浅谈绳索取心技术在岩土钻探施工中的应用

2018-06-12李美峰

建材与装饰 2018年27期

李美峰

（中陕核工业集团二一一大队有限公司环境工程院）

1　引言

绳索取心的钻探技术有着许多优点，包括施工的劳动强度较低与停钻的事故较少，还有钻进的效率较高以及钻孔的质量优秀和设备材料方面消耗少等，获得了岩土地质的勘查方面还有钻探施工的工作人员们广泛热爱。绳索取心的钻探技术是一类于钻探施工的钻进过程之中，在钻杆其内部岩心管于填满岩心之后，不可以把孔内部的钻杆提高至钻孔的地表，而借助着岩心钻探的专用打捞装置，由钻杆的内部将岩心管给提到地面上的一类先进钻探技术。于实际的钻探过程当中，因为钻探地区其地层与岩土地质等环境情况比较复杂，还有在不一样的地质条件之下，该绳索取心的钻探工艺所能获得钻探的效果也具有非常大的差别，特别是处于复杂岩土的地层条件之下，运用该绳索取心的钻探技术时，假如施工的过程之中有脱扣、断钻杆等各种事故发生的时候，将会对钻探施工方面带来一些不必要的问题，轻者有可能使得钻孔报废以及钻探管材受到损失等，在严重的时候还会使得全部钻探施工的进度得到延误以及降低钻探的质量等多种严重的事故发生，对全部钻探施工的过程带来非常大损失。所以，怎样于复杂地层的条件之下，与钻探现场的施工状况相结合，把绳索取心的钻探工艺合理有效的运用于钻探施工的实际过程之中，使得钻探施工的效率以及工程的质量得到有效的提示，这有着极大的实际意义。

2　矿区地质特征

2.1　地层

庞家河矿区附近出露地层有新元古界罗汉寺岩群、泥盆系舒家坝组和大草滩组及第四系。

2.2　泥盆系

北和丹风岩群、南和罗汉寺岩群均以韧性断层相隔，总体为一套浅变质碎屑沉积地层。根据岩石组合、沉积相和区域地层对比，可划分为中泥盆统舒家坝组和上泥盆统大草滩组。

2.3　构造

工作区构造活动强烈，主要受到近东西向区域性构造F7、F8断裂影响，区内形成一系列次级断裂构造及褶皱变形，受后期区域走滑性断裂F1及其次生断裂改造及破坏，在区内形成一系列菱形地质块体。

2.4　岩浆岩

矿区内岩浆活动较弱，以脉岩、岩株为主。仅在矿区西部红岩湾北侧出露印支期大台沟岩体的3个石英闪长岩小岩株，脉岩以花岗斑岩脉、辉绿岩脉为主。

矿区附近侵入岩主体为印支早期的柳刹沟岩体，岩性为黑云母花岗岩，距离庞家河矿区以西0.5km左右。在矿区南部可见有小规模出露的石英闪长岩株。

3　绳索取心的技术在实际施工的运用范围

中国于绳索取心的钻探工艺这方面所进行研究比较晚，绳索取心的钻探其综合效率以及使用的寿命等多个方面，和世界上其他发达先进的国家比较还存有一定的差距。不过在众多钻探学者专家共同的努力之下，中国的绳索取心工艺方面其研究以及实际钻探的施工过程之中都获得了许多令人骄傲的效果。在中国的工程勘探与岩土地质的勘探还有水文水资源的工程勘测等方面的实际工作中绳索取心的钻探工艺已经获得了极为广泛的应用。现代，我国的绳索取心钻进工艺的平均每个月的效率，能够实现600～1000m左右，其平均工作的效率能够达到7～10m/h，而且于正常条件之下该钻杆综合的运用寿命要大于2万m。不过在我国内部大量钻探的实际施工其经验可以得到，并不是全部钻探的工程运用到该绳索取心的钻进工艺之后都可以得到良好的效果。对—个具体实际钻探的工程来说，应当对钻探区域的地层条件、钻头的质量水平、钻孔的深度还有钻探的施工过程当中绳索取心其钻具辅助的配套装置等因素进行充足的考虑，而且要与钻探综合的投资成本相结合，在技术的经济性等多个方面来对钻探的技术手段进行合理的选择。该绳索取心工艺在理论上来说对各类不一样岩土地层的条件之下钻进钻探都是适用的，在众多实际工程中运用效果的数据剖析看来，该绳索取心工艺与6～9级的中硬岩层之中，他的工程质量以及钻探的效率都是非常好的。不过就现在我国内部钻探施工工艺看来，对10～12级岩石所进行的钻探施工来说，不应当采用绳索取心的技术，尤其是在所钻探的岩土地层为组织密度比较大且颗粒较为细小以及缺乏碾磨性极坚硬性的岩石地层，假如采取绳索取心的工艺技术，于上面所讲岩石地层的条件之下，其钻头的磨损将会比较严重，并且其钻进的速度也会非常的低，将不能使得绳索取心的钻探钻进工艺其优势得到充分的发挥，进而使得实际施工的综合效率以及质量得到极大的降低。在笔者众多绳索取心的钻探工艺具体施工的经验看来，该绳索取心工艺通常能够应用于深孔与浅孔岩石的钻探工程当中，一般于绳索取心工艺的应用范围之内，伴随着钻进深度不断的加深他的施工技术的经济效果将会愈高，不过在实际的施工过程当中，一定要选取质量较高的钻头，进而确保全部钻探工程可以高效稳定实行下去，假如钻进的钻头其使用的寿命非常短，那么于施工的过程当中就将会有更换钻头这样的事情经常发生，这样做就会使得绳索取心钻探的优势以及使用的意义极大的下降。

