【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地質鉆探領域，具體涉及一種用于高地應力、強蝕變地層的地質巖心鉆進方法。
技術介紹
1、隨著國家新一輪找礦突破戰略行動的持續推進，地質找礦工作正逐步向構造更為復雜、勘探深度更深、勘探精度要求更高的區域拓展。在這些區域，尤其是在高地應力強蝕變地層中進行找礦鉆探施工時，面臨著極大的挑戰。由于孔壁失穩，常發生卡鉆、埋鉆甚至鉆孔報廢等事故，這些事故嚴重阻礙了找礦工作的順利進行。
2、蝕變地層，作為一種復雜的巖體，是由巖石在熱液作用下經歷蝕變作用而形成。蝕變作用是指巖石和礦物在新的物理化學條件下，其結構、構造及成分發生改變，生成新的礦物組合的過程。這一過程通常伴隨著原巖中某些物質的帶出和新物質的帶入，形成了一種交代作用。蝕變作用不僅改變了巖石的物理性質，還影響了其化學成分，是一種復雜的地質現象。
3、在重要的成礦帶，由于強烈的地質構造運動，巖石蝕變強烈，地應力異常。在這類地層進行地質巖心鉆探施工時，難度較大。以甘肅金川銅鎳多金屬礦區為例，由于區域構造運動強烈，在深部找礦勘探中普遍鉆遇強蝕變地層，這些地層同時伴隨高地應力、高水敏性和高破碎性等特點。采用常規繩索取心及無固相沖洗液的技術手段處理難度大，鉆孔施工困難，甚至出現報廢的情況，嚴重制約了找礦勘探的突破。
4、現有技術對高地應力、強蝕變地層的研究較少，學者們主要針對強水敏性地層或破碎地層等單一方面開展研究。然而，強蝕變地層通常同時具有強水敏性、強破碎性和高地應力等特征，對鉆探技術的要求更高。目前，針對強蝕變地層鉆進的技術主要通過調整沖洗液配
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種適用于高地應力、強蝕變地層的鉆進方法，旨在提高鉆探效率，降低施工風險，并促進找礦勘探的突破。
2、一種用于高地應力強蝕變地層的地質巖心鉆進方法，包括以下步驟：
3、(1)采用取心鉆進施工穿過蝕變地層：
4、采用無擴孔器的取心鉆具組合進行取心鉆進施工，并在施工過程中使用第一防塌沖洗液，完成取心及鉆進工作；所述取心鉆具組合包括繩索取心鉆桿、巖心管和金剛石取心鉆頭；所述第一防塌沖洗液的性能如下：
5、
6、由于擴孔器外徑比鉆頭大，在蝕變地層鉆進時容易在擴孔器位置發生卡鉆等復雜情況，去掉擴孔器可以減少事故發生；
7、(2)對蝕變地層進行擴孔施工：
8、取心鉆進施工結束后，采用擴孔鉆具組合進行擴孔施工，并在擴孔過程中使用第二防塌沖洗液；擴孔鉆具組合包括繩索取心鉆桿和帶導向的金剛石鉆頭；擴孔鉆具組合的鉆桿及鉆頭直徑大于所述取心鉆具組合中的鉆桿及鉆頭直徑；
9、第二防塌沖洗液的性能如下：
10、
11、第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液均包括以下質量比的組分：3～5％膨潤土、0.1～0.3％純堿、0.5～1.2％降失水劑、0.3～0.8％金屬離子聚合物包被劑(mmca)、1～3％水解聚丙烯腈銨鹽(nh4-hpan)、2～5％低熒光防塌封堵劑(ep-i)、0.03～0.08％封固劑、0～30％超細重晶石粉，余量為水；封固劑為水溶性環氧樹脂和二乙烯三胺按照2:1的重量比配制而得；
12、其中，金屬離子聚合物包被劑mmca是由多種陽離子、陰離子及非離子單體與復合金屬氫氧化物按一定比例復配，采用汽化脫溶劑瞬間聚合方法制備的。在四川新創能石油工程技術有限公司或者山東陽谷江北化工有限公司有售；
13、(3)對蝕變地層進行套管封隔
14、擴孔施工結束后，采用下套管鉆具組合進行套管封隔；下套管鉆具組合包括繩索取心鉆桿和薄壁金剛石鉆頭。
15、在優選的具體實施方案中，取心鉆具組合包括直徑為71mm的繩索取心鉆桿、直徑為73mm的巖心管和直徑為76mm的的金剛石鉆頭；擴孔鉆具組合包括直徑為89mm的繩索取心鉆桿和直徑為96mm的金剛石鉆頭。
16、在優選的具體實施方案中，第二防塌沖洗液的漏斗黏度、動切力和靜切力均高于第一防塌沖洗液；第二防塌沖洗液的失水量低于第一防塌沖洗液。如此設置的好處在于：由于第二種沖洗液黏度和切力增加，可降低沖洗液對孔壁的沖刷，提高沖洗液的防塌護壁性能；其次由于擴孔施工產生的巖粉量較多，較高的動切力和靜切力可有效攜帶巖粉，避免巖粉在孔內快速沉淀造成卡鉆；失水量更低則可以降低沖洗液自由水向孔壁滲透，降低孔壁巖石的水化膨脹強度，同時可形成更為致密的泥皮，保證孔壁穩定。
17、在優選的具體實施方案中，第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液中的降失水劑選自低粘羧甲基纖維素鈉(lv-cmc)、低粘聚陰離子纖維素(lv-pac))中的至少一種。
18、在優選的具體實施方案中，第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液中的超細重晶石粉為800目以細；所述超細重晶石粉的加入量按照鉆進過程中第一防塌沖洗液或第二防塌沖洗液的密度每循環周提高不超過0.02g/cm3進行添加。
