深孔复杂地层钻探技术分析

深孔复杂地层钻探技术分析

耿海鹏

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摘要：钻井是一项隐蔽的工程，其井下隐藏着大量的复杂状况，必须通过钻井工作来对其进行全面的认识。由于深孔复杂地层的施工周期长，地层结构复杂，对泥浆的稳定程度有较高的要求，因此该工程的施工十分困难。在钻井工程中，由于对钻井中存在的问题缺乏正确的认识，导致钻井工程中出现重大的安全问题，给钻井工程带来了很大的经济损失。在这种情况下，文章从对深孔复杂地层钻探技术的重要性和特征入手，接着对比较常见的钻探技术进行了剖析，并对钻进过程中比较常见的钻探技术进行了剖析，期望有关工作人员能够持续提升自己的钻探技术，将事故的发生减到最低。

关键词：深孔；复杂底层；钻探技术

引言

钻探技术在我国地质找矿事业中一直占据着重要的位置，它不但是现阶段我国“攻深找盲，探边摸底”勘探工作的重要依据，而且还对我国矿业的健康发展产生了直接的影响，而各类原因的采矿事故仍是制约在复杂物理层进行深井采矿作业的高效、可持续进行的重要因素。在保证员工人身安全的前提下，对真实的石油钻探过程中存在的潜在危险进行有效的预警，是石油钻探过程中亟待解决的问题。

一、对深井钻井工艺进行深入研究的意义

在深井和复杂地层中，钻井施工和浅井施工存在着很大的不同。在进行深孔复杂地层的钻探施工时，要科学合理地选择钻探装备，要注意判断钻孔的构造，并根据钻孔的具体状况，选择合适的泥浆冲洗剂，规范钻孔的操作，合理有效地处理钻孔中的各种复杂状况，从而使钻井施工能够正常有序地进行，从而保障项目的顺利进行。资料表明，我国很多大中型矿业公司都面临着资源短缺的问题，也就是说，很多矿业公司都已步入了中、后期，资源储备急剧下降，尤其是那些已开采了数十年的矿井，更是步入了干涸时期。调查结果显示，我国大部分矿区的探矿深度都在500 m以上，而在这些矿区的深层和周边，仍有大量的矿产资源没有被探明。因此，在深孔岩体中仍存在着较大的勘探空间。为了更好地探索深海矿物，必须要有高超的钻孔技术，才能采集到样本，进行观测和分析。但是，就当前而言，仍需加强深孔钻井技术的研发力度，以适应当今社会和经济发展对矿产资源的现实需求，进而推动我国国民经济的发展。

二、深井钻井工艺特征

（一）操作困难

就当前而言，在深井钻井过程中，多采用金刚石水平井钻井技术。在钻井工程中，泵机开泵和停泵以及钻井工具提升都会产生较大的水压变化，从而对井筒内部的水压均衡产生影响。特别是在钻井工具快速提升和提升时，很容易造成钻井工具和孔壁之间的空隙过小，从而造成很大的水压变化，甚至造成钻孔不稳定，严重的话还会造成钻孔安全问题。因此，在钻井施工中，必须根据地质条件，对钻井机械的工作速率进行适当的控制，同时对钻井工人的素质也有较高的要求。

（二）对装备和技术水平的高要求

深井钻进工艺的复杂、特殊性，使钻进工艺有很高的要求。在深孔施工中，首先要采取分层成井方式；与此同时，在钻进中，挡土壁的闭锁也要做到均衡，因此，在选择锚杆的强度、进水口和进水口的时候，都要做出相应的应对。而在深井中，则存在着对钻机联接方式及联接方式的考虑，即钻机构造的颗粒大小及螺帽的硬度应与作业区域的岩性相适应，以确保钻井作业的顺利进行。

