深孔岩心钻探的技术分析

深孔岩心钻探的技术分析

聂磊

吉林省有色金属地质勘查局六 0五队 吉林 延吉 133000

摘要：目前，随着科技的快速发展，深孔岩心钻探受到重点关注。在深孔岩心的钻探过程中，由于地层岩心的未知性和孔深程度的增加，在钻探过程中技术的应用难度和使用费用都会增高，这些都会阻碍正常的钻探施工。在我国目前的深孔岩心钻探中，由于应用时间较短，在钻探过程中没有经验可循，同时由于钻探的技术专业性对操作人员的技术要求较高，出现了一些问题，这就需要一批专业的人员进行钻探操作。针对目前存在的问题展开讨论，得出最合适的深孔钻探使用方法，从而提高钻探技术。

关键词：深孔岩心钻探；技术分析 

引言

岩心钻探是对固体矿采进行地质勘查中最为常用的手段，其是一筒状钻头与钻具在孔底沿圆周环状破碎岩石，在孔底中心部分保留一个柱状的岩心，从孔内取出岩心用以研究地质和矿产情况的一种方式。一直以来，深孔岩心钻探技术被行业内认为是成本高、难度高以及技术含量高的施工作业技术钻探人员必须要在深孔中进行岩心钻探。正是经过长久的实践，逐渐的摸清一些对深孔岩心钻探作业有影响的因素，这样就可以在作业前做好一切的准备。在选材上往往都是采用寿命较长的钻头、深孔取芯等相关的设备。

1深孔岩心钻探设备结构组成

从广义上来讲，深孔岩心钻探设备指的就是供地面使用的钻探施工机器设备，一套完整的深孔岩心钻探设备必须包含:钻机、泥浆泵、钻塔以及动力机等附属设备。所以应该根据具体钻探内容合理进行选择钻头与钻机，并结合施工现场的具体实际科学的进行选择。根据钻探实际需要与钻探发展研发情况，使用广泛的深孔岩心钻机传动类型主要包括全液压式与立轴式钻机，虽然全液压式是最新的新型钻机，自身特点优越，功能显著，但是立轴式钻机由于使用时间长久，一直占据着传统统治地位，但是全液压式钻机引进应用时间较短，缺乏实践的考验，因此，在钻探市场上会出现全液压式与立轴式钻机并存的局面。动力机的功率以及附属设备应该根据实际状况选择，总之，一切附属设备的选择都以有机合力配合钻探设备为前提条件。推动钻探工作顺利完成，保证施工安全质量。

2深孔岩心钻探过程中的主要问题

2.1孔壁稳定性的问题

影响孔壁稳定性的主要问题有，孔壁的坍塌造成的口径发生变化以及地层的裂变等，这两个问题时在钻探中较为常见的问题。在岩心钻探的施工进程中，孔壁不能确保稳定性，就会较为容易出现井喷、漏浆、地层脆性坍塌以及井口的口径发生变化等一系列较为难以挽回的问题，这些情况是在地面上无法实时观测到的现象，因此，就不能及时的对其作出有效的解决措施。在进行深孔岩心钻探工作之前，就必须要先考虑到孔壁的稳定性，充分的做好一切的预测准备工作，对于会在施工中出现的问题探监制定出解决的方案，避免此类事故的发生而造成较大的经济损失以及机械设备的损坏。

2.2深孔岩心钻探的设备缺陷

在深孔岩心钻探过程中，虽然存在操作环境的安全稳定性问题，但操作设备上的缺陷也是不容忽视的，设备的质量直接影响着钻探过程的行进速度和钻探质量，因此，设备的先进性受到越来越多的关注。目前，我国使用的设备大多是中立轴式的钻孔机，中立轴式的设备成本较低，且方便携带，成为了应用范围最广的设备，但是相对其他钻孔机，这种设备在操作上会形成相对较大的反向力，导致在孔壁不稳定的地方出现坍塌等安全问题，由于功率问题，中立轴式的钻孔机在操作效率上相对较低，导致工作时间和周期增长。除了中立轴式的钻孔机，目前较为先进的全液压式钻孔机在我国也有使用，但由于发展时间较短，全液压钻孔机使用技巧和应用范围落后于中立轴式，没有得到广泛应用。

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深孔钻探技术问题的应对措施

3.1改善孔壁稳定系数

在深孔岩心操作中，导致孔壁稳定性发生改变的主要原因是地层孔隙中的压力不确定，因此要提高孔壁的稳定系数，必须对操作环境的空隙压力进行科学、高精度的测量，从而对其进行相应的调整。在钻探前，要对相应的钻探环境进行底层空隙压力勘探，利用精密的计算方法对地层进行空隙压力的数值预估，对钻探操作环境有大致的了解，在钻探后要利用泥页岩的声波操作、电阻率测量和密度测量等对地层再次进行空隙压力勘探，得到新一轮的测量数据，利用钻探前后的两次数据对操作环境进行分析。除了地层的空隙压力，地层的破裂压力也是造成孔壁稳定系数不确定的原因，如果地层的破裂压力值过大，将会导致孔壁出现不同程度的裂纹，甚至出现断裂等严重情况，导致深孔岩心钻探的失败。根据已有的文献和经验可知，地层的破裂方向与最小水平应力有直接关系，要想解决地层的破裂，必须在破裂的垂直方向上对有效应力值进行测量，从而对地层破裂压力值采用有效解决方法。

3.2完善钻探设备

若在钻探的设备上较为落后的话，就会使得无法满足深层岩心的钻探需求，因此，在对深孔钻探技术进行研究时，还要重视起这方面的问题。在当前的钻头驱动方式，全液压实动力钻机是较为先进的技术，这就需要加强对其的使用，尽快的将其发展成为常用的钻探方式，进而取代传统的立轴式钻机，这样就可以使得钻探的设备得到一定的完善。对钻探的设备进行完善的同时，还要完善行业内对钻探装备的监测标准。在行业中的众多企业应当制定出统一的设备参数标准，并且有序的将在这样的标准引入到行业当中，这样才可以从根本上确保钻探设备的质量。

3.3解决钻探过程问题措施

对于钻探过程中，钻井液的使用问题，可以采用目前刚开发出的钻井液固控技术进行有效调控。固孔设备主要有振动筛、除砂器、除泥器和离心机，这些装备的使用，能够将钻井液中的岩屑和劣质的粘土固相进行消除，保持钻井中优质粘土的含量，起到调整钻井液性能的目的。

结语

综上所述，本文就是对深孔岩心的技术进行的分析，并提出解决其中存在问题的措施，主要是从孔壁的稳定性、钻探设备以及钻探的施工过程进行展开分析，并且分析了解决上述问题出现的主要解决措施。由此可知，深孔岩心钻探技术在我国的各个领域中都有着较为重要的作用，但是我国的深孔岩心钻探技术是落后与发达国家的，因此，我国的行业从业者就要不断的进行研究，不断完善地质的勘察工作，还要引用先进的钻探设备，并要积极的学习好的技术，从而推动我国在钻探行业上的发展。

参考文献

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