19、循環周是指在鉆探過程中，沖洗液從泥漿泵輸出，經過鉆桿柱、鉆頭到達孔底后流到鉆桿柱和孔壁之間環形空間，最后返回至地面的泥漿池，再經過凈化處理后，重新被泥漿泵注入鉆桿內，如此周而復始的一個完整循環過程。
20、常用的重晶石目數為不低于400目，專利技術人在實踐過程中發現，將800目以上的重晶石顆粒加入到本專利技術的防塌沖洗液中，能很好地與其它成分配合，在取心鉆進施工和擴孔施工需要的黏度、動切力等性能要求下，使重晶石的懸浮性更好，提高沖洗液的穩定性。
21、在優選的具體實施方案中，第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液的配制方法如下：
22、(1)向攪拌機中加入清水；
23、(2)向清水中依次加入膨潤土和純堿形成基漿，攪拌均勻后靜置水化8h；
24、(3)水溶性環氧樹脂和二乙烯三胺按照2:1的重量比配制形成封固劑待用；
25、(4)向水化后的基漿中依次加入降失水劑、金屬離子聚合物包被劑、聚丙烯腈銨鹽、低熒光防塌封堵劑、封固劑和超細重晶石粉；攪拌均勻后，即得；
26、其中，所述步驟(4)中每種成分加入前需攪拌均勻。
27、在優選的具體實施方案中，取心鉆具組合、擴孔鉆具組合和下套管鉆具組合中均包括直徑為89mm的主動鉆桿。由于主動鉆桿是裝在鉆機上的一根鉆桿，只是起著帶動孔內鉆桿回轉，所以在遇到強蝕變地層時沒有更換其直徑。
28、在優選的具體實施方案中，繩索取心鉆桿和薄壁金剛石鉆頭的內徑一致，所述薄壁金剛石鉆頭的外徑比繩索本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于高地應力強蝕變地層的地質巖心鉆進方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述取心鉆具組合包括直徑為71mm的繩索取心鉆桿、直徑為73mm的巖心管和直徑為76mm的的金剛石鉆頭；所述擴孔鉆具組合包括直徑為89mm的繩索取心鉆桿和直徑為96mm的的金剛石鉆頭。
3.根據權利要求1所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述第二防塌沖洗液的漏斗黏度、動切力和靜切力均高于第一防塌沖洗液；所述第二防塌沖洗液的失水量低于第一防塌沖洗液。
4.根據權利要求3所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液中的降失水劑選自低粘羧甲基纖維素鈉(LV-CMC)、低粘聚陰離子纖維素(LV-PAC))中的至少一種。
5.根據權利要求3所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液中的超細重晶石粉為800目以細；所述超細重晶石粉的加入量按照鉆進過程中第一防塌沖洗液或第二防塌沖洗液的密度每循環周提高不超過0.02g/cm3進行添加。
6.根據權利要
7.根據權利要求1所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述取心鉆具組合、擴孔鉆具組合和下套管鉆具組合中均包括直徑為89mm的主動鉆桿。
8.根據權利要求1所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，步驟(3)中，所述繩索取心鉆桿和薄壁金剛石鉆頭的內徑一致，所述薄壁金剛石鉆頭的外徑比繩索取心鉆桿的外徑大1～3mm。
...【技術特征摘要】
1.一種用于高地應力強蝕變地層的地質巖心鉆進方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述取心鉆具組合包括直徑為71mm的繩索取心鉆桿、直徑為73mm的巖心管和直徑為76mm的的金剛石鉆頭；所述擴孔鉆具組合包括直徑為89mm的繩索取心鉆桿和直徑為96mm的的金剛石鉆頭。
3.根據權利要求1所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述第二防塌沖洗液的漏斗黏度、動切力和靜切力均高于第一防塌沖洗液；所述第二防塌沖洗液的失水量低于第一防塌沖洗液。
4.根據權利要求3所述的地質巖心鉆進方法，其特征在于，所述第一防塌沖洗液和第二防塌沖洗液中的降失水劑選自低粘羧甲基纖維素鈉(lv-cmc)、低粘聚陰離子纖維素(lv-pac))中的至少一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉洲基，楊亞平，張席芝，齊鵬，譚義軍，康成剛，張統得，
申請(專利權)人：金川集團工程建設有限公司礦山工程分公司，
類型：發明
國別省市：
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