淺談高海拔地區(qū)鉆探設(shè)備及工藝的適應(yīng)性

趙旭東（山東省地質(zhì)測繪院，濟(jì)南 250000）

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淺談高海拔地區(qū)鉆探設(shè)備及工藝的適應(yīng)性

趙旭東
（山東省地質(zhì)測繪院，濟(jì)南 250000）

摘 要：隨著西部找礦事業(yè)的發(fā)展，高海拔地區(qū)鉆探技術(shù)的廣泛應(yīng)用，選擇合理的鉆探設(shè)備及工藝的適應(yīng)性，尤為重要。

關(guān)鍵詞：高海拔；鉆探；工藝；適應(yīng)性

0　引言

近年來，隨著西部大開發(fā)策略實(shí)施的不斷加大，在我國西部等高海拔地區(qū)地質(zhì)找礦任務(wù)越來越多，鉆探找礦手段應(yīng)用也非常多，高海拔鉆探取樣在地質(zhì)勘探中的作用被人們越來越重視，鉆探工作顯得尤為重要，和常規(guī)鉆探相比也具有較高的難度。實(shí)踐表明，在高海拔區(qū)域鉆探工作受自身設(shè)備條件、工藝技術(shù)、地層巖性特征、地理區(qū)域、氣候因素以及人的生理等影響很大，需要根據(jù)具體情況、因地制宜，進(jìn)行分析，選擇合理的鉆探設(shè)備，制訂切實(shí)可行的工藝技術(shù)措施，以適應(yīng)高海拔地區(qū)的作業(yè)環(huán)境。

1　現(xiàn)狀分析

按權(quán)威數(shù)據(jù)記載， 高海拔為1500-3500米，在這個(gè)高度，很多人都能夠適應(yīng)； 超高海拔為3500-5500米，根據(jù)個(gè)體的差異性決定能否適應(yīng)； 極高海拔5500米以上。很難適應(yīng)。

1.1高海拔的地域條件決定了它獨(dú)特的施工特點(diǎn)

（1）一般嚴(yán)寒、缺水，生活環(huán)境比較惡劣，冬季時(shí)間長，氣候多變，并且工期多數(shù)比較短，西部高海拔地區(qū)一般5月初開始解凍，10月初開始復(fù)凍，有些地區(qū)即使夏季溫度有時(shí)也會(huì)在0℃以下，施工條件比較惡劣；不確定因素多，表現(xiàn)在天氣變化無常，車輛拋錨等因素導(dǎo)致鉆探設(shè)備運(yùn)輸比較困難；

（2）東部低海拔的空氣含氧量較高，而高原的空氣含氧量極低。為保持人體生理的需要，肺部和呼吸只有非常努力工作，才能獲取充足的氧氣，大部分人適應(yīng)這樣的環(huán)境氣候很困難。

1.2高海拔地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，一般多年凍土、地下水、冰丘、熱融坍、融凍泥流等許多不良地質(zhì)現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆探的難點(diǎn)也很多

（1）有些深部地層，可鉆性差，研磨性強(qiáng)，鉆進(jìn)速度非常慢。井底沉砂容易造成鉆進(jìn)障礙。超深井起鉆下鉆時(shí)間長、鉆進(jìn)過程中容易遇到中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化等巖石層造成鉆桿偏移，并且鉆井液密度高等都會(huì)嚴(yán)重影響工作效率。

（2）儲(chǔ)層段溶洞發(fā)育，巖性裂縫、呈網(wǎng)狀分布，溶洞、溶孔與裂縫連通，巖性破碎的話、成完整柱狀性的巖心極差。鉆進(jìn)時(shí)困難，位移偏差等不利于形成巖心，易造成磨心，易造成巖心出筒困難。收獲率差。同時(shí)同一井段可能包括壓力梯度相差非常大的地層會(huì)造成井下發(fā)生坍塌、埋桿、縮徑、漏失等復(fù)雜事件，難免影響到正常鉆進(jìn)。

（3）由于高原的白天和夜間溫差非常大，凍土層經(jīng)過低溫高溫等不同溫度變化影響行成“泥沼”，使機(jī)架不穩(wěn)定；在該層段施工，在鉆桿回轉(zhuǎn)中的攪動(dòng)產(chǎn)生的溫度升高使凍土融化，塌孔，孔徑變大、阻卡、等各種事故發(fā)生。

2　鉆探設(shè)備及工藝的適應(yīng)性

高海拔地區(qū)其常規(guī)的鉆探設(shè)備如空氣壓縮機(jī)、內(nèi)燃動(dòng)力機(jī)等在超過了一定高度后，其技術(shù)性能不能達(dá)到正常值，無法發(fā)揮其正常的功率作用。由于高海拔地區(qū)地表溫度低，有些地區(qū)年吸收熱量小于年放出熱量，形成多年凍土層，對鉆探工作產(chǎn)生很大負(fù)面影響。因此研究其在高海拔地區(qū)設(shè)備及工藝的適應(yīng)性，提高我國高海拔地區(qū)鉆探的生產(chǎn)水平，在以下幾方面開展工作。

