都具有必要性和重要性。

 

　　二、深、薄断层钻探的案例

 

　　

1．矿区地层 

　　某矿区是一大型花岗闪长斑岩型白钨钼矿床，初步勘探储量

9．6×104t，5 条勘探线，

2O 个钻孔。 
　　

(1)坡积物：以碎石块、亚粘土、粘土、细砂、粉砂等组成；(2)围岩：矿区围岩为角岩，深

灰紫一紫色，有细石英脉充填其中；

(3)侵入岩体：矿区岩体为花岗闪长斑岩，灰白一浅灰

色，中一细粒斑状结构、块状构造，石英脉较为发育，有少数石英脉两侧有弱钾化现象，绢
云母化程度较高，局部较破碎，黄铁矿化较为发育，以星点状、细脉状为主，主要产于石英
脉中

[4]。 

　　

2．矿区钻探一般情况 

　　矿区的钻探工作开始于

2007 年 12 月开始，XY——4 型钻机 2 台，S75 绳索取芯钻进，

至

2008 年年底共施工 11 个钻孔，5500m。2009 年 2 月继续施工 ZK404，孔深 730m。该孔岩

芯钼含量，矿化程度都较好，考虑钼多金属矿的市场前景，决定扩大勘探钼矿床范围，施
工该孔西、北方向的

ZK405 孔，该孔地层较为特别，开孔为花岗闪长岩，厚为 31m，接着

进入角岩，直至

680m，局部插人花岗闪长岩。无固相冲洗液为：清水+皂化油+水解聚丙烯

酰氨。

 

　　

3．ZK405 孔钻探异常情况 

　　

ZK405 孔孔深 680m 后，地层开始较为破碎，钻进出现异常情况；(1)进尺缓慢，提钻

取芯后，发现有

lcm 左右岩屑碎片卡在钻头处内外管间隙中，内管内有岩芯阻塞，频繁取

芯后，仍然能正常钻进，考虑到

ZK404 孔深部钻进时也有同类现象，决定缓慢钻进。孔深

至

780m 时，由于未知是隐伏断层破碎带，继续下钻钻进；(2)在钻进过程中出现泵压升高、

憋泵现象，冲洗液不能畅通，只好关泵提钻，但钻具被抱吸，提拉时钻杆脱扣断开，该回
次长

3m。重新对上钻杆后，仍未提动，只得暂停，12h 后，缓慢提拉，逐渐才将 S75 绳索

取芯钻具、钻杆提出孔外。

 

　　

4．断层层间物质描述及断层地质追索 

　　从起出的岩芯观察，深灰紫色一紫色，薄片状、

l～2cm 长碎片及岩屑颗粒约占 6O

%，0．01----2mm 的粉末约占 4O%，为断层破碎角岩。为追索下盘，换泥浆后，下钻遇阻，
反复扫孔至

783．20m，见硬层，勉强钻进一回次后及时起钻。再探孔又遇阻，并在触到断

层位置时易被抱吸、憋泵。泥浆为：优质钠膨润土

+水解聚丙烯酰胺。 

　　三、深、厚断层钻孔孔壁破坏原因、力学分析及钻探技术难点

 

　　

1．断层钻进孔壁破坏原因 

　　断层形成后，地应力得以释放，内能大量消耗，受推、挤等力作用，周围岩体处于弹塑
性状态，围绕破碎带重新分配地应力，达到新的平衡，而层问物质表现为松散、胶结不良、
内聚力差、交叉裂隙多；颗粒及粉末状物质处于硬塑一流塑状态，遇水有极强的膨胀性，当
钻孔形成后，孔壁上径向应力比孔内液柱压力大时，孔壁易径向流变，向孔内垮塌、填充。

 

　　

2．断层钻探力学分析 

　　以案例中的薄断层钻探情况模拟孔内力学情况，分析层间物质变形压力。

 

　　

 (1)当断层被揭穿，孔壁周围的岩层失去约束，显示出地层压力，且层间物质水化后：

大钩提拉力

F1≤全孔钻杆、钻具重量 F2+颗粒、流塑物质对钻杆、钻具握裹力 F3+部分液柱重

量

F4。 

　　

(2)断层层间颗粒及流塑物质对钻具产生的握裹力 F3 由两部分组成，一是颗粒物质对

钻具产生的摩擦力，二为粉末状物质产生的遇水膨胀压力。在此案例中钻杆、钻具被提起的
原因是断层厚度较薄，反复提拉摇震后在钻杆、钻具表面形成水化膜，减小了摩擦阻力。因