摘要：本文通过一个具体钻孔施工实例，阐述复杂地层钻孔施工的一些技术措施，多种技术措施的准备是一个钻孔施工成功的前提。
关键词：绳索取心、套管、泥浆
一、 工程概况
钟九铁矿是马钢（集团）姑山矿业有限责任公司，为满足马钢对铁矿石原料日益增长的需求，拟开发利用的矿床。由于钟九铁矿床原地质勘探报告审批未通过，原勘查成果不能满足现行矿山设计和建设的要求，据此，委托华东冶金地质勘查局综合地质大队编制钟九铁矿补充勘探设计书。本次勘探共设计钻孔67个，总工作量14602米。其中地质孔47个，设计工作量11810米；基岩水文孔7个，设计工作量2090米；第四系松散岩层抽水及观测孔13个，设计工作量702米。ZK702孔是本次设计的地质孔中的一个孔。本次勘探工作由华东勘察基础工程总公司三公司承担。
二、 ZK702孔的设计要求
该孔设计剖面为7#，设计深度为420米。该孔设计为直孔，该钻孔予想柱状图如下表：
2、围岩采取率>65%
三、 ZK702孔的施工技术措施
（一）把好开孔关，下好井口技术管
由于该钻孔施工地点在农田里，开钻前在孔口位置挖一个600×600×800mm3的深坑，将深坑用混凝土灌满，待混凝土凝固有一定强度后开钻。此混凝土基础一是作为井口技术管的固定位置，二是防止孔口坍塌。
根据钻孔予想柱状图提示，该孔在35米左右有砂砾、卵石层，因此井口技术管要穿过该层，坐在完整的基岩上，防止井口技术管脱节下跑，此孔井口技术管下到40.5米。
（二）使用绳索取心钻进技术，提高钻进效率
绳索取芯钻探是一种不提钻而由钻杆内捞取岩心的先进钻进方法，它具有结构简单，钻进效率高，岩矿芯质量好，钻头寿命长，劳动强度低等特点。为了更好地发挥绳索取心钻进的优点，该孔做了以下工作：
1、根据所采用绳索取芯钻具规格来选择套管直径。
套管直径过大会造成钻具工作不稳定，容易折断钻杆，且均发生在钻杆与丝扣、钻杆与钻杆连接处，而且不便提高钻具回转速度，影响效率的提高。但也不能下直径过小的套管，容易造成上下钻困难，冲洗液环状间隙过小，不利于畅通和排出岩粉。一般套管直径比绳索取芯钻具直径大一个规格即可。该孔使用S75绳索时，配Φ89套管；使用S60绳索时，配Φ73套管。
2、钻头和扩孔器配套使用
金刚石钻头按钻头外径和内径分组顺序使用。先用外径大、内径小的钻头，后用外径小内径大的钻头，且每回次钻头直径之差要小，新钻头必须初磨，即采用正常压力的1/3轻压慢转速200～300r/min钻进约10分钟方可转入正常技术参数钻进。扩孔器主要作用是修整孔壁、起扶正稳定钻头作用，也应符合钻头的级配，同样按使用钻头一样排队使用。
3、冲洗液参数的选择
绳索取芯钻进应根据地层特点、钻孔设计深度来合理选择冲洗液。该孔在孔深42.38~343.07米段使用S75绳索时，采用优质低固相泥浆。性能参数为密度1.04～1.05g/cm3、粘度为21～30s、失水量7～10ml、固相含量3%～4%、PH值8～10；在孔深343.07~501.63米段使用S60绳索时，采用无固相优质泥浆。性能参数为密度1.02～1.03g/cm3、粘度为17～22s、失水量7～8ml、PH值7～8。
（三）特殊问题的处理
1、内管总成提升上来后缺岩心或无岩心
在使用绳索取心钻进取心时，打捞器捞住内管总成提升上来后缺岩心或无岩心，据此我们分析不外乎以下原因：
（1）岩心直径小，卡簧卡不住；
（2）弹卡严重磨损后，失去定位作用，钻进时内管向上窜动；
（3）内管或钻杆弯曲严重，接头缩口，因而使内管总成没有落到规定位置上；
（4）钻杆内有脱落岩心或其它杂物堵塞；
（5）冲孔时间短，未等内管总成到底就提前钻进；
（6）泥浆钻进时，因泥浆质量低劣，钻杆内壁粘有泥皮，内管总成根本无法到底。
找出了原因，开展有针对性的工作，这个问题就得到了解决。
2、砂砾、卵石层中使用的泥浆
在砂砾、卵石层中钻进，成孔的难度很大。由于颗粒之间缺乏胶结，钻进时井壁很容易坍塌。对于这类地层用泥浆护壁，解决问题的关键是增加井壁颗粒之间的胶结力。粘性较大的泥浆适当渗入井壁地层中，可以明显增强砂、砾之间的胶结力，以此使井壁的稳定性增强。提高泥浆粘度，主要通过使用高分散度泥浆（细分散泥浆）、增加泥浆中的粘土含量、加入有机或无机增粘剂等措施来实现。该孔我们使用Na-CMC（钠羧甲基纤维素）泥浆。其配比为优质造浆粘土150～200g，水1000ml，纯碱5～10Kg，Na-CMC6kg左右。泥浆性能为比重1.07～1.1，粘度25～35s，失水量小于12ml/30min，pH值约9.5。效果很好。
3、蚀变地层的处理
本孔中含多层钠长闪长岩，由于部分钠长闪长岩发生了绿泥石化蚀变、绿帘石化蚀变，给施工造成很大的麻烦。如在孔深251米~296.07米段，就发生扫钻不到底、卡钻、埋钻、冲洗液漏失、岩心采取率低等故障。该段多次使用优质冲洗液及水泥封孔均无效。为保证后续孔深继续施工，在此情况下只有考虑下套管。在孔深251米以上层位由于地层完整，没有下套管，Φ89套管只下到42.38米。拔出Φ89套管，用Φ91钻具扩孔钻进至310米，重新下入Φ89套管，用S75绳索钻至341.47米时，又见钠长闪长岩。艰难的钻进3米后，抽出S75绳索内管，用S75绳索外管、钻杆当套管，采用S60绳索钻进至终孔，终孔深度为501.63米。
四、 结束语
ZK702孔是整个钟九铁矿勘探项目中施工难度最大、施工时间最长的一个钻孔。整个钻孔先后4次见到钠长闪长岩，钠长闪长岩轻微蚀变的，就采用优质泥浆、水泥封孔等技术措施处理，蚀变严重的就只有下套管。该孔施工结束后，统计数据显示，该孔岩心采取率为90%，矿心采取率为88%，终孔倾角为89.4度，满足了本矿区勘探设计要求。
参考文献：
1、《钻探工程学》上册钻进原理及工艺中国地质大学出版社
2、安徽省当涂县钟九铁矿补充勘探设计书
3、钟九铁矿ZK702钻孔地质野外编录（家簿）
