关于矿区深孔钻进工艺的探讨
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摘要：本文分析了钻进机理和孔周围的应力应变分布和钻进方法，在矿区复杂地形分类基础上，探讨了矿区深孔钻进工艺，总结了矿区深孔钻进中存在的问题以及解决措施。
关键词：矿区；深钻技术；应力；扩孔器
一、矿区深孔钻进机理及其孔周围的应力应变分布分析
为了使钻孔周围出现塑性带，必须进行打钻。通过打钻，钻孔周围将出现非弹性变形带，该变形带具有的应力减小的特性。应力变化时的情况，塑性变形的前提是煤体裂缝的发育。通过此过程，该裂隙的边缘受的压力为：。在该公式中，的含义是远离缝隙的外部压应力，它是一个负值；而的含义则为：施加于裂隙的拉应力。消耗弹性能是由于产生了更多的塑性变形，该变形又是由拉应力（）增大而产生的。
二、矿区深孔钻进方法分析
1、矿区钻孔结构分析
深孔钻进采用的工艺为金刚石绳索取心工艺，通过金刚石绳索取心工艺方法，三径成孔，也就是用的口径进行开孔，之后用孔口管下入，然后采用工艺进行钻进。该钻进先通过断层泥和破碎带，然后逐步下入到套管中，最后以口径钻进到终孔。
2、金刚石钻头和扩孔器
由于在钻进过程中，经常出现地层断层，坍塌，破裂等情况，因此，在断裂带深孔钻进的过程中，经常会造成环状间隙非常小，液流不畅通，流速非常大，泵压偏高或者憋泵等不好的现象，由于这些现象的出现，经常会导致无法正常的进行钻进，同时还会出现其他不好现象，比如在下入或者起拔超深套管时，非常容易出现下入不到位的情况，在拉拔时也会出现拉断的现象。
3、矿区钻进操作工艺
矿区钻进操作要按照工艺步骤，严格按照规定进行作业，避免不必要的麻烦，其具体操作工艺为：
（1）跑钻是钻进操作工艺中一个经常出现的问题，因此，在上下钻操作时要严防跑钻，因为深孔上下钻起的重量相当大，如果再跑钻，其冲击力会更大，这两种情况融合在一块，便会对钻杆和钻头造成损坏，如钻头墩裂和钻杆墩鼓等。跑钻后有效处理方法如下：检查钻具，不得在孔内对接继续钻进、预防起下钻速度、平稳操作升降机，尽量避免抽吸作用，惯性力效应也应该尽量减少。
（2）每个回次仔细称重和精确丈量，这样可以避免脱扣和清楚知道事故发生时的位置，如果不仔细称重便会容易判断失误，事故便会扩大化。
（3）钻进合车非常重要，一定要做到谨慎小心。深孔摩擦阻力非常大，钻头又要离开孔底，慢慢的轻合离合器，选定合适的时机（转速和选定速度解决时），这时，钻头接触孔底从而进行正常钻进。此过程是为了避免瞬间扭矩过大折断钻杆。
（4）穿过主断层的时候，第一一定要记得及时更换新的钻具，新钻具的上部选用几根新钻杆，这样可以防止疲劳断裂事故的发生。第二孔内漏失不返水，要及时在钻杆上涂抹润滑脂，同时降低回钻阻力以及钻杆的磨损。
三、矿区复杂地形分类
矿区复杂地形可以分为以下几类：冲击层、风化层；洞穴、裂隙发育带；含矿破碎带和坚硬打滑地层。
(1)、冲积层、风化层
冲击层和风化层主要的物质为砾石亚粘土、亚砂土层，它们的深度大约在0-67m。
（2）、洞穴、裂隙发育带
洞穴、裂隙发育带，主要物质为白云石化灰岩、中细粒大理石化灰岩、方解石脉等，洞穴埋深位置大都在67-90m之间，最大的埋深位置为237-239m之间。洞穴大多为0.3-1.5m之间，在洞穴内部多为泥砂充填，所以此处无胶结性，容易造成严重的漏失。
（3）、含矿破碎带
含矿破碎带的主要物质为破碎的中细粒钠长石化花岗岩，该花岗岩的岩性多呈现半风化，在它的局部呈现粉状，埋藏的深度在611-744m之间。在这个深度位置，有白色中细粒大理岩、茧石细脉。由于这个结构造成该层极易垮塌。
（4）、坚硬打滑地层
坚硬打滑地层的主要物质为细粒花岗岩，该细粒花岗岩埋藏深度在611-744m之间，该花岗岩的石英成分非常高，岩石非常坚硬，该结构决定了在此地层，钻头的寿命将非常容易缩短，钻进的效率也非常低。
四、矿区深孔钻进工艺
矿区深孔钻进工艺主要体现在以下几个方面：
（1）、跟管钻进工艺
该工艺主要是根据套管尺寸选择合适的口径进行钻进。在该矿区，冲积层厚度较大，砂砾石、卵石层结构松散。这个结构导致钻孔极易造成严重的垮塌，因此我们要根据套管的尺寸选择小一级的口径进行钻进。
（2）、优质泥浆护壁
深部钻孔破碎带孔壁垮塌是在钻进过程中一个非常难以解决的技术难题，通过多年的工作经验，总结出了采用钠基膨润土优质泥浆护壁堵漏方法。该方法一具解决了这一技术难题。
（3）、绳索取芯技术
该技术方法是采用S95、S75两级绳索取芯钻进，该方法在优化钻进技术参数的情况下，减轻了劳动强度，同时也提高了钻进效率，是一个非常有效的技术方法。
五、矿区深孔钻进问题与措施
（1）、开孔段的合金钻进效率低
造成该问题的主要原因是由于地层太复杂，并且采用效率比较低的钻进方法（干钻加跟管钻进方法）。解决方法：采用以上提到的优质泥浆护壁方法，同时，使用合金喷反钻具和无泵钻具钻进，快速钻穿冲积风化层，接着套管及时跟进。
（2）、钻杆折断频繁发生
由于复杂的地形，经常会出现钻杆折断现象。解决方法：使用S95绳索取芯钻进洞穴裂隙地层，同时要保证泥浆质量，并在钻进中快速钻穿后下入套管隔离。
（3）、钻杆内壁结皮
钻杆内壁结皮也是经常出现的现象，这造成内管无法投放到孔底，致使采不上岩芯。严重影响了效率。解决方法：使用无固相植物胶冲洗液，增加循环槽长度，同时适当减小冲洗液的粘度。
（4）、BW160泥浆泵故障多
造成该问题的主要原因是：泥浆中含砂量大,造成水泵活塞易坏。解决方法:采用无固相植物胶冲洗液，同时加强除砂除泥工作。
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