深部地層地質(zhì)巖芯鉆探技術探討

呂彥軍

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊，安徽 黃山 245000）

深部地質(zhì)巖心鉆探技術的興起，是為了配合地球深部探測科學，主要作用是為了研究地球所含低下物質(zhì)，通過實物資料、信息監(jiān)測以及地球物理現(xiàn)象，也是對地球進行研究的主要手段，并在對地球的研究中，對地球研究目的能夠?qū)崿F(xiàn)問題上，發(fā)揮了重要作用。隨著人們的不斷發(fā)展，朝著地球深處尋找礦物已經(jīng)成為了必要的發(fā)展趨勢，當前人們所運用的更為成熟的地址理論、遙感技術實時勘測，都是為了深部地層地質(zhì)巖心鉆探提供基礎，只有采用地心取樣的方法，才能正式對之前所做的判斷和推斷準確性進行驗證。深部鉆探技術能夠讓人門對地球的檢測更具核心地帶，此外還能對地殼、上地幔的整體結(jié)構和醉成進行研究，從而對一些地質(zhì)災害做好預防，降低災害帶來的經(jīng)濟損失，發(fā)展地球科學技術以及地質(zhì)勘察工作，能夠有效存進社會發(fā)展，提升人們生活質(zhì)量。

1 深部地層地質(zhì)巖心鉆探定義

一般而言，根據(jù)孔的深度分成五個階段，分別是：淺 孔，0m～300m；中 淺 孔，300m～600m；中 深 孔，600m～1200m；深孔，1200m～2500m；特深孔，大于2500m。

2 施工深部鉆探中出現(xiàn)的技術問題

2.1 鉆探設備選取 （如表1所示）

對于鉆機而言，對于型號的選取要能夠結(jié)合鉆探地區(qū)的地質(zhì)狀況、鉆孔設計、鉆孔結(jié)構、巖石的力學性質(zhì)等，這些因素都會直接影響到鉆探工作實施，因此實際工作還要根據(jù)現(xiàn)場實際情況來制定。

表1 鉆進深度不同所選擇的鉆探設備

實際工作中，對與鉆桿的選用，一般都為F89mm國產(chǎn)伸縮取芯鉆桿，或者是F71mm繩索取芯鉆桿。在鉆具的選用方面，應選取液動沖擊錘繩索取芯鉆具，這樣一來才能適應相對復雜的地質(zhì)狀況，從而確保對巖礦芯的采取率[1]。而在鉆頭的選取上，則需要選取高胎體同心圓鋸齒型金剛石鉆頭，同時還要能夠保證鉆頭環(huán)狀工作的面寬、水口深，這樣才可以保證鉆頭在工作中，能夠具備良好的通水性，不易崩胎體。

2.2 鉆井液的選取

鉆井液在鉆探在鉆探工作中的作用，主要是為了保證鉆進工作高效、安全，因此對于繩索取芯鉆進所使用的鉆井液，有以下幾點需求：第一點，不會與巖體、巖粉等發(fā)生一些化學反應，同時還要保證不會隨著地溫的不斷提升，出現(xiàn)絮凝和講解等不良現(xiàn)象；第二點，對地下水和地表不會造成污染；第三點，低固相或為無固相，并且還能對鉆到起到顯著的冷卻排粉功能；第四點，保證鉆井液低粘度、高分散和低失水性[2]。

3 深部地層地質(zhì)巖心鉆探工程案例

以我國某地區(qū)項目ZK5409號孔為例，ZK5409孔在設計時，設計孔深為2260m，最終孔深2237.53m。礦區(qū)內(nèi)部環(huán)境相對穩(wěn)定，出現(xiàn)涌水、垮塌孔等現(xiàn)象也相對較少，并且不具備連續(xù)性，而局部破碎則在1000m～1200m之間出現(xiàn)，因此在實際工作中選取了相對簡單的鉆孔結(jié)構。

