X-A成膜泥浆体系在三江并流成矿带的运用

X-A成膜泥浆体系在三江并流成矿带的运用

高红1周炳朝2

1.云南南方地勘工程总公司云南大理671000；云南省核工业209地质大队昆明655000

摘要：通过多年来对三江并流成矿带铜多金属矿深部的钻探。X-A成膜剂泥浆体系对红山、红牛、高赤坪、烂泥塘等铜矿区的岩层掉块、坍塌、岩石液化剥落、断层泥缩径、地层压力失衡等情况起到很好的抑制和平衡护壁作用。从2012至2015年在这四个矿区共完成工作量25000余米，其中1000米到1500米钻孔19个，最浅孔1012米（斜孔：倾角75度），最深孔1495.23米。

关键词：深部钻探；X-A成膜泥浆体系；岩石液化剥落；压力失衡

Belt/GAOhong.（YunnanSouthernSurveyandEngineeringCorporation，Dali，Yunnan671000，China）

Abstract：thedeeppartofcoppermultimetallicoreinsanjiangparallelorebelthasbeendrilledformanyyears.TheX-Afilmformingagentmudsystemhasagoodeffectonrockformation，collapse，rockliquefaction，faultmudshrinkage，andstratigraphicpressureimbalanceincopperminingareassuchasHongshan，RedBull，Gaoping，andLuguPond.Restrainandbalancewallprotection.From2012to2015，atotalofmorethan25，000metersofworkwascompletedinthesefourminingareas，ofwhich19holesweredrilledfrom1，000metersto1，500meters，theshallowestholewas1012meters（obliquehole：inclination75degrees），andthedeepestholewas1495.23meters.

Keywords：deepdrilling；X-Afilmformingmudsystem；Liquefiedpeelingofrocks；Unbalanceofpressure

1概述

工区工作区位于云南省迪庆州香格里拉县格咱乡，矿区地处青藏高原南东段，横断山脉北段，矿区地处滇西云岭支脉。该区域构造运动上升显著，侵蚀切割强烈，受金沙江及其支流强烈侵蚀切割，形成陡坡悬崖与峡谷地形。“V”型谷发育，向源侵蚀强烈，地形高差大。矿区位于次级分水岭部位，总体地势南西高，北东低；最高点位于矿区北东部，标高约4602米；最低位于矿区北西角的红山溪谷，标高约3300米，最大相对高差1306米，属构造侵蚀中高山地貌区。

2X-A成膜泥浆体系冲洗液配制的动机

为响应国家深部探矿“功深找盲”的计划实施和三并流成矿带深部具有良好的成矿前景，所以我公司提前为深孔钻进做了大量的准备工作，根据不同矿区的松散、强风化、蚀变断层泥的岩样在泥浆实验室做了大量的堵漏、泥浆配伍、浸泡试验等工作。

（1）蚀变断层泥的送样X射线分析

根据几年前在此区域施工的情况，蚀变带（祥见图1）都在埋深800米以下，岩石强风化和破碎，并随时相互交替变化。蚀变带粘土层中的主要矿物是层状硅酸盐如：蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、钾长石等遇水膨胀、超径坍塌、重复划眼事故频繁。最深孔从2008年钻进至2010成孔，且最后用BQ口径才钻进至900m终孔。

矿区构造带和蚀变带岩石成分比较复杂，大理岩、角岩、矽卡岩、斑岩、石英二长斑岩；其中大理岩变矽卡岩、矽卡岩变角岩相互交替等成分所含：绿泥和绿帘石、蒙脱石、伊利石、高岭石、钾长石等，此类岩石遇水水化膨胀、超径坍塌，孔壁岩石剥落，钻进构造带20米左右地层压力释放造成压力失衡，所以钻进此类地层使用的冲洗液性能要求比较高，主要表现在泥浆的失水量要求控制得极小，处理剂必须具有很强的抑制性、流动性、润滑性、可控性、时效性等，同时还要达到一定的高密度冲洗液才能控制岩层的坍塌、超径、剥落。

（2）为更好的配制出合理、抑制强、性价比高的优质冲洗液，把蚀变带粘土层岩样送去北京探矿研究所泥浆实验室做了化学成分分析，其测结果详见表1。蚀变带粘土层中的主要粘土矿物是层状硅酸盐（如蒙脱石、伊利石、高岭石、绿泥石、钾长石等）。从粘土矿物学的角度来看，伊利石的原生

