探討復(fù)雜地層巖心鉆探工作的影響因素及處理對(duì)策

李萬(wàn)偉

(吉林省第二地質(zhì)探礦工程大隊(duì)，吉林 吉林 132013)

0 引 言

復(fù)雜地層重點(diǎn)是指巖心鉆探工作中孔壁不穩(wěn)定且出現(xiàn)了掉塊與坍塌等問(wèn)題的地層，國(guó)家的巖心鉆探工作發(fā)展至今，已經(jīng)成為了備受矚目的焦點(diǎn)，面對(duì)著復(fù)雜地層的特殊情況，應(yīng)該采取合理的應(yīng)對(duì)方案加以處理。復(fù)雜地層巖心鉆探中的相關(guān)影響因素較多，這就使得具體工作的開(kāi)展面臨著諸多考驗(yàn)，應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)復(fù)雜地層的了解程度，辨別各種影響因素，制定出可靠的處理對(duì)策，讓復(fù)雜地層巖心鉆探工作順利推進(jìn)。

1 復(fù)雜地層基本概述

1.1 風(fēng)化作用復(fù)雜地層

因?yàn)轱L(fēng)化作用的影響，堅(jiān)固巖石的整體或者是部分顆粒聯(lián)結(jié)備受影響，導(dǎo)致巖石呈現(xiàn)出相對(duì)松散的狀態(tài)，從而表現(xiàn)出極為明顯的縫隙，易出現(xiàn)坍塌和掉塊等多種問(wèn)題。

1.2 流水與沉積作用復(fù)雜地層

流水沉積作用下出現(xiàn)了流砂層與沉積泥質(zhì)地層，這就使得巖石膠結(jié)狀態(tài)并不理想，甚至出現(xiàn)坍塌危險(xiǎn)。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地層

地質(zhì)構(gòu)造通常會(huì)出現(xiàn)明顯的振力以及壓力等，由此使得壓性和張性斷層出現(xiàn)，這些斷層往往是通過(guò)片狀巖與壓碎巖共同組合而成，基本寬度以及延伸長(zhǎng)度能夠達(dá)到數(shù)百米。鉆探階段，當(dāng)鉆進(jìn)破碎帶的過(guò)程中，還可能出現(xiàn)坍塌與漏失的問(wèn)題。

2 復(fù)雜地層巖心鉆探工作的影響因素

2.1 地應(yīng)力因素

地層巖心鉆探工作穩(wěn)步開(kāi)展的過(guò)程中，往往會(huì)受到諸多因素的影響，因此體現(xiàn)出不確定性，若是在復(fù)雜地層巖心鉆探工作中，更應(yīng)該及時(shí)的關(guān)注相關(guān)因素的存在。復(fù)雜地層中會(huì)涉及到多種形式的地質(zhì)構(gòu)造，比如斷裂結(jié)構(gòu)以及隆起等等，各種地質(zhì)構(gòu)造對(duì)地應(yīng)力的高低產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的影響。若是鉆孔設(shè)置的過(guò)程中，未能充分的考慮斷層或者是地應(yīng)力等集中的狀態(tài)和區(qū)域，則會(huì)出現(xiàn)套管斷裂和孔壁坍塌等各種問(wèn)題。

2.2 機(jī)械設(shè)備因素

在某種角度上加以分析，鉆探企業(yè)實(shí)際運(yùn)用到的機(jī)械設(shè)備也是影響復(fù)雜地層巖心鉆探效果的重要因素之一，其能夠直接的決定著鉆探效果。在煤炭開(kāi)采行業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中，鉆探工作對(duì)于機(jī)械設(shè)備有著嚴(yán)格的要求，通常會(huì)選擇煤礦專用鉆機(jī)，此類鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速較低、可調(diào)節(jié)性不夠理想，在具體運(yùn)行的階段會(huì)降低作業(yè)效率，在可靠性和安全性上也存在明顯不足。若是鉆機(jī)在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候缺乏穩(wěn)定性，將會(huì)增加復(fù)雜地層巖心鉆探中坍塌的面積，也會(huì)在一定程度上直接導(dǎo)致鉆壁受損。

2.3 排粉因素

為了讓巖粉順利的排出，一般會(huì)運(yùn)用清水靜壓沖洗方案，但是此類方式體現(xiàn)出明顯的局限性，實(shí)際的排粉效果不夠理想，還易引起鉆頭阻塞的情況。如果鉆孔的直徑較大，且基本的鉆進(jìn)深度較深，則巖粉總量會(huì)明顯提升，排粉工作的難度也會(huì)隨之變化。排粉效果不夠理想的情況下，鉆機(jī)負(fù)荷會(huì)隨之增加，鉆進(jìn)的基本效率以及速度會(huì)呈現(xiàn)出下降的狀態(tài)。如果鉆探階段出現(xiàn)了突發(fā)情況，比如停電或者是停水等，都會(huì)導(dǎo)致巖粉不斷地堆積在鉆孔底部，此類問(wèn)題會(huì)增加復(fù)雜地層巖心鉆探的難度，還會(huì)增加事故概率。

2.4 沖洗液因素

通常來(lái)說(shuō)，清水屬于較為常用的鉆機(jī)沖洗液，因鉆探施工需深入至地下，所以供水系統(tǒng)必須要保證正常的工作狀態(tài)，如果實(shí)際的工作效果不夠理想，將會(huì)影響到?jīng)_洗鉆機(jī)的整個(gè)過(guò)程。水壓以及供水總量相對(duì)有限的時(shí)候，沖洗鉆機(jī)難以依照實(shí)際的需求加以調(diào)整，直接的影響到排粉的效果，還會(huì)導(dǎo)致鉆桿無(wú)法移動(dòng)。由此證實(shí)了沖洗液會(huì)影響到鉆機(jī)的基本安全性，同時(shí)還會(huì)埋下更多的隱患。

