深孔复杂地层钻探技术探析

深孔复杂地层钻探技术探析

张峰

安徽省煤田地质局第二勘探队 安徽 芜湖 241000

摘要：钻探施工属于隐蔽性工程，钻孔内部潜在着许多复杂情况，只有钻进作业完成后，才能更深入地了解其内部环境。深孔复杂地层钻探工程，具有施工周期长、地层复杂、对泥浆的稳定性要求高等特点，工程项目施工难度非常大。在实际钻探施工过程中，如果不能准确判断孔内的实际情况，有可能会引发严重的事故，造成巨大的损失。基于此，本文首先分析了深孔复杂地层钻探技术的重要性及其特点，随后分析了较为常用的钻探技术以及钻进优化思路，希望相关人员不断提高钻探技术水平，最大限度地降低事故的发生。

关键词：深孔；复杂地层；钻探技术

引言

在我国地质找矿事业中，钻探技术始终占有举足轻重的地位，其不仅是现阶段我国“攻深找盲，探边摸底”勘查作业的关键基础，它也直接影响着我国矿业的健康发展其中，各种原因的开采事故仍然是影响在复杂物理层进行深井开采作业的有效和持续进行的主要因素。因此，有必要进一步预测实际工程作业的安全风险，建立健全的安全防范机制，确保我国钻井行业的健康发展，同时确保作业人员的安全。

1.研究深孔钻探技术的重要性分析

深孔复杂地层的钻探工程与浅部钻探工程相比，有着较大的差别。在深孔复杂地层的钻探施工作业中，需要科学、合理地选择钻探设备，重视孔结构的确定，并结合孔内的实际情况选用相应的泥浆冲洗液，对钻探操作加以规范，合理、有效地处理孔内复杂情况，确保钻探施工正常、有序的开展，保证工程顺利实施。数据显示，国内许多大中型矿山开采企业存在资源紧缺的问题，换句话说，许多矿山企业的生产已经进入中晚期，资源储量大幅减少，特别是一些已经经过几十年开采的矿山，更是进入了枯竭期。研究表明，国内许多矿山资源的勘察深度在500m左右，而在那些储量大幅减少的矿山深部及外围，还有许多未经深入勘查的资源。可见，深孔找矿还有一定的空间。而想要进一步深入勘探深部矿产资源，就要具备过硬的深孔钻探技术，以便获取样品，并加以观察和分析。但就目前来看，还需要进一步加大对深孔钻探技术的研究，只有这样才能更好地满足现代社会经济发展对资源的实际需要，从而更好地促进经济发展。

2.深孔钻探技术的特点

2.1作业难度大

就目前来看，深孔钻探工作程中主要运用金刚石WL钻进工艺。在实际的钻探过程中，往往面临着泵机开泵、停泵及钻具升降时压力波动过大的问题，进而影响钻孔内压力的平衡。尤其是当钻具升降速度较快时，极易致使钻具与孔壁的间隙变小，而产生巨大的波动压力，甚至有可能导致孔壁失稳的情况出现，严重的还有可能会发生孔内事故。所以，在具体的钻探过程中，要结合实际的地层情况，合理控制钻探设备的作业速度，这也对钻探作业人员提出了更高的要求。

2.2设备要求高，技术标准高

由于深孔作业的复杂性和特殊性质，工作人员对深孔作业和深孔作业都要求较高。一方面，深孔作业必须采用多层钻孔方法和多层套管来执行作业。同时，在钻井过程中必须平衡挡墙的锁定，必须对螺栓强度的选择、入口和入口等诸多方面作出适当反应。另一方面，对于深孔，对于钻头连接的强度和类型有相当多的顾虑，钻结构的粒度和螺母的硬度必须与作业区的岩石特性相匹配，才能保证稳定的钻操作。