图1从红山矿区zk050取出的蚀变带断层泥

3室内试验对比，优化出了X-A成膜剂泥浆体系

配伍一、钠土5%+NaCO30.3%+植物胶0.6%+纤维素0.4%+磺化沥青0.5%+kcl0.3%+特效润滑剂

配伍二、钠土5%+中粘纤维素0.6%+植物胶0.75%+磺化沥青1.2%+NaCl300%+FcLs25%+特效润滑剂

配伍三、钠土5%+植物胶0.3%+中粘0.3%+淀粉0.5%+PHAN2-5%+T型润滑剂

配伍四、钠土3%+NaCO30.3%+植物胶0.6%+纤维素0.4%+磺化沥青0.3%+护壁王0.3%+S-A降失水剂0.3%+T型润滑剂0.1%+X-A成膜剂：0.5%

配伍五、钠土5%+NaCO30.3%+植物胶0.6%+纤维素0.4%+磺化沥青0.3%+护壁王0.3%+S-A降失

水剂0.3%+T型润滑剂0.1%+X-A成膜剂：0.5%

配伍六、钠土10%+植物胶0.2%+高粘0.8%+重晶石粉60%+护壁王0.3%+S-A降失水剂0.3%+X-A成膜剂：0.5%+T型润滑剂1%

作上述六种配伍配制出的泥浆作泥浆测试和浸泡试验，其结果如表2

根据表2的试验成果可以看出，加了X-A成膜处理剂的泥浆漏斗粘度、失水量、泥皮厚度、动切力、润滑系数、浸泡时间等都高于配伍一、二、三的各项参数。这证明成膜剂在水溶液里有膨胀、自洁和封堵作用，对浓泥浆具有较强的稀释作用。其原理是通过调节钻井液水活度改善泥页岩膜效率，能在地层与钻井液之间产生有效的渗透压，此渗透压能部分抵消井下水力压差下的孔隙压力传递和滤液侵入作用，促进井壁稳定即实施水活度差诱导的“化学反渗透”防塌措施，特别适合于不稳定的断层泥地层。

4现场运用的效果

（1）松散层、角岩层应用的效果：

松散砂石层、土层用一般泥浆采取率低且孔壁不稳定，使用X-A成膜泥浆后固孔好且岩心采取率达95以上。

（2）破碎大理岩地层应用的效果

红牛矿区15ZK51钻孔在380-403米处（主要是破碎风化、强风化大理岩）孔壁垮塌严重。用成膜泥浆后孔内返水正常且孔内无垮孔现象发生。

（3）红山矿区17ZK12钻孔1500米深孔的岩性特点及应用效果

岩性特点：此钻孔的地层主要以大理岩、角岩、夕卡岩、二长石英斑岩构成，其全孔岩性松散破碎、局部缩径（小于或等于30米）、完整岩心

全孔不足100米，除主矿层100米左右相对完整外其余的层位都是10米完整20米破碎（强风化地层时有发生）且相当有规律。

应用效果：此钻孔在810.59米处遇到蚀变带断层泥（强风化角岩化矽卡岩）缩径、地层压力失衡，采用高固相优质X-A成膜泥浆都无法控制地层缩径的速度，用一切办法处理无果后经采用加重X-A成膜泥浆后顺利用Ф75绳取在1495.23米达地质目的终孔，施工四个月完孔后套管全部拔完。

X-A成膜剂泥浆体系对红山、红牛、高赤坪、烂泥塘等铜矿区的岩层掉块、坍塌、岩石液化剥落、断层泥缩径、地层压力失衡等情况起到很好的抑制和平衡护壁作用（祥见图2）。从2012到2015年在这四个矿区共完成工作量25000余米，其中1000米到1500米钻孔19个，最浅孔1012米（斜孔：倾角75度），最深孔1495.23米。

结语

X-A成膜泥浆体系虽然在三江并流成矿带多个矿区深孔中的优化利用，但光是泥浆护壁不一定是万能的，还要结合设备的好坏，机班长的合理配置、操作钻机的熟练成度、具有判断孔内异常情况的灵活度。根据岩心的破碎程度、孔内的异常情况，及时对泥浆作调整，最好现场对泥浆的各项性能指标做检测，合理配制优质泥浆提前预防，能把可发生的孔内事故阻止在萌芽状态。

参考文献

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