关于钻探工程中深空钻探技术的探究

597 编辑：中冶有色技术网来源：杨新江黄定真李亮

2024-03-04 15:24:00

【摘要】地标深层的各类岩层和岩石是钻探施工的对象，随着岩芯钻探深度的增加，钻探生产的效果受岩层间的接触特征、岩石的性质、完整的程度、地下水位等的影响也变得越来越大。本文我们将针对钻探工程中深空钻探技术的实施与应用展开论述。

【关键词】钻探工程,深孔钻探,技术,实施

中图分类号：E271文献标识码： A

一、钻探工程简述

1、钻探工程在地质工作中的地位

地质工作是地质勘查单位的核心工作，地质工作的前期不能缺少地球物理、化学、遥感、测量和槽井探地表工程等方法和手段，当地质工作的前期准备完毕后就会对地质矿产进行钻探验证。然后控制矿体的规模、形态和厚度，再取出矿产岩石的岩矿心交到化验室，由化验室对矿石的品味进行鉴定。运用空中物探的方法便能获知地质的很多信息，但随着钻探深度的不断增大，空中物探的方法和手段不能准确的控制抗体的空间位置和矿石的品味，为了能找到地标深层的矿产，钻探工程就成了不可或缺的手段。

2、钻探工程带来的经济效益

丰富的矿产资源代表着良好的经济效益，开采矿产增大经济效益是地勘单位的目的，随着地表浅层的矿产的锐减，地标深层的矿产成了地勘单位的目标。矿产深度的增加带来矿产开采的难度，而钻探工程的发展克服了开采深层矿产的困难，使得地勘能够开采到地标深层的矿产，从而带了巨大的经济效益。地勘单位需要大量的职工进行钻探工作，这样稳定了勘地工作的队伍，延续和发展了钻探技术，降低了地质工作的成本，提高了矿产的生产能力，增加了矿产的经济效益。同时，全国多省一年完成的钻探工作量大约在35-60万米年产值创造了3-4亿元，这表明钻探工程给我们国家带了巨大的经济效益,下图为单孔段经济效益的变化表。

二、深孔钻探的实施探讨

1、了解深孔钻探技术的重点

根据地质设计和施工合同要求,结合自身实际情况,有针对性地认真分析研究深孔钻探的施工重点和技术难点,是进行深孔钻探的前提和基础。如有的深孔地层坚硬致密“打滑,钻进效率低,需优选高质量的金刚石钻头或孔内投磨料先对金刚石钻头进行研iQ7JdSKQNr3UZpZ2/QWvIj6QORMWyJSAG2u9UOCLALQ=磨出刃,最好的办法当然是采用液动锤冲击回转钻进;中硬、破碎地层,如回次进尺短、采取率不高,常规单动双管钻进效率低,采用液动锤冲击回转钻进亦是很好的办法;松散、酥脆、破碎、怕水地层,采取率低,可采用底喷钻头和三层管、半合管取芯工具;深厚卵砾层和废石堆,开孔时井口管易斜,可在井口挖个大坑,用粘土置换卵砾石和废石,采用金刚石跟管钻进;机械式连续造斜器和孔底螺杆马达定向造斜,可以满足钻孔顶角和方位角纠偏的需要,也可绕过孔内事故段免于钻孔报废而继续施工,甚至可达到高精度控制钻孔轨迹以命中较小设计靶区的要求;合理钻孔结构的金刚石绳索取芯钻进工艺,本身就具有明显的保斜、稳斜作用;绳索定向造斜及取芯技术是近几年在绳索取芯和定向钻进技术基础上发展起来的高新技术,是一种在钻进过程中既能造斜又能绳索取芯、值得大力推广的先进钻探工艺技术;护孔堵漏仅依靠常规的套管、粘土球、水泥、润滑剂等材料是根本行不通的,必须清醒认识到“泥浆是钻井的血液,树立“深孔钻进必须用好泥浆、“深孔钻进关键在于泥浆的思想,综合考虑钻孔结构、钻进参数、钻进工艺方法等因素,针对地层遇水溶解而渣多、吸水膨胀而缩径、坍塌掉块而超径、裂隙发育而漏水、漏水严重至不返水等各种情况,采取不同性能、不同配方的泥浆技术措施,充分发挥泥浆冷却钻头、润滑钻具、携带岩粉、止水堵漏、维护孔壁稳定的重要作用,确保深孔钻进顺利进行(大多数浅孔钻探施工的主要技术难题也是护孔堵漏)。