三、对复杂深井岩层钻井工艺的探讨

（一）绳索取心钻进

在取心钻进的过程中，当出现了岩心管密集的情形时，这种钻进方式可以通过钻杆柱内的管道，通过绳索和特殊的工具，将储存在内岩心管内的岩心抬升到地表的一种钻进方法。该方法无需抬起钻杆，使上、下钻周期大为减少。但是，在传统的提钻金刚石岩心钻进中，起、下钻操作所需要的时间占据了整个生产时间的很大一块，并且这个时间还会随钻深的增大而变得越来越长，并且由于自动化水平较低，导致了操作过程中的劳动强度很大。总体而言，相对于其它传统钻进技术，绳索取心钻进技术有着更高的钻进效率、更长的采心率、更长的钻头寿命、更长的安全性等优势，并且还能降低工作人员的工作人员和钻探费用，因此，在深孔复杂地层钻探项目中，经常会选择绳索取心技术。在钻探之前，要注意钻头的使用状况，尤其要注意钻头的钻进时效和使用寿命，与此同时，还要对钻头的使用状况进行全面的分析，根据这些因素来选取最好的钻头，并对原有的设计进行相应的修正。另外，要根据岩层特性选择合适的钻头。在进行取芯钻进的时候，钻具要匹配孕嵌或表嵌金刚石扩孔器+孕嵌金刚石的钻头，并且在实际应用的时候，要注意金刚石扩孔器的应用和施工孔段的孔径的大小不一致，并且在替换钻石钻头的时候，要对扩孔器外径的磨损进行认真的观察，如果发现了磨损，就要立即进行更换。

（二）钻孔构造

在决定钻孔的构造时，要与区域地质条件、开挖深度、钻孔直径、钻进方式、设备等相联系，对洞孔的直径和变动参数进行控制，这样才能保证钻进的质量，使钻进施工能够正常稳定地进行。在复杂地质条件下钻孔时，当钻孔深度小于1000m时，采用 PWφ46钻孔，当钻孔深度大于1000 m时，就必须采用φ168钻孔。与此同时，还需要根据地层条件、钻进设备、经济效益等因素，对各个口径钻头的钻进参数进行更多的了解，并根据具体的施工条件、地质要求等因素来决定最终孔的直径。

（三）钻探事故解决方法

针对目前深井普遍存在的问题，根据实例提出了相应的处理措施，并指出了造成深井故障的主要因素：不降速或降速与换新钻头相关。这种情况会造成钻头与井筒之间的“死锁”，可以用下列方法来处理：在井筒已经到达207米时，第一次建议井筒的出水口。利用该缆型套筒，再利用反向心轴对套筒进行加工，并利用91毫米直径钻对套筒进行切削，以达到对余下套筒进行高效研磨的目的。在发生故障时，及早抽出机械破损部位的钻头，再根据故障井眼的大小，确定出故障井眼的孔径。钻探意外是指在钻探过程中，在钻探过程中使用的钻探工具以及相应的标志，可以确定出意外的地点是对着井眼某一具体地点的，也可以解释为什么会造成破坏，或者当不能对此做进一步的研究时，可以进行压力试验，并对其进行稳定性处置。为了确保钻孔整体的稳定，需要对钻孔设备的具体规格、使用次数、井眼和周边岩层的构造进行研究。若存在意外事件的残余或特定征兆，则可视为意外事件的证明。使用合适的工具在井中钻孔，并使用坚硬的，厚重的，有弹簧的物体。在对卡通型牙轮进行切削时，必须注意牙轮周围牙轮的折断及牙轮中的钍对牙轮的影响。若无法直接从井眼中拔出钻杆，可使用反向钻孔的心轴拔出钻杆。如果管子掉下来，因为石头管子被破坏，钢丝网罩没有安装好，可以用花岗岩管子进行清洗。

四、结束语

综上所述，目前在我国地质勘探领域，深孔复杂地层的钻探技术已经有了长足的发展，能够很好的满足钻井勘探的实际需求。但是，与国际先进水平比较，仍然有很大的差距。因此，需要继续加强对深孔复杂地层钻探技术的研究，为提升国内的钻井技术，推动地质勘探产业和社会经济的发展做出贡献。

参考文献

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