深孔巖心鉆探的技術(shù)關(guān)鍵

1、<p>　　深孔巖心鉆探的技術(shù)關(guān)鍵</p><p>　　[摘 要]伴隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入，我國在某些領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展得到了前所未有的突破，甚至在世界范圍內(nèi)都占據(jù)了相對較高的地位，已經(jīng)基本解決了缺乏自主開發(fā)技術(shù)能力的缺陷。對于礦產(chǎn)資源開發(fā)以及基礎(chǔ)性建筑施工領(lǐng)域來說，其中的鉆探技術(shù)的應(yīng)用就顯得尤為重要。而且隨著時代的發(fā)展，對于鉆探技術(shù)的要求也日益提升，曾經(jīng)的鉆探技術(shù)已經(jīng)滿足不了人們的需求。深孔

2、巖心鉆探技術(shù)日益成為人們關(guān)注的重點。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]深孔巖心；鉆探；技術(shù) </p><p>　　中圖分類號：F284 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）14-0296-01 </p><p>　　前言：我國目前追求在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的突破，這是我國不斷發(fā)展的結(jié)果。我國為了擺脫自主能力水平低的帽子做了大量的努力。鉆探技術(shù)作 </

3、p><p>　　為礦產(chǎn)能源開發(fā)、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和高層建筑建設(shè)過程中必不可少的重環(huán)節(jié)，其發(fā)展水平直接關(guān)系我國國民經(jīng)濟建設(shè)能否正?？焖偾靶?。而且就鉆探技術(shù)來說，在淺層領(lǐng)域的各項技術(shù)均取得了相當(dāng)?shù)某删?，具有成熟的工藝水平。一方面是為了不斷地突破與創(chuàng)新，另一方面也是因為淺層礦產(chǎn)資源的枯竭，這都導(dǎo)致了我國對于深孔鉆探技術(shù)的研發(fā)渴求。 </p><p>　　1.淺談復(fù)雜地層的分類 </p>

4、<p>　　根據(jù)鉆探施工特點及地質(zhì)情況， 把復(fù)雜地層分為以下幾類，在這些復(fù)雜地層進行深孔鉆探時也要格外地引起施工人員的注意。 </p><p>　　1.1松散破碎地層 </p><p>　　松散破碎地層主要包括松散破碎和硬、脆、碎破碎地層。較為典型的有膠結(jié)性很差的砂石和石灰?guī)r組成的二疊紀(jì)地層， 這種地層含有大量的砂巖， 部分地區(qū)存在泥巖、砂巖和礫巖以及部分卵石。受鉆具振動碰撞和

5、泥漿沖蝕作用， 鉆探鉆孔易發(fā)生坍塌、漏失、超徑等事故。 </p><p><b>　　1.2水敏性地層 </b></p><p>　　顧名思義，水敏性地層主要由于水的因素而造成地層性質(zhì)的不同，具體情況主要包括水化松散、水化剝落、水化膨脹和水化溶蝕煤系地層。 </p><p>　　1.3漏、涌水地層 </p><p>　　

6、這類地層鉆探施工護孔堵漏難度極大， 漏失分大、中、小漏； 涌水地層一般涌水量為10 m3/h～50 m3/h。煤系地層硅質(zhì)膠結(jié)， 灰?guī)r多破碎， 且研磨性大， 構(gòu)造裂隙較發(fā)育， 穩(wěn)定性較差， 透水性強， 地下水豐富， 承壓水力大， 鉆孔縮徑或涌水時有發(fā)生。 </p><p>　　2.淺談深孔巖心鉆探過程中的主要問題 </p><p>　　2.1 淺談鉆探過程中的孔壁穩(wěn)定性問題 </p&

7、gt;<p>　　對于深孔巖心鉆探來說，最先需要考慮的是孔壁的實際穩(wěn)定性因素。目前人們關(guān)注的關(guān)于孔壁穩(wěn)定性的問題主要集中在孔壁坍塌以及孔徑穩(wěn)定變化等相關(guān)的問題上。這些問題都是經(jīng)過大量的實驗以及實際應(yīng)用中總結(jié)出來的。一旦在鉆探之前沒有對孔壁的穩(wěn)定性進行相關(guān)的考慮，則會造成施工過程中的井噴、漏漿以及坍塌等問題，這不但對施工的工期有著影響，嚴(yán)重的還會危及到施工人員的人身安全。工程施工方面以及地質(zhì)情況都是應(yīng)該考慮的因素，此外對孔壁

8、穩(wěn)定性造成影響的因素主要包含地質(zhì)體的基本構(gòu)造、應(yīng)力的變化以及流體給予的實際壓力等孔壁發(fā)生失穩(wěn)，實際上就是由于孔眼無法承受較大的壓力。鉆孔完成之后，如果鉆井中液柱的實際壓力和巖石層的壓力無法承受圍巖所賦予的應(yīng)力，就會使孔壁上的巖石損壞，質(zhì)地較為脆弱的巖石還會發(fā)生更為嚴(yán)重的崩塌。此外，如果鉆井液的密度較大，巖石所承受到的實際應(yīng)力則會遠遠超過其拉伸的強度，進而對地層造成較為嚴(yán)重的損壞。[1] </p><p>　　2.