鉆孔結(jié)構：1m～20m之間，采用F127mm口徑；20m～50m之間，采用F108mm口徑；50m～1350m之間，選用F95mm口徑；在1350m之后，最終選擇F75mm口徑。而在鉆機型號的選取工作中，則是選取了HXY-6B，泥漿泵為BW-320。鉆塔為SGX17。鉆機動力為150kW，伸縮絞車動力為7.5kW。而在鉆井液的選擇上，采用2000萬分子量的水解聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素和高效鉆井潤滑劑等作為泥漿的材料。同時，在施工過程中，工作人員還依據(jù)當前地層的變化選用適量的調(diào)配藥劑用量，此外還配置好了專業(yè)的除砂裝置以及泥漿沉淀池，從而保證工作過程中有效降低沖洗液固相含量。

在保證鉆進工作完善的同時，還需要針對鉆進過程中出現(xiàn)的問題進行重視，一般而言為以下幾點：第一點，當鉆孔工程鉆進到1700m之后，鉆頭的壽命會明顯縮短，鉆頭消耗速度也會提升，從而導致起下大鉆工作頻繁，對于孔壁的穩(wěn)定來說，有著嚴重的安全隱患，同時勞動強度大，對鉆進效率造成嚴重影響；第二點，鉆孔頂角控制難度大，對于造斜地層而言，頂角控制難度更大；第三點，鉆進工作進行了一段時間之后，易發(fā)生斷鉆桿現(xiàn)象。

針對以上幾點問題，需要采取相應的管理措施進行解決：第一點，工作人員可以適當降低鉆進壓力、做好水泵的水路密封以及鉆桿工作，對鉆頭的工作面實施加高處理、提升鉆頭出水性，同時還可以在鉆頭上鑲嵌金剛石聚晶材料，這樣一來就能直接解決鉆頭使用壽命短的問題；第二點，在工作中，要保證地基和地盤的整體穩(wěn)定性，同時對鉆塔與鉆機的安裝工作而言，還要保證安裝的周正、水平和牢固，并保證鉆塔的提引器中心、鉆孔中心，天車輪以及主動鉆桿中心能夠保證在一條鉛垂線上；第三點，認真對鉆桿與其配套接手進行檢查工作，如果出現(xiàn)了破損現(xiàn)象，應當及時進行更換，當鉆柱啟動的過程中，還需要保證鉆桿能夠處于拉伸的狀態(tài)，而在鉆柱啟動的時候，應當慢慢松開離合器，從而防止機械啟動的瞬間扭矩的作用力施加到鉆柱上，導致專注受傷，在鉆工作進行時，還需要降低鉆進壓力，對泥漿潤滑性也要進行改善，從而降低鉆柱的扭矩，同時，還要做好孔口封閉措施，防止巖粉隨泥漿進入套管和孔壁之間的間隙抱埋套管。通過以上幾種措施，就能夠直接降低鉆進工作中出現(xiàn)的幾點安全隱患，保證鉆探工作順利實施開展。

4 結(jié)語

深部地質(zhì)巖芯鉆探施工在獲得地球深部地質(zhì)信息的同時其資源投人也是非常大，此外由于深部鉆探技術能夠讓人門對地球的檢測更具核心地帶，此外還能對地殼、上地幔的整體結(jié)構和醉成進行研究，從而需要對一些地質(zhì)災害做好預防，因此施工過程中的施工管理尤為重要。

為了保證工作的完善，還需要工作人員能夠做好現(xiàn)場監(jiān)督、材料供應，理順施工生產(chǎn)活動中的協(xié)作配合關系，落實責、權、利一致原則，只有依靠集體力量才能取得較好工作效果。

[1]周龍濤,劉金凱,郭欣.深部地質(zhì)巖芯鉆探技術探討[J].工業(yè)c,2016,(6):70-70.

[2]王盛,熊柏槐,宋國清.深部地質(zhì)巖芯鉆探技術探討[J].西部探礦工程,2016,(3):63-63.