小口径岩心钻探钻孔缩径的预防与处理

孟燕杰 梁丽

摘 要：钻孔缩径是小口径岩心钻探工作的主要难题，在施工过程中一旦出现钻孔缩径，就会延长施工进程，增加资金投入，给企业带来巨大的经济损失。文章首先简单介绍了地质岩心钻探技术，然后分析了预防小口径岩心钻探钻孔缩径的有效措施，最后针对钻孔缩径现象，给予有效的处理对策，以期能够为施工人员的生命安全提供保障。

关键词：小口径岩心钻探；钻孔缩径；预防措施；处理措施

在固体矿产地质勘探中，岩心探勘技术是最主要的勘探手段。岩心勘探的定义为：钻头钻至不同深度的地质中获取矿样后，勘探人员对地质岩心具体位置进行分析，同时为地质作业提供可靠的数据。有学者对岩心勘探的由来进行了总结：在地质探勘工作中，施工人员会借助钻具沿着破碎的环状岩石对孔底进行钻探工作，而且会在孔底正中心留下一个岩心，施工人员将岩心从孔内取出，通过分析岩心掌握地质与矿产情况。

一、地质岩心钻探技术概述

在岩心钻探施工中，技术人员必须要具备娴熟的操作技巧才能保证钻探工作顺利实施。根据钻头种类，可对岩心钻进方法进行划分，具体包括钻粒钻进、金刚石钻进、硬质合金钻进。在岩心钻探工作中，施工人员可以借助液动冲击器的冲击力进行回转钻进，能够承受冲击的钻头有金刚石与硬质合金，因此施工人员必须要合理利用。

近幾年，我国资源勘探行业发展迅速，岩心钻探技术也得到了广泛应用，其中液压动力钻探技术、多功能钻探技术、立轴岩心钻探技术是目前最受瞩目的三项勘探技术。立轴岩心钻探技术是早期从国外引进的一种技术，由于我国技术人员能力较低，导致该技术在资源勘探中的使用次数屈指可数。为了解决资源勘探难题，建国后我国研究人员结合苏联发明的岩心钻探设备，开始了仿制工程，最终自主研发了TK系列岩心钻探设备、XY系列岩心钻探设备、YL系列岩心钻探设备、HXY岩心钻探设备等。

但是，相较于美国、日本等发达国家，我国岩心钻探技术仍处于落后状态，钻探机核心部件大都是从国外引进的，进而增加了岩心钻探机的制造成本。虽然近些年，我国科研人员一直在学习先进的国际技术，主张自主创新，但是在实际应用中，国外先进技术并没有得到应有的重视，因此，我国岩心钻探技术虽然有所发展，但是发展速度较慢。因此，我国钻探行业必须要不断引进国外先进的理论知识，在此基础上对钻探技术进行创新，这样才能解决岩心钻探技术落后问题。

二、预防小口径岩心钻探钻孔缩径的有效对策

钻孔缩径是小口径岩心钻探中常见的问题，一旦发生钻孔缩径，不仅会影响工程进度，而且也会增加施工材料的需求量，导致施工成本大幅度提升。如果提前做好准备工作，就会减少缩径事故的发生，更甚者能够及时将其排除。具体的预防措施有：

1）明确钻孔缩径具体部位。在钻孔缩径预防工作中，明确其发生部位是首要问题。通常情况下，水敏性地层、强风化地层、断层沙是钻孔缩径发生的主要部位。水敏性地层处于沉积地层中粘土沿地层，强风化地层遇水就会迅速膨胀，地层经风化后就会砂状破碎，断层泥是地质构造层。

2）掌握小口径岩心钻探情况。为了减少钻孔缩径的发生，施工人员必须要掌握已经出现钻孔缩径岩层的相关情况，这样才能针对实际问题，制定预防方案。施工人员要及时发现问题，及早给予有效的预防措施，以免出现安全事故，给自身及其他人员的生命安全造成威胁。勘探人员必须要科学选择泥浆配比方法，失水量小于4ml/30min的泥浆是最佳的选择。

3）其他预防措施。施工人员在缩径地层中，不论是应用上升钻具还是应用下降钻具，都应该减速通过，若是钻具在钻进过程中遇到阻力，可以采用提前扫孔的方式，确保其能够顺利通过。

若在施工过程中遇到缩径问题严重的底层，施工人员需要给予扫孔处理，扩孔最好使用大一级的钻具，以免出现缩径事故。当钻进1-2m后，施工人员需要立刻进行套管处理，尽量减少缩径事故的发生。

三、处理小口径岩心钻探钻孔缩径的重要措施

在施工过程中一旦遇见缩径地层，施工人员需要分析实际情况，对施工现场进行评估后，有针对性地制定处理措施，最大限度提高施工效率。

1）科学选择钻进参数。钻进参数的选择与钻压工作有着密切的关系，因此施工人员必须要做好钻压工作。在岩层部位施工中，由于岩层岩石比较柔软，所以在钻进钻探时必须要轻压钻进，不然，岩层部位就会扬起大量的岩粉，进而频繁出现埋钻事件。

2）严格控制钻具速度。在对缩进地层进行施工时，必须要控制好钻具速度，慢进慢转速是最科学的施工方式。当钻探在穿过缩进地层时，施工人员必须要采用护壁的方式对缩进地层表明进行保护。此外，施工人员还必须要严格控制转速，一般在200r/s-300r/s范围内，切实为工作人员的人身安全提供保障。

3）合理调整泵量。钻孔缩径岩层软层部位时，就有可能出现大量的岩粉，而且随着钻探施工的不断进行，岩粉粉量也会增多。因此，施工人员必须要调整好泵量，才能将粉末带走。若泵量没有达到标准，那么粉末就难以被带走，孔内就会积累大量的岩粉，进而威胁到施工安全。一般情况下，施工泵量控制在60L/s-80L/s范围内。

4）做好冲洗液维护工作。冲洗液维护工作在施工过程中发挥了举足轻重的作用，如果不能及时给予冲洗液有效的维护措施，那么就有可能引发孔内事故，因此施工人员必须要及时将堆积的泥浆清理干净，最大限度提高泥浆使用效率。为了保证后续工作顺利展开，施工人员必须要做好冲洗工作，及时记录维护信息，进一步提升工作效率。

四、总结

总而言之，在缩径地层钻进施工中，施工人员首先需要掌握岩层情况，有针对性地制定钻进方法，科学配制泥浆，做好预防工作，以免引发孔内事故。钻孔缩径地层时，施工人员必须要认真对现场进行观察，及时将现场情况记录下来，在提升施工效率的同时，最大限度减少安全事件的发生。

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