2.5 人為因素

在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，人就是主要的參與者，但是因?yàn)楹芏嘀饔^上的判斷失誤，極易引起一些事故和問(wèn)題。從某種角度上分析，鉆探人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)與管理人員的管理舉措等，均可影響到鉆探效果，特別是部分鉆探單位聘請(qǐng)了缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)性不強(qiáng)的臨時(shí)工作者，使得復(fù)雜地層巖心鉆探工作難以得到可靠保障。另外，鉆探階段的管理也未能落實(shí)到位，尤其是技術(shù)和安全管理不到位，使得管理工作整體效果不夠理想。

3 復(fù)雜地層巖心鉆探工作的處理對(duì)策

3.1 依照地層特征優(yōu)化鉆孔結(jié)構(gòu)

在某種角度上加以分析，鉆孔結(jié)構(gòu)的科學(xué)性以及合理性往往取決于鉆探工作的順暢度和基本質(zhì)量。在復(fù)雜地層巖心鉆探階段，鉆孔直徑通常需要大于設(shè)計(jì)直徑，主要原因是將鉆孔的結(jié)構(gòu)適當(dāng)增大，一旦出現(xiàn)事故問(wèn)題，可以擁有特定的處理空間。如果在復(fù)雜地層中的孔壁結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的狀態(tài)，則可以讓鉆機(jī)的套管結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)纳?jí)和完善，根據(jù)實(shí)際的調(diào)查研究來(lái)看，一般由1級(jí)調(diào)整為3級(jí)。

3.2 選擇相對(duì)適宜的鉆探設(shè)備

選擇的階段，鉆探單位應(yīng)該做出科學(xué)的分析，結(jié)合施工要求和環(huán)境加以探討。若是施工空間狹窄，大型設(shè)備無(wú)法順利的進(jìn)入，難以實(shí)現(xiàn)有效的運(yùn)輸和拆卸，需要施工單位優(yōu)先考慮裝卸輕便且運(yùn)輸快捷的鉆探設(shè)備。另外，還應(yīng)該考慮鉆探設(shè)備的可靠性及高效性，將此作為重要的依據(jù)。在復(fù)雜地層環(huán)境之下，相對(duì)先進(jìn)的鉆探設(shè)備可以穩(wěn)步提升成孔的成功率。全液壓動(dòng)力頭式液壓鉆機(jī)屬于相對(duì)理想的選擇，體現(xiàn)出極為理想的使用價(jià)值，該鉆機(jī)的靈活性顯著，同時(shí)也具備著可變性，能夠依照具體的施工要求進(jìn)行分析，滿足多種地質(zhì)條件，確保鉆探施工順利推進(jìn)。

3.3 將供液設(shè)備合理的使用

供液設(shè)備選擇階段，應(yīng)重視其科學(xué)性和合理性，這將關(guān)系到巖粉的實(shí)際排出效果，同時(shí)也能夠直接影響到鉆頭冷卻的狀況。供液設(shè)備的選擇，應(yīng)該積極的分析鉆探工作的實(shí)際巖粉排出量，并且供液設(shè)備還應(yīng)該體現(xiàn)出特定的調(diào)節(jié)作用和壓力控制效果。如果相應(yīng)的條件符合預(yù)期，鉆探單位應(yīng)該及時(shí)的運(yùn)用具備自動(dòng)化特征的供液設(shè)備，依照液體壓力的高低實(shí)現(xiàn)對(duì)排量的自動(dòng)化調(diào)控，還可將沖洗液的供水量與水壓控制在合理的范圍。

3.4 積極利用防漿液逆流措施

在對(duì)鉆頭和鉆桿加以更換時(shí)，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)及時(shí)的將沖洗系統(tǒng)確定下來(lái)，若是相應(yīng)的系統(tǒng)停止運(yùn)行，巖粉以及漿液會(huì)因?yàn)閴毫Φ挠绊懏a(chǎn)生明顯的逆流問(wèn)題，除了可以逆流到鉆孔底部，還會(huì)流入到鉆桿中，使得鉆桿被嚴(yán)重阻塞。為了將漿液逆流情況加以規(guī)避，會(huì)在鉆頭與鉆桿交匯處安裝逆流閥，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的合理控制，還能適當(dāng)?shù)谋苊忏@桿阻塞的情況。

3.5 構(gòu)建鉆探管理體系

相應(yīng)體系的支撐下，可以讓施工安全性和技術(shù)規(guī)范度得以保障。相應(yīng)的單位應(yīng)該將工作責(zé)任進(jìn)一步明確，確保相關(guān)責(zé)任可以及時(shí)的落實(shí)到個(gè)人。此外，企業(yè)還需強(qiáng)化培訓(xùn)力度，讓相關(guān)的工作人員接受對(duì)應(yīng)指導(dǎo)，保證技術(shù)使用符合規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。重視施工現(xiàn)場(chǎng)的科學(xué)管理，讓多種配套工作穩(wěn)步落實(shí)，定期檢查現(xiàn)場(chǎng)情況，避免遺留多種隱患。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜合全文分析，復(fù)雜地層巖心鉆探中的影響因素較多，應(yīng)該積極地做好綜合分析工作，尋找科學(xué)的應(yīng)對(duì)方案，讓多種防范舉措落實(shí)到位，確保后續(xù)鉆探工作的開(kāi)展擁有理想的支撐條件。