3.深孔复杂地层钻探技术分析

3.1绳索取心钻进

该钻进方式是取心钻进过程中遇到岩心管密集的情况时，利用钻杆柱内的通道，使用绳索及专用工具，将贮存于内岩心管内的岩心提升到地面的一种钻进方法。这种方式不需要提起钻杆柱才能实现，大大缩短了起钻和下钻的时间。而在常规的提钻金刚石岩心钻进工作中，起、下钻操作所需时间占总生产时间的一大部分，且该时间还会随着钻进深度的不断增加而延长，再加上机械化程度不高，致使作业过程有着极大的劳动强度。总的来讲，绳索取心钻进技术与其他常规钻进技术相比，具有较高的钻进效率、采心率、钻头寿命长、安全性等优点，且劳动强度和钻探成本较低，所以，深孔复杂地层钻探工程中往往会选用绳索取心技术。钻探施工前，需要重视钻头的使用情况，特别是对钻头的钻进时效、使用寿命等予以关注，同时，还需深入分析钻头的实际使用情况，并以此为基础选择最佳的钻头类型，对原设计钻头做适当的调整。此外，还需结合地层的特点选用与之相符的钻头。在取心钻进施工过程中，钻具需配孕镶或表镶金刚石扩孔器+孕镶金刚石的钻头，且在具体的使用过程中，需要关注金刚石扩孔器的使用以及施工孔段孔径是否相同，并在更换金刚石钻头时，需要仔细检查扩孔器外径的磨损情况，出现磨损应及时更换。

3.2钻孔结构

对于钻孔结构的确定，需要结合区域地质条件、开挖深度、钻孔直径、钻进方式、设备等，控制洞孔的直径及变化数据，从而保证钻进质量，确保钻进施工的正常、稳定开展。在深孔复杂地层钻进时，如果孔的深度不超过1000m米，可以使用PWΦ46开孔，若超过1000m深，则需要钻Φ168孔。同时，还需结合地层条件、钻进设备、经济效益等对各口径钻头的钻进参数做进一步明确，并结合实际的施工条件、地质要求等确定终端孔的直径。

3.3钻探事故解决方法

分析了基于实际事故的具体解决方案，以解决深孔常见问题，其中事故原因不减速或减速与更换新钻头有关。这将导致钻头和壁上孔的“死锁”事故，可通过以下解决方案解决:套管已达到预定的207m孔，首先提出套管的出口开口。采用这种绳索式套管套，然后用倒档主轴进行处理，用直径91mm的钻头加工套管套，使其馀套管在反复磨合时能有效处理。对于事故，通过尽早抽取用于机器断裂部分的钻杆工具，然后计算事故钻孔深度来测量采集通道直径。钻孔事故将钻孔通道外的钻孔工具与相关标记相结合，以确保事故现场指向钻孔的特定位置，说明损坏情况如何发生，或在无法进行详细调查的情况下，执行压力测试和稳定处理方法。确定了孔内钻机的精确规格、使用次数、井孔及周围岩石结构，以保证整个钻壁的稳定性。如果有事故的残留或具体症状，可以作为事故的证据。使用适当的工具穿透孔内的钻床，并使用硬、厚、弹簧物件。加工卡通钻头时，要考虑周边钻头的断裂和钍效应。如果不能简单地将钻头从孔通道中拉出，则在转换过程中用反钻主轴抽取钻头。当管道脱落，由于岩石管道损坏，铁丝网未正确固定在管道上时，可以用花岗岩管道冲洗。

结束语

总而言之，在现阶段的国内地质勘探行业中，深孔复杂地层的钻探技术取得了较大的进步，它可以很好地满足钻孔勘探的实际需要。但与国外相比，仍存在较大差距。所以，需进一步加大对深孔复杂地层钻探技术的研究，努力提高我国的钻探技术水平，促进地质勘探行业和社会经济的发展。

参考文献

[1]陈雄志.深孔复杂地层钻探技术探析[J].冶金管理,2022(23):62-64.

[2]高飞,杨芝广,徐柳,罗思贤,赵文辉.川藏铁路昌林段深孔复杂地层钻探技术与施工实践[J].四川地质学报,2022,42(S1):69-73.

[3]蒋光旭,唐振华.锡矿山复杂地层小口径取心深孔钻探施工方法[C]//.第二十一届全国探矿工程（岩土钻掘工程）学术交流年会论文集.,2021:160-165.[4]宋辉,王涛,赵世民.复杂地层深孔取芯钻探事故的处理方法[J].世界有色金属,2020(13):202-203.

[4]董杰.肃北县长流水金矿复杂地层深孔岩心钻探施工技术研究[J].甘肃科技,2019,35(12):28-29+48.