（1）設(shè)備的選用時(shí)， 設(shè)備工具的選擇應(yīng)根據(jù)所鉆井眼尺寸及要求選擇相應(yīng)尺寸的設(shè)備工具，根據(jù)不同地層選擇對應(yīng)的鉆頭，優(yōu)選研磨性強(qiáng)的、鉆速較高的鉆頭。井身質(zhì)量和鉆井液性能符合設(shè)計(jì)要求，井眼順通，井壁穩(wěn)定，地層穩(wěn)定等復(fù)雜情況。

（2）控制鉆進(jìn)速度，嚴(yán)禁快鉆、猛鉆、保持一個(gè)穩(wěn)定持續(xù)的速度鉆進(jìn)。下鉆中途要分段循環(huán)，以減少鉆井液的靜切力，利于開泵。以防止鉆到底開泵時(shí)泵壓非常高、憋漏地層或開泵困難，應(yīng)該保持輕壓慢轉(zhuǎn)，深井地層一般較硬，慢鉆速，有助于工具的穩(wěn)定性，然后再逐漸調(diào)整到設(shè)計(jì)鉆進(jìn)參數(shù)。在允許鉆壓和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)整優(yōu)選最佳鉆速的鉆壓和轉(zhuǎn)速；根據(jù)鉆時(shí)、泵壓、扭矩變化、巖性變化、振動(dòng)篩出砂情況綜合分析判斷井下情況，以便正確處理井下復(fù)雜情況。

（3）機(jī)械運(yùn)輸時(shí)要注意高原地區(qū)受天氣的影響、地形的影響、缺氧的影響等，給設(shè)備搬遷移動(dòng)造成極大困難。多年來根據(jù)地形條件的復(fù)雜性探索出現(xiàn)在的取心絞車牽引法、繩索施工、裝載車運(yùn)輸和小型機(jī)械運(yùn)輸配合等方法來提高運(yùn)輸效率。

（4）由于高海拔地區(qū)氣候因素、地溫低，溫差較大，巖層不穩(wěn)定等特點(diǎn)選取適合的鉆進(jìn)添加劑，在常溫下溶解度很小，當(dāng)受到高原地區(qū)氣候影響，其溶解度更小，鉆井液會(huì)產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆井液流動(dòng)性下降，粘度增加，攜粉能力下降，有些嚴(yán)重地區(qū)會(huì)發(fā)生凍鉆及冰凌埋鉆，所以對沖洗液的要求極高。適當(dāng)可采取在施工前在合適的地方先加熱高分子聚合物，并事先研制成一定調(diào)配比例的預(yù)置液，改善低溫條件下泥漿流變性。在鉆井液中加入5%NaCl和一定比例乙二醇來降低鉆井液凝固點(diǎn)，穩(wěn)定鉆井液的流變性，解決鉆井液的絮凝問題，并在一定程度上緩解凍鉆問題，延長冰凌產(chǎn)生所需的時(shí)間，降低鉆進(jìn)難度。

（5）松軟地層鉆探時(shí)，地層中夾雜各種巖層的礫石、砂礫等大小不一的硬碎石，這樣的話孔壁應(yīng)該有足夠大的間隙，使大顆粒的碎石和砂礫塊隨泥漿液排出。還要防止繩索取心鉆進(jìn)破碎巖層中巖心堵塞問題，鉆孔偏斜等問題的發(fā)生。

（6）人的生理適應(yīng)性，在低海拔環(huán)境下的人一般在海拔2500米以下感覺很正常，沒有明顯反應(yīng)。但是因?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)氣壓低，空氣中含氧量少，因此，因供氧不足人們常會(huì)出現(xiàn)頭疼、呼吸困難、乏累、疲倦等高原反應(yīng)。如果在施工作業(yè)時(shí)劇烈運(yùn)動(dòng)，更會(huì)出現(xiàn)嘔吐等不良癥狀，高原上鉆探作業(yè)需要長時(shí)間在這樣的環(huán)境下進(jìn)行高強(qiáng)度勞作，做好后勤工作很重要，要把施工生產(chǎn)材料、物資的采購等進(jìn)行周密的計(jì)劃，備足各種應(yīng)急需要的器材。

3　結(jié)束語

通過實(shí)踐，筆者得出，研究高海拔地區(qū)鉆探設(shè)備及工藝的適應(yīng)性，給地質(zhì)勘探工作者在野外的實(shí)際工作中帶來極大的便利.省時(shí)、省力，達(dá)到了事半功倍的效果。它在地質(zhì)勘探方面的應(yīng)用，將對于高海拔地區(qū)的鉆探工作帶來長期影響。

參考文獻(xiàn)：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.021