4　复杂破碎的地层其绳索取钻井时的施工要点

在钻探施工实际的过程当中，一般都会于破碎的地层上面来进行钻井勘探，因为该种地层大多为浅层的强风化岩石，或者是深部地质构造的破碎带，于钻探施工的过程当中时常会有岩心采样的质量不高与岩心的采样比较困难还有钻孔孔壁的滑动不稳定等多种问题发生，特别是在钻孔实际操作的过程当中时常会有钻孔的漏失与钻孔的涌水等多种复杂问题发生，进而对岩土的钻探提出了更加高的需要，使得实际施工的难度得到增加。

4.1　浅层风化岩土的地层其绳索取心钻进时施工的要点

浅层强风化以及全风化岩土的地层其绳索取心的钻进钻探施工过程当中，应该首先要与钻探所在实际的位置相结合，选配出与该地层适合的润滑泥浆对其钻孔的孔壁实行相关的支护完善，而且发挥到将钻具润滑的作用；再选取和该类风化岩的土地层适合的钻头设备，在确保钻探综合的施工质量不变的前提之下，使得钻孔钻进的速率得到有效的提升；运用实际的施工当中极易进行操作短小钻具；于浅层的风化岩层之上实行其钻进取心工作的时候，不要太过着急，应该依照钻进工作相关的施工操作流程以及现场施工的组织设计需要，依据平稳可靠稳健的钻进原则，确保全部钻探施工的过程高质量、高效率的进行下去，如图1。

4.2　深部构造的破碎带其绳索取心钻进的施工要点

图1　绳索取心钻杆

深部构造的破碎带会受到该钻孔的深度较深与破碎的程度不相同以及地层条件较为复杂还有地下水和低压等多个因素的作用，通常成为在钻探钻进实际工作中高效施工所遇到的瓶颈问题。在众多实际的工作经验中可以得到，在此种地层条件之下实行有关绳索取心的钻进施工工艺时，除要依据上述所说浅层风化的岩土地层其钻进时所提到各类的保护举措与装置的搭配以外，于实际的施工过程当中还应当掌握住下面几个技术方面的要点：①钻探实际的操作过程当中，必须要做到谨慎小心，而且对于所得到的岩心时行仔细的分析观察，并与相应的知识以及工作经验相结合，对钻孔内部的情况做出准确的判断，而且还要制定出一系列对应防护的预案。因为深部构造的破碎带其地下岩层非常的复杂，不要粗心大意，在钻探钻进的施工过程当中所有失误性的操作，都有可能将造成一些严重的问题，为全部钻孔施工造成极大的损失；②钻进该种复杂的地层时，在实际的施工过程当中需要求准、求稳的原则，而且不可以报着任何的侥幸心理，所有的异常问题都再需通过各种反复的研究分析，顺利的得到岩心将会是全部钻探的施工过程其最大的成功。

5　绳索取心技术于工程应用当中效果分析

5.1　使得岩心采样的效率得到提升并将钻探施工的成本降低

绳索取心的技术可以实现于施工的过程之中没有提钻来实行岩心的取样工作，就是在钻杆的岩心管被装满的时候，不用把全套的钻杆提高，只是需要运用该带绳索打捞设备就能够把取心管由钻杆当中从地表中提出，进而使得钻进提钻的次数减少，使得施工工作人员其钻进施工综合劳动的强度得到下降，特别是在钻探提高其净距离在受到有关外部空间的制约时，该绳索取心的技术其取心质量以及效率就会更有优势。

5.2　提升采取率

实际钻探的施工过程当中，在绳索取心工艺施工钻进时，钻杆仅仅为外管单动，其内管是相对静止的，这样做于钻头钻进的过程当中不但能够免于外部的冲洗液把内部采样的岩心直接冲刷掉，而且还能够免于钻探装置机械力对于岩心管其内部的采样岩心发生外力的破坏。依照实际工作的经验可以得到，运用该技术的岩心采取成功率一般能够大于95%，进而使得钻探施工的岩心采样其效率以及施工的质量得到大大的提升。