深孔巖心鉆探技術(shù)問題分析

秦偉

(新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七0四隊 哈密 839000)

隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在地質(zhì)勘探中應(yīng)用深孔巖心鉆探技術(shù)使得地質(zhì)勘探工作的整體效率與質(zhì)量得到提升，深孔巖心鉆探技術(shù)在地質(zhì)勘探中應(yīng)用越來越廣泛，但深孔巖心鉆探技術(shù)在應(yīng)用中逐漸暴露出許多問題，克服這些問題，對我國勘探行業(yè)的發(fā)展也起到推進(jìn)作用。

1 深孔巖心鉆探設(shè)備

深孔巖心鉆探設(shè)備是一種在地面使用的鉆探施工機器設(shè)備，由鉆機、泥漿泵、鉆塔以及動力機等共同組成。鉆頭與鉆機應(yīng)以現(xiàn)場的實際情況和實際的鉆探內(nèi)容進(jìn)行合理的選擇。全液壓式與立軸式鉆機是當(dāng)前應(yīng)用相對廣泛的深孔巖心鉆機，傳統(tǒng)的立軸式鉆機實踐經(jīng)驗豐富，市場地位極高，而新型的全液壓式鉆機雖然實踐經(jīng)驗較少，但其本身功能及特點優(yōu)于傳統(tǒng)的立軸式鉆機，因此當(dāng)前市場上全液壓式與立軸式鉆機能夠分庭抗禮[1]。

2 鉆探過程中存在的主要問題

2.1 孔壁穩(wěn)定性

孔壁的坍塌或口徑變化以及地層的裂變等問題是在深孔鉆探中對孔壁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的主要問題，并且這兩個問題在鉆探過程中發(fā)生率較高。在進(jìn)行鉆探施工的時候，如果孔內(nèi)井壁穩(wěn)定性不能達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)井噴、漏漿、脆性地層坍塌以及井口徑變化等問題，而且由于無法及時地全面了解出現(xiàn)問題的相關(guān)情況，使得所采取的解決措施無法取得預(yù)期的效果。因此，在深孔巖心鉆探過程中，首先應(yīng)考慮到孔壁的穩(wěn)定問題，充分的做好鉆探前的預(yù)測工作，對于可能發(fā)生的問題，應(yīng)提前制定出相應(yīng)的解決方案，避免因事故發(fā)生，造成較大的損失。

2.2 鉆探裝備問題

當(dāng)前，我國的鉆探行業(yè)采用的鉆機設(shè)備與鉆機技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比均更落后，這使得我國鉆探水平出現(xiàn)瓶頸，提升困難。立軸式巖心鉆機以及轉(zhuǎn)盤式石油鉆機的鉆頭驅(qū)動方式是當(dāng)前主要的鉆頭驅(qū)動方式，但是無論是立軸式巖心鉆機還是轉(zhuǎn)盤式石油鉆機，均存在一定的鉆探缺陷，并且在鉆探過程中故障的發(fā)生也較為普遍，同時，在我國，對于液壓動力頭鉆機的技術(shù)研發(fā)也較為緩慢，當(dāng)前的技術(shù)也難以滿足當(dāng)前鉆探工程的實際需求[2]。

2.3 鉆探過程問題

鉆井液的使用問題是鉆探過程中存在的主要問題。在傳統(tǒng)的地質(zhì)巖心鉆探過程中，通常采用增減粘土含量、添加化學(xué)處理劑以及加水稀釋的方法對鉆井液的性能進(jìn)行調(diào)整，上述的方法雖然能夠短時間內(nèi)取得較好的效果，但是后期的鉆井液維護需要花費較高的費用，并且還會減少鉆井液中的優(yōu)質(zhì)膨潤土和化學(xué)處理劑的含量，成本消耗極高。這種方法還有一定的幾率使鉆井內(nèi)出現(xiàn)壞死土，對鉆探工作的進(jìn)行產(chǎn)生較大的影響。

3 應(yīng)對深孔巖心鉆探的對策

3.1 增加孔壁穩(wěn)定性

地層孔隙壓力通常較大，是影響孔壁穩(wěn)定性的主要因素，因此想要使孔壁能夠保持穩(wěn)定，首先要了解實際的地層孔隙壓力，并予以克服。鉆探前預(yù)測以及鉆探后測井檢驗是當(dāng)前常用的地層孔隙壓力的檢驗方法。鉆前預(yù)測法是指在進(jìn)行鉆探前，詳細(xì)地查閱相關(guān)的地震層資料，采用直接計算或者等效深度計算的方法對底層空隙壓力進(jìn)行計算，得出相近的預(yù)估數(shù)值。鉆后測井檢驗法是指完成鉆井后，通常泥頁巖聲波時差法、泥頁巖電阻率法以及泥頁巖密度法等方法，結(jié)合相關(guān)的測井資料對地層孔隙壓力進(jìn)行評估計算。地層破裂壓力也是影響孔壁穩(wěn)定性的一個重要因素之一，因此想要使孔壁能夠保持穩(wěn)定，也要將地層破裂壓力克服，如果無法克服地層破裂壓力，孔壁很容易會出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重情況下甚至?xí)_口，造成鉆探失敗。有研究中曾經(jīng)提到過，最小水平有效應(yīng)力與地層破裂的延伸方向呈垂直狀態(tài)，因此，了解最小水平有效應(yīng)力就能夠了解地層破裂壓力，從而采取相應(yīng)的手段予以克服。

3.2 鉆探裝備問題

鉆探裝備的落后，無法滿足深層巖芯鉆探需求，這一問題需要得到相關(guān)裝備制造業(yè)的足夠重視。對于鉆頭的驅(qū)動方式，全液壓動力鉆機是當(dāng)前技術(shù)水平相對較高的鉆頭驅(qū)動方式，應(yīng)加強對其的實踐，盡早的取代傳統(tǒng)的立軸式鉆機，深層巖心鉆機可以以轉(zhuǎn)盤+高速頂驅(qū)的方式進(jìn)行驅(qū)動，頂驅(qū)的最高速度應(yīng)為600r/min，最低轉(zhuǎn)速應(yīng)不低于70r/min[3]。

3.3 鉆探過程問題

鉆探時鉆井液的使用問題可以通過新研發(fā)的鉆井液固控技術(shù)進(jìn)行調(diào)整和把控，固控設(shè)備能夠有效的消除鉆井液中的巖屑和劣質(zhì)的粘土。使得鉆井中能夠擁有足夠的優(yōu)質(zhì)粘土，使得鉆井液的調(diào)整目的得以實現(xiàn)。

4 結(jié)語

當(dāng)前我國在深孔巖心鉆探領(lǐng)域無論是技術(shù)水平還是專業(yè)設(shè)備均落后于發(fā)達(dá)國家，因此，應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，從而推動我國鉆探行業(yè)的發(fā)展。