2、深孔钻探技术设备的选择

因为施工矿区的岩层和岩石拥有各种特性，所以在深孔钻探工程中会遇到破碎带和蚀变带取心、硬岩钻进、钻孔弯曲等技术问题。如果要在老矿区的周围和底部进行勘察的话，钻探施工将会因为采矿区密布、岩石松动等问题变得难上加难。

钻机的选择是钻探工程的重要一环，钻孔在勘察深度為1500-2000米时，会收到钻孔口径、钻孔设计顶角等因素的影响，因此在深孔钻探工程中需要高性能的钻机，例如重心较低、变速范围较广、立轴行程较大的油压钻机等，此类钻机在深孔钻探工程中使用会减少很多不必要的麻烦。而其他的配套设备的选择应用则是为了提高钻探速度和质量这一目的，不同深度的钻孔用不同型号的钻机，而配套的动力机应该与使用的钻机和泥浆泵相一致，这样在深孔钻探施工时才不会因为配套设备的原因而遇到麻烦。钻杆的型号和规格在选择是要严格仔细，因为在深孔钻探施工时不确定的因素较多。而钻杆的受力十分复杂，承受的扭矩程度也比较大，因此钻杆和钻机的接头所使用的材质必须要有足够的抗拉、抗压、抗扭、抗弯强度。在改变钻杆的壁厚时，一定要增加钻杆的重量和回转阻力，并且需要降低配套钻机的钻井深度。钻头的结构和寿命也要求严格，深孔钻探技术是使用绳索取心的钻井工艺，在遇到不同的特性的岩石时，钻头的外径等要根据实际情况增减。对着深孔钻探技术的发展，对钻探工程中使用的设备的要求也越来越严格。

3、深孔钻探技术的应用

地勘单位对深孔钻探技术的投入比较大，一次地勘单位对深孔钻探的地质期望值也相应的变高，为了保证每个钻孔都达到设计的目的，地勘单位在进行深孔钻探前都会制定一套完整的施工技术。根据岩石的完整度等因数的不同，对于钻孔的孔径要求也不相同，导致深层钻孔的冲洗液的性能会随着孔径的变化而变化。针对底层的复杂程度深孔钻井营合理的配置冲洗液，保证护壁性能良好，这样会大大提高钻井的效率和钻孔的质量。在配备冲洗液时，一定要检测冲洗液的指标，然后配好有效的除砂的设备，保证深孔钻探设备的完好。深孔钻探进行前要进行深孔地质的检验和测验，例如抽水试验、注水试验、压水试验等，深孔地质达到检验标准后才能进行深孔地质钻探。小孔径固体岩芯进行钻探时，根据钻孔参数保证钻机不能倾斜，这样钻孔才不会弯曲。为了防止深孔钻井的倾斜，可以通过控制钻杆和孔壁的间隙，瞎用不同型号的钻头并严格控制钻压等方法。如果钻头的尺寸变大，可以使用扶正器等工具来保证深层钻井在偏转程度上保持一定的幅值。即此深孔钻探技术能为找矿、采矿带来很多便利，解决很多问题，但是深孔钻探技术还不是很成熟，在施工时还应严谨认真。

三、结语

深孔钻探技术是地勘单位找矿采矿的重要手段，正因为这种技术的使用使得地标深层的矿产得以被挖掘，大大的提高了我国矿产资源的利用率。加之小孔径固体岩芯深孔钻探技术的应用，在地勘单位采矿时同时保证了地质结构不被严重破坏，这样就大大的减少了采矿带来的地质灾害。虽然深孔钻探技术的应用给我国的带来了很大的经济效益，但是深孔钻探技术还不是很完善，因此在使用深孔钻探技术进行采矿时要尽量保证施工人员和地质结构以及深孔钻探设备的安全，将采矿风险降到最低。

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