深孔岩心钻探技术问题分析

2018-02-09秦伟

新疆有色金属 2018年5期

秦伟

(新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七0四队哈密 839000)

随着科技的不断进步与发展，在地质勘探中应用深孔岩心钻探技术使得地质勘探工作的整体效率与质量得到提升，深孔岩心钻探技术在地质勘探中应用越来越广泛，但深孔岩心钻探技术在应用中逐渐暴露出许多问题，克服这些问题，对我国勘探行业的发展也起到推进作用。

1 深孔岩心钻探设备

深孔岩心钻探设备是一种在地面使用的钻探施工机器设备，由钻机、泥浆泵、钻塔以及动力机等共同组成。钻头与钻机应以现场的实际情况和实际的钻探内容进行合理的选择。全液压式与立轴式钻机是当前应用相对广泛的深孔岩心钻机，传统的立轴式钻机实践经验丰富，市场地位极高，而新型的全液压式钻机虽然实践经验较少，但其本身功能及特点优于传统的立轴式钻机，因此当前市场上全液压式与立轴式钻机能够分庭抗礼[1]。

2 钻探过程中存在的主要问题

2.1 孔壁稳定性

孔壁的坍塌或口径变化以及地层的裂变等问题是在深孔钻探中对孔壁稳定性产生影响的主要问题，并且这两个问题在钻探过程中发生率较高。在进行钻探施工的时候，如果孔内井壁稳定性不能达到合格标准，很容易出现井喷、漏浆、脆性地层坍塌以及井口径变化等问题，而且由于无法及时地全面了解出现问题的相关情况，使得所采取的解决措施无法取得预期的效果。因此，在深孔岩心钻探过程中，首先应考虑到孔壁的稳定问题，充分的做好钻探前的预测工作，对于可能发生的问题，应提前制定出相应的解决方案，避免因事故发生，造成较大的损失。

2.2 钻探装备问题

当前，我国的钻探行业采用的钻机设备与钻机技术与发达国家相比均更落后，这使得我国钻探水平出现瓶颈，提升困难。立轴式岩心钻机以及转盘式石油钻机的钻头驱动方式是当前主要的钻头驱动方式，但是无论是立轴式岩心钻机还是转盘式石油钻机，均存在一定的钻探缺陷，并且在钻探过程中故障的发生也较为普遍，同时，在我国，对于液压动力头钻机的技术研发也较为缓慢，当前的技术也难以满足当前钻探工程的实际需求[2]。

2.3 钻探过程问题

钻井液的使用问题是钻探过程中存在的主要问题。在传统的地质岩心钻探过程中，通常采用增减粘土含量、添加化学处理剂以及加水稀释的方法对钻井液的性能进行调整，上述的方法虽然能够短时间内取得较好的效果，但是后期的钻井液维护需要花费较高的费用，并且还会减少钻井液中的优质膨润土和化学处理剂的含量，成本消耗极高。这种方法还有一定的几率使钻井内出现坏死土，对钻探工作的进行产生较大的影响。

3 应对深孔岩心钻探的对策

3.1 增加孔壁稳定性

地层孔隙压力通常较大，是影响孔壁稳定性的主要因素，因此想要使孔壁能够保持稳定，首先要了解实际的地层孔隙压力，并予以克服。钻探前预测以及钻探后测井检验是当前常用的地层孔隙压力的检验方法。钻前预测法是指在进行钻探前，详细地查阅相关的地震层资料，采用直接计算或者等效深度计算的方法对底层空隙压力进行计算，得出相近的预估数值。钻后测井检验法是指完成钻井后，通常泥页岩声波时差法、泥页岩电阻率法以及泥页岩密度法等方法，结合相关的测井资料对地层孔隙压力进行评估计算。地层破裂压力也是影响孔壁稳定性的一个重要因素之一，因此想要使孔壁能够保持稳定，也要将地层破裂压力克服，如果无法克服地层破裂压力，孔壁很容易会出现裂纹，严重情况下甚至会开口，造成钻探失败。有研究中曾经提到过，最小水平有效应力与地层破裂的延伸方向呈垂直状态，因此，了解最小水平有效应力就能够了解地层破裂压力，从而采取相应的手段予以克服。

3.2 钻探装备问题

钻探装备的落后，无法满足深层岩芯钻探需求，这一问题需要得到相关装备制造业的足够重视。对于钻头的驱动方式，全液压动力钻机是当前技术水平相对较高的钻头驱动方式，应加强对其的实践，尽早的取代传统的立轴式钻机，深层岩心钻机可以以转盘+高速顶驱的方式进行驱动，顶驱的最高速度应为600r/min，最低转速应不低于70r/min[3]。