 该钻孔采用φ130口径开孔，至4.33m下φ127套管，φ110钻头从4.33m钻进至118.9m下φ108套管，然后换用φ95绳索取芯钻具从118.9m钻进至419.3m下φ89套管，最后以φ76绳索取芯钻具钻进至终孔。 施工过程中遇到的主要问题 钻孔前425m主要为长兴组灰岩，含生物碎屑、燧石团块，间夹黑色沥青质条带，岩层裂隙发育，存在的主要问题是漏失，经下套管后，该问题得到了解决。 425m至825m是该钻孔钻进施工中的难点，该段地层较为复杂，泥岩、粘土岩、砂岩、煤、黄铁矿相互间夹，钻孔岩芯破碎，泥岩、粘土岩中蒙脱石、伊利石等矿物吸水膨胀，钻孔孔壁垮塌、缩径等现象较为突出。最初的时候，由于经验不足及地层情况不明，425m至510m这段地层中，主要因为地层复杂，孔壁垮塌、缩径，钻进历时一个半月，共起大钻15次，换钻头8个，多次反复长时间扫孔，转盘扭矩时高时低，常有蹩泵现象，蹩泵严重时上提钻具扫孔，上提钻具时有遇阻情况发生，进尺非常缓慢，对钻孔的施工进展产生了巨大障碍。 处理该钻孔复杂地层垮塌、缩径等问题的主要措施 针对该孔复杂地层岩心破碎，孔壁缩径、垮塌的主要问题，我们分别从泥浆技术和钻进操作上加以改进，克服了425m~825m复杂地层不稳定对钻进施工带来的影响，顺利完成了825m钻进。 (一)泥浆技术 1.根据此钻孔的情况——倾角75°，方位角175°，425m以下地层较为复杂，主要是泥岩、粘土岩、砂岩、煤黄铁矿等相互间夹，岩心破碎，孔壁缩进、垮塌，所以选择钻进泥浆很重要，经过不断总结和探讨，确定泥浆选择的思路： 控制钻井泥浆的失水及孔壁自由水量，降低泥浆对底层的水化作用及地层膨胀性缩径； 控制泥浆比重，平衡地层压力，防止地层应力集中导致的缩径、坍塌； 控制泥浆高分子类材料的加量，保证比重、流变性、低失水量的同时，降低粘度，便于沉沙； 由于是深孔，还应该使泥浆具有良好的剪切稀释性、润滑性及较好的热稳定性； 在充分考虑上述要求外，还应使泥浆具有很好的可调节性，以针对不同情况下根据需要进行调节。 2. 所用泥浆的配制 根据该孔的实际情况和确定泥浆选择的思路，先向搅拌桶中加满水，然后按一下配方依次加入所需泥浆材料: 材料 每桶（0.5m3）加量 注意事项 片碱 0.25~1kg 搅拌5分钟 泥浆粉 20~30kg 搅拌30分钟以上 Na-CMC 0.5~1.5kg 缓慢加入并搅拌10分钟以上 植物胶 1.5~2.5kg 搅拌5分钟 磺化沥青 5~15kg 搅拌5分钟 润滑剂 10~20kg 搅拌5分钟 PAM 0.05~0.75kg 配成1％的溶液加入搅拌桶搅拌10分钟 3.配置的泥浆的性能参数控制： 比重：1.05~1.15g/L（通过加入重晶石粉可调节），粘度：22~40秒，失水控制在7ml以下，PH值：8~9，泥浆形成的泥皮质量韧、滑、薄，泥浆流动性好，润滑性好。 4.泥浆的维护与调节： 再循环槽中间设挡板或装粗石砾的编织袋3处，每1~2个回次进行除砂、清槽一次； 每小班至少测两次泥浆性能，一般间隔时间为3~5小时，并将测的数值记录在钻探班报表上，同一地层新浆与返出的泥浆相差不能太大（粘度相差在5秒内，比重在