深孔巖心鉆探的技術(shù)分析

李福明

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734000）

巖心鉆探是對固體礦采進(jìn)行地質(zhì)勘查中最為常用的手段，其是一筒狀鉆頭與鉆具在孔底沿圓周環(huán)狀破碎巖石，在孔底中心部分保留一個柱狀的巖心，從孔內(nèi)取出巖心用以研究地質(zhì)和礦產(chǎn)情況的一種方式[1]。一直以來，深孔巖心鉆探技術(shù)被行業(yè)內(nèi)認(rèn)為是成本高、難度高以及技術(shù)含量高的施工作業(yè)技術(shù)鉆探人員必須要在深孔中進(jìn)行巖心鉆探。正是經(jīng)過長久的實踐，逐漸的摸清一些對深孔巖心鉆探作業(yè)有影響的因素，這樣就可以在作業(yè)前做好一切的準(zhǔn)備。在選材上往往都是采用壽命較長的鉆頭、深孔取芯等相關(guān)的設(shè)備。

1 根據(jù)國內(nèi)的深孔巖心技術(shù)的現(xiàn)狀分析

我國在近今年，經(jīng)濟發(fā)展的非常迅速的，使得中越來越被稱為“世界工廠”，較多的東西都被標(biāo)注上“Made in China”。在這樣的生產(chǎn)狀態(tài)之下，對資源的需求量就越來越大，特別是對礦產(chǎn)的需求量是非常龐大的，這為我國的礦采工作者事業(yè)提出了一個嚴(yán)峻問題，就要求礦采的工作人員必須性更深、更復(fù)雜的地底層進(jìn)行探索發(fā)現(xiàn)更多的礦產(chǎn)資源，從而導(dǎo)致我國在深孔巖心技術(shù)上的不斷進(jìn)步[2]。

從目前來看，我國的深孔巖心施工的重要鉆機還是以液壓立軸式為主，其具有結(jié)構(gòu)布局緊湊、維修方便、操作安全可靠等很多的優(yōu)點。但是在較多的優(yōu)點中，還是會存在一些缺點，例如，其較容易造成巖心斷裂，巖心容易發(fā)生堵塞，從而就會加大機械設(shè)備的磨損，特別是在一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的巖層中這樣的情況發(fā)生的機率更大。

在我國較多的從事巖心鉆探作業(yè)的企業(yè)都比較喜歡拿來主義，并不意義主動的投入大量的人才、物力去研究新設(shè)備、新技術(shù)，這就導(dǎo)致一直都在不斷的惡性循環(huán)，使得我國在鉆探工藝上的發(fā)展陷入僵局，研發(fā)的力量不足[3]。而且較多的鉆探從業(yè)者覺得在深孔鉆探中使用組合式的鉆具就可以將鉆探以及鉆孔的效率提升上來，還可以將其的成功率也提升上來，但是都沒有重視對深孔鉆探技術(shù)的研究。

2 深孔巖心鉆探技術(shù)在實踐中存在的問題進(jìn)行分析

（1）孔壁穩(wěn)定性的問題。影響孔壁穩(wěn)定性的主要問題有，孔壁的坍塌造成的口徑發(fā)生變化以及地層的裂變等，這兩個問題時在鉆探中較為常見的問題。在巖心鉆探的施工進(jìn)程中，孔壁不能確保穩(wěn)定性，就會較為容易出現(xiàn)井噴、漏漿、地層脆性坍塌以及井口的口徑發(fā)生變化等一系列較為難以挽回的問題，這些情況是在地面上無法實時觀測到的現(xiàn)象，因此，就不能及時的對其作出有效的解決措施[4]。在進(jìn)行深孔巖心鉆探工作之前，就必須要先考慮到孔壁的穩(wěn)定性，充分的做好一切的預(yù)測準(zhǔn)備工作，對于會在施工中出現(xiàn)的問題探監(jiān)制定出解決的方案，避免此類事故的發(fā)生而造成較大的經(jīng)濟損失以及機械設(shè)備的損壞。

