广西壮族自治区地球物理勘察院 广西柳州 545005
摘要：为解决在坚硬致密地层、复杂破碎地层中钻进难的技术问题，提高施工效率，应用绳索取心液动锤钻进技术，在同等技术条件下平均回次进尺提高14%，平均时效提高11%。绳索取心液动锤钻具与常规绳索取心钻具的内、外岩心管等零配件的互换性强，液动锤工作可靠，钻探机台能熟练地操作和推广应用，以能达到高效、优质、低耗的目的。
关键字：坚硬致密；复杂破碎；绳索取心液动锤；高效
0前言
在坚硬致密地层、复杂破碎地层中钻进，金刚石钻头经常打滑不出刃、不进尺，钻进效率很低。在复杂破碎地层中钻进，岩心经常堵塞，造成回次进尺低，辅助时间大量增加，钻进效率低且成本大量增加。以往在坚硬致密地层中钻进，钻头不进尺时常用的办法有起钻更换新钻头或投小石块研磨钻头使其出刃，但此类办法都不能取得很好的效果。在复杂破碎地层中钻进，岩心堵塞回次进尺低则没有有效的解决办法。应用绳索取心液动锤钻进技术，在坚硬致密地层、复杂破碎地层中钻进，同等技术条件下平均回次进尺可提高14%，平均时效提高11%。本文主要介绍绳索取心液动锤钻进技术在广西苍梧社垌矿区的应用。
1、矿区地质概况
苍梧县社垌铜多金属矿区主要分布寒武系黄洞口组第一段（∈h1），矿区构造断裂带发育，依次分为∈h1-a、∈h1-b、∈h1-c、∈h1-d，所有地层均为整合接触。寒武系黄洞口组第一段岩性主要为长石石英杂砂岩、石英杂砂岩或互层、灰绿色细砂岩、灰绿色细砂岩等岩石。岩浆岩主要有社山岩体、平头背岩体岩性为花岗闪长岩、花岗闪长（斑）及一些闪长玢岩脉等。矿区内围岩蚀变较普遍，主要有角岩化、矽卡岩化、硅化等。
2、绳索取心液动锤钻进技术的工艺原理
绳索取心液动锤钻进技术是利用泥浆泵输出的高压冲洗液作为传输介质，驱动处于井底钻具组合中的液动潜孔锤内的冲锤产生一定频率和冲击能的轴向往复运动，对碎岩钻头施加冲击载荷，以提高钻进效率和提高取心率的工艺技术方法。
3、应用情况及经济技术指标
根据地层情况，矿区多数钻孔穿过断裂带，岩层不同程度破碎，在岩芯采取率与回次进尺长度上受到较大影响。在石英杂砂岩互层孔段中、硅化围岩蚀变层中钻进时，因岩石可钻性等级变化不均，钻孔弯曲度不易控制。部分钻孔钻遇花岗闪长岩、花岗闪长（斑）岩，可钻性等级达到9级，钻进效率低。综上，在苍梧县社垌铜多金属矿区部分钻孔进行了SYZX75绳索取心液动锤钻进的野外应用试验。选取相邻两个钻孔为一组，共计五组十个钻孔作为试验对比。
试验采用液动冲击锤为中国地质科学院勘探技术研究所生产的SYZX75型，冲锤行程：20mm，自由行程：6mm；金刚石钻头外径：75.5mm；胎体硬度：HRC15--25；无固相冲洗液配方：1m3清水+5%高效润滑剂+0.1%聚丙烯酰胺；从试验所得数据来看，绳索取心液动锤钻进工艺与普通绳索取心钻进工艺相比，平均回次进尺、平均钻进小时效率、平均岩心采取率、钻头平均寿命方面都有明显提高，相似岩层孔段钻孔弯曲度变化范围小，具有一定优势，各类经济技术指标详见表1、表2。
表1 试验钻进参数与普通绳索取心钻进钻头寿命及钻孔弯曲度变化对比情况
通过试验，绳索取心液动锤钻进工艺与普通绳索取心钻进工艺相比，平均回次进尺提高14.52%，平均时效提高11.52%，平均岩心采取率达96%，钻头平均寿命提高36.57%，钻孔弯曲度变化控制在较小范围，具有较大优势。
4、存在问题
在试验应用中液动锤绳索取心钻进也存在一定的不足，主要有以下几点：
（1）在试验过程中，随着钻孔孔深增加，液动锤使用时间长后，不工作或者工作不正常次数增加，分析为：冲洗液固相含量增加后，锤轴、锤套等零件的磨损加剧，水力传动效率变差，导致液动锤不工作。
（2）在试验过程中，由于钻杆与液动锤间隙小，对于使用了一定时间的旧钻杆，经常性出现液动锤内管总成下到或拉到中途被卡死，需要起大钻才能取出被卡的液动锤内管总成，增加了大量的辅助时间及增加了劳动强度。分析其原因为：旧钻杆经过长期使用，多次拧卸钻杆后，钻杆已经有一定程度的变形。而SYZX75液动锤的传功环部分与钻具上的承冲环密配较高，即使钻杆轻微变形，则造成液动锤无法从变形的部分通过，需采用起大钻等办法解决，从而造成辅助时间增加。
（3）“O”形密封圈很容易损环，需要频繁更换，既增加了成本又加大了液动锤不正常工作的概率。
（4）在每个机台只有一套液动锤情况下，地面取心时，必须等待取出内管里的岩心后才能再次投入内管及液动锤等。等待敲取岩心过程需要5-10分钟，有时需要检查液动锤情况则需等待时间更多，增加了辅助时间。当前液动锤价格较高，普及推广使用困难较大。
5、结束语
（1）通过生产试验，认为在破碎、坚硬、造斜地层中，采用SYZX75液动锤绳索取心冲击回转钻进，绳索取心液动锤钻进工艺与普通绳索取心钻进工艺相比，平均回次进尺提高14.52%，平均时效提高11.52%，平均岩心采取率达96%，钻头平均寿命提高36.57%，钻孔弯曲度变化控制在较小范围，具有较大优势。
（2）液动锤“O”形密封圈很容易损环，对冲洗液固相控制要求很高，不易达到，且价格较高难以推广普及使用。
（3）液动锤在零件选材，水动力传递的设计还需要进一步优化。
参考文献：
[1]王盛.绳索取心液动潜孔锤钻进技术在岩心钻探中的研究与应用[J].西部探矿工程，2014，（26）：46-47.
[2]罗冠平.SYZX75型绳索取芯液动锤在肃北德勒诺尔铁矿区的应用[J].探矿工程，2012，39（1）：47-49.
[3]刘广志．金刚石钻探手册[M]．地质出版社，1991：80-85
作者简介：巫增荣（1985—），男，广西象州人，工程师，2011年毕业于中国地质大学（武汉），现从事固体矿产岩心钻探技术工作。