9、2淺談鉆探過程中的設(shè)備問題 </p><p>　　正所謂“工欲善其事，必先利其器”，在進行深孔巖心鉆探的過程中，鉆探的設(shè)備對于鉆探質(zhì)量以及鉆探速度有著巨大而又直接的影響。而且鉆探設(shè)備的使用也不是千篇一律的，使用質(zhì)量好的固然沒有錯，但也要根據(jù)具體地質(zhì)的不同選取不同類型的施工設(shè)備，這樣才能使得施工進度取得事半功倍的效果。就目前我國應(yīng)用范圍較廣的立軸式鉆孔機進行講解，這種鉆孔機適用范圍廣，成本相對也較低，便于攜帶，對于

10、長期在野外礦井施工的隊伍來說，非常實用。但是由于這種鉆孔機在工作的時候鉆孔取芯的成功率較低，無法滿足人們對于取芯效率的要求，另一方面也由于它采取機械振動的原理，導(dǎo)致它在工作的時候會產(chǎn)生很大的作用力，而一旦在地層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的情形下使用就會造成嚴(yán)重的安全事故問題。因此，可以說明根據(jù)不同的情況，包括地質(zhì)情況以及環(huán)境情況等選取合理的設(shè)備才會使得工程的效率得到進一步地加強。[2] </p><p>　　3.淺談深孔巖心鉆探過

11、程中主要問題的解決辦法 </p><p>　　3.1淺談孔壁穩(wěn)定性的增加措施 </p><p>　　要想增加施工過程中的孔壁穩(wěn)定性，首先需要考慮的是克服地層孔隙壓力造成的危害。而地層孔隙的形成與地層沉淀過程以及地層中的礦物成分等有著密切的關(guān)系。接下來，要想解決孔壁穩(wěn)定性的問題就需要先確定地層的孔隙壓力，其次要克服地層破裂壓力。在確定地層孔隙壓力的方法中，筆者建議從以下兩點進行考慮：其一，首

12、先要進行鉆探前的預(yù)測，這種方法進行起來需要相關(guān)資料的查閱，對相關(guān)的地震層資料進行查閱，并且依據(jù)關(guān)的關(guān)系和計算方法，對地層孔隙壓力進行計算預(yù)測。這種方法的預(yù)測精度與地震資料的質(zhì)量、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)分層情況、巖性以及計算模型等相關(guān)。其次，需要進行鉆后測井的檢驗，即在鉆進過程結(jié)束之后，對測井資料進行評估計算，根據(jù)計算的結(jié)果得出相關(guān)的孔隙壓力，而這步驟所能采用的方法有許多，諸如是泥頁巖聲波時差法、泥頁巖電阻率法、泥頁巖密度法等；而地層破裂的壓力存在時

13、，孔壁將會發(fā)生裂紋甚至是開口，將會使鉆探失敗。同樣，要想克服地層破裂壓力帶來的破壞，也需要對地層破裂清況進行研究并得到地層破裂的壓力值。不過相對地層孔隙壓力的測量來說，地層破裂壓力值研究顯得相對容易一些，根據(jù)相關(guān)研究表明，地層破裂的方向與最小水平有效應(yīng)力有關(guān)，裂縫的延</p><p>　　3.2淺談鉆探過程中設(shè)備的解決問題 </p><p>　　目前我國現(xiàn)役使用的傳統(tǒng)鉆探設(shè)備早已不能滿足當(dāng)

14、代鉆孔技術(shù)的需要，尤其是深孔巖心的鉆探技術(shù)更是需要全新的鉆探設(shè)備，我國在傳統(tǒng)鉆探設(shè)備方面的問題值得引起鉆探行業(yè)內(nèi)鉆探制造商的足夠重視，這樣才能使得我國的鉆探事業(yè)不斷地向前發(fā)展。首先就鉆探設(shè)備的鉆頭進行考慮，在驅(qū)動方式的選擇方面，筆者更加青睞于全液壓動力頭鉆機，對于更深一些的鉆探要求，筆者建議使用轉(zhuǎn)盤以及高速頂驅(qū)相結(jié)合的驅(qū)動方式，采用這種方式的好處就是可以使得鉆頭的最大鉆速保持在600r/min，即使是最低鉆速也可以保持在70r/min。

15、可以說這樣對于深孔巖心的鉆探是有相當(dāng)好處的，此外對于鉆塔而言，其架設(shè)的高度問題也不能馬虎，其高度也需要經(jīng)過精心的計算。一般來說，深孔巖心的鉆塔高度應(yīng)該保持在45m左右。 </p><p><b>　　4.結(jié)語 </b></p><p>　　對于鉆探行業(yè)來說，我國的淺層鉆探行業(yè)已經(jīng)處于相對成熟的階段，而且隨著淺層礦物的減少，我國對于深孔巖心鉆探技術(shù)的需求就顯得十分地急迫

16、。筆者在認(rèn)識到深孔鉆探問題的重要性以后，本文就深孔巖心鉆探技術(shù)的相應(yīng)問題及其解決辦法提供了一些看法，旨在應(yīng)對深孔巖心鉆探技術(shù)進行全方位的整改與優(yōu)化，這樣才能在很大程度上促進我國鉆探事業(yè)的全面發(fā)展，為我國礦產(chǎn)資源開發(fā)利用以及基礎(chǔ)建筑建設(shè)等領(lǐng)域提供更有效可靠的技術(shù)手段。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 孫建華，周紅軍，王漢寶，