深部地层地质岩芯钻探技术探讨

吕彦军

（安徽省地质矿产勘查局332地质队，安徽 黄山 245000）

深部地质岩心钻探技术的兴起，是为了配合地球深部探测科学，主要作用是为了研究地球所含低下物质，通过实物资料、信息监测以及地球物理现象，也是对地球进行研究的主要手段，并在对地球的研究中，对地球研究目的能够实现问题上，发挥了重要作用。随着人们的不断发展，朝着地球深处寻找矿物已经成为了必要的发展趋势，当前人们所运用的更为成熟的地址理论、遥感技术实时勘测，都是为了深部地层地质岩心钻探提供基础，只有采用地心取样的方法，才能正式对之前所做的判断和推断准确性进行验证。深部钻探技术能够让人门对地球的检测更具核心地带，此外还能对地壳、上地幔的整体结构和醉成进行研究，从而对一些地质灾害做好预防，降低灾害带来的经济损失，发展地球科学技术以及地质勘察工作，能够有效存进社会发展，提升人们生活质量。

1 深部地层地质岩心钻探定义

一般而言，根据孔的深度分成五个阶段，分别是：浅 孔，0m～300m；中 浅 孔，300m～600m；中 深 孔，600m～1200m；深孔，1200m～2500m；特深孔，大于2500m。

2 施工深部钻探中出现的技术问题

2.1 钻探设备选取 （如表1所示）

对于钻机而言，对于型号的选取要能够结合钻探地区的地质状况、钻孔设计、钻孔结构、岩石的力学性质等，这些因素都会直接影响到钻探工作实施，因此实际工作还要根据现场实际情况来制定。

表1 钻进深度不同所选择的钻探设备

实际工作中，对与钻杆的选用，一般都为F89mm国产伸缩取芯钻杆，或者是F71mm绳索取芯钻杆。在钻具的选用方面，应选取液动冲击锤绳索取芯钻具，这样一来才能适应相对复杂的地质状况，从而确保对岩矿芯的采取率[1]。而在钻头的选取上，则需要选取高胎体同心圆锯齿型金刚石钻头，同时还要能够保证钻头环状工作的面宽、水口深，这样才可以保证钻头在工作中，能够具备良好的通水性，不易崩胎体。

2.2 钻井液的选取

钻井液在钻探在钻探工作中的作用，主要是为了保证钻进工作高效、安全，因此对于绳索取芯钻进所使用的钻井液，有以下几点需求：第一点，不会与岩体、岩粉等发生一些化学反应，同时还要保证不会随着地温的不断提升，出现絮凝和讲解等不良现象；第二点，对地下水和地表不会造成污染；第三点，低固相或为无固相，并且还能对钻到起到显著的冷却排粉功能；第四点，保证钻井液低粘度、高分散和低失水性[2]。

3 深部地层地质岩心钻探工程案例

以我国某地区项目ZK5409号孔为例，ZK5409孔在设计时，设计孔深为2260m，最终孔深2237.53m。矿区内部环境相对稳定，出现涌水、垮塌孔等现象也相对较少，并且不具备连续性，而局部破碎则在1000m～1200m之间出现，因此在实际工作中选取了相对简单的钻孔结构。

钻孔结构：1m～20m之间，采用F127mm口径；20m～50m之间，采用F108mm口径；50m～1350m之间，选用F95mm口径；在1350m之后，最终选择F75mm口径。而在钻机型号的选取工作中，则是选取了HXY-6B，泥浆泵为BW-320。钻塔为SGX17。钻机动力为150kW，伸缩绞车动力为7.5kW。而在钻井液的选择上，采用2000万分子量的水解聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素和高效钻井润滑剂等作为泥浆的材料。同时，在施工过程中，工作人员还依据当前地层的变化选用适量的调配药剂用量，此外还配置好了专业的除砂装置以及泥浆沉淀池，从而保证工作过程中有效降低冲洗液固相含量。

在保证钻进工作完善的同时，还需要针对钻进过程中出现的问题进行重视，一般而言为以下几点：第一点，当钻孔工程钻进到1700m之后，钻头的寿命会明显缩短，钻头消耗速度也会提升，从而导致起下大钻工作频繁，对于孔壁的稳定来说，有着严重的安全隐患，同时劳动强度大，对钻进效率造成严重影响；第二点，钻孔顶角控制难度大，对于造斜地层而言，顶角控制难度更大；第三点，钻进工作进行了一段时间之后，易发生断钻杆现象。

针对以上几点问题，需要采取相应的管理措施进行解决：第一点，工作人员可以适当降低钻进压力、做好水泵的水路密封以及钻杆工作，对钻头的工作面实施加高处理、提升钻头出水性，同时还可以在钻头上镶嵌金刚石聚晶材料，这样一来就能直接解决钻头使用寿命短的问题；第二点，在工作中，要保证地基和地盘的整体稳定性，同时对钻塔与钻机的安装工作而言，还要保证安装的周正、水平和牢固，并保证钻塔的提引器中心、钻孔中心，天车轮以及主动钻杆中心能够保证在一条铅垂线上；第三点，认真对钻杆与其配套接手进行检查工作，如果出现了破损现象，应当及时进行更换，当钻柱启动的过程中，还需要保证钻杆能够处于拉伸的状态，而在钻柱启动的时候，应当慢慢松开离合器，从而防止机械启动的瞬间扭矩的作用力施加到钻柱上，导致专注受伤，在钻工作进行时，还需要降低钻进压力，对泥浆润滑性也要进行改善，从而降低钻柱的扭矩，同时，还要做好孔口封闭措施，防止岩粉随泥浆进入套管和孔壁之间的间隙抱埋套管。通过以上几种措施，就能够直接降低钻进工作中出现的几点安全隐患，保证钻探工作顺利实施开展。

4 结语

深部地质岩芯钻探施工在获得地球深部地质信息的同时其资源投人也是非常大，此外由于深部钻探技术能够让人门对地球的检测更具核心地带，此外还能对地壳、上地幔的整体结构和醉成进行研究，从而需要对一些地质灾害做好预防，因此施工过程中的施工管理尤为重要。

为了保证工作的完善，还需要工作人员能够做好现场监督、材料供应，理顺施工生产活动中的协作配合关系，落实责、权、利一致原则，只有依靠集体力量才能取得较好工作效果。

[1]周龙涛,刘金凯,郭欣.深部地质岩芯钻探技术探讨[J].工业c,2016,(6):70-70.

[2]王盛,熊柏槐,宋国清.深部地质岩芯钻探技术探讨[J].西部探矿工程,2016,(3):63-63.