（2）鉆探設(shè)備存在的問題。我國的鉆探行業(yè)相較于其他的發(fā)達(dá)國家是較為落后的，這就導(dǎo)致我國的鉆探技術(shù)的發(fā)展停滯不前。在我國的深孔鉆探中，常用的鉆頭驅(qū)動方式是立軸式巖心鉆機以及轉(zhuǎn)盤式石油鉆機驅(qū)動，但是兩者都是存在著一定的缺點的，而且兩者在施工的進(jìn)程中發(fā)生故障也是較為常見的。與此同時，我國在液壓動力頭鉆機技術(shù)上的研發(fā)以及發(fā)展都是非常緩慢的，從而導(dǎo)致當(dāng)前所具有的設(shè)備無法跟上時代的發(fā)展，滿足當(dāng)前的鉆探工程的需求。

3 深孔巖心鉆探技術(shù)在實踐中存在的問題解決措施

（1）增加孔壁的穩(wěn)定性。對于影響孔壁穩(wěn)定性的重要因素是地層孔隙壓力較大，為了保證孔壁的穩(wěn)定性，首先就壓對實際施工的地層孔隙壓力進(jìn)行一定的了解，并運用其他的技術(shù)將其克服過去。在鉆探前對地層進(jìn)行預(yù)測，以及鉆探后對鉆井進(jìn)行檢驗都是在深孔巖心鉆探施工中常用的對地層孔隙壓力檢驗的方式。在鉆探前的預(yù)測方式就是指，在鉆探前對地震層的相關(guān)資料有所了解，并采用直接計算或等效深度計算的方式對底層的空隙壓力進(jìn)行計算，從而得到相似的預(yù)估數(shù)據(jù)。鉆探后鉆井檢驗法就是指，在完成鉆井之后，運用泥頁層聲波時差法、泥頁眼電阻率法以及泥頁巖密度法的方式，再結(jié)合相關(guān)的鉆井資料對地層孔隙壓力進(jìn)行評估的計算方式[5]。影響孔壁穩(wěn)定性還有一個因素是地層破裂壓力，若想要保證孔壁的穩(wěn)定性，同時還要對地層破裂壓力進(jìn)行克服，若不能能克服這樣的困難，孔壁還是會較容易出現(xiàn)裂紋，甚至?xí)妆谏铣霈F(xiàn)開口，進(jìn)而導(dǎo)致鉆探失敗[6]。

（2）完善鉆探設(shè)備。若在鉆探的設(shè)備上較為落后的話，就會使得無法滿足深層巖心的鉆探需求，因此，在對深孔鉆探技術(shù)進(jìn)行研究時，還要重視起這方面的問題。在當(dāng)前的鉆頭驅(qū)動方式，全液壓實動力鉆機是較為先進(jìn)的技術(shù)，這就需要加強對其的使用，盡快的將其發(fā)展成為常用的鉆探方式，進(jìn)而取代傳統(tǒng)的立軸式鉆機，這樣就可以使得鉆探的設(shè)備得到一定的完善。對鉆探的設(shè)備進(jìn)行完善的同時，還要完善行業(yè)內(nèi)對鉆探裝備的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。在行業(yè)中的眾多企業(yè)應(yīng)當(dāng)制定出統(tǒng)一的設(shè)備參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且有序的將在這樣的標(biāo)準(zhǔn)引入到行業(yè)當(dāng)中，這樣才可以從根本上確保鉆探設(shè)備的質(zhì)量[7]。

（3）解決在鉆探施工過程中存在的問題。在對鉆探施工的過程中，對鉆井液使用應(yīng)當(dāng)進(jìn)行深入的研發(fā)以及對鉆井液的技術(shù)進(jìn)行調(diào)整與把控，這樣就可以有效的消除鉆井液中所存在的巖屑以及劣質(zhì)的黏土。這樣就可以保證鉆井中的黏土是非常優(yōu)質(zhì)的，從而達(dá)到對鉆井液調(diào)整的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，本文就是對深孔巖心的技術(shù)進(jìn)行的分析，并提出解決其中存在問題的措施，主要是從孔壁的穩(wěn)定性、鉆探設(shè)備以及鉆探的施工過程進(jìn)行展開分析，并且分析了解決上述問題出現(xiàn)的主要解決措施。由此可知，深孔巖心鉆探技術(shù)在我國的各個領(lǐng)域中都有著較為重要的作用，但是我國的深孔巖心鉆探技術(shù)是落后與發(fā)達(dá)國家的，因此，我國的行業(yè)從業(yè)者就要不斷的進(jìn)行研究，不斷完善地質(zhì)的勘察工作，還要引用先進(jìn)的鉆探設(shè)備，并要積極的學(xué)習(xí)好的技術(shù)，從而推動我國在鉆探行業(yè)上的發(fā)展。