岩芯钻探中复杂地层的护孔工艺

岩芯钻探中复杂地层的护孔工艺

赵东盼

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摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，工程在建设的过程中，岩心钻探技术发挥着重要的作用。为了勘查矿区的矿产储量，地质勘查工作常会进行钻探工作。但自然因素千变万化，孕育出了十分复杂的地质地貌，“复杂地层”的钻探就成为了勘查工作中的“老大难”问题。这些复杂地层不仅对钻具的安全性有威胁，出现坍塌、漏失现象，还会阻碍钻探工作正常进行，因此，引入护孔工艺十分必要。本文就岩芯钻探中复杂地层的护孔工艺进行研究，以供参考。

关键词：岩芯钻探;复杂地层;护孔工艺

引言

在社会不断发展和进步的背景下，人们在生活中对于矿产资源需求也在不断地增加，这就需要我们在进行有色金属矿山资源勘探过程中不断地提高对岩芯钻探技术的应用，从而更好地提升有色金属矿山资源勘探质量和效率。但是目前我国在进行岩芯钻探技术应用过程中还存在一些问题，这就需要我们不断地进行分析和研究，从而更好地提升有色金属矿山勘探质量和效率。

1岩芯钻探技术相关概述

岩芯钻探技术是一种对地层和岩石进行研究的重要手段，它是一种利用钻井设备，将钻探设备钻进到岩层当中，然后将岩芯取出来的一种技术。在进行岩芯钻探的过程中，我们一般都会使用各种不同的钻探设备。目前，我国常用的钻探设备有：内径为φ130mm和φ140mm的金刚石钻机，φ160mm的金刚石绳索取心钻机，以及φ200mm和φ250mm的双壁钻进钻头等。此外，还有一些专门针对于有色金属矿山勘探过程中用到的特殊钻探设备。在进行岩芯钻探技术应用过程中，一般都是采用两种方法相结合的方式进行工作，这种方式是由金刚石钻头和普通钻头共同完成的。其中金刚石钻头主要是在进行钻进过程中利用钻头把金刚石钻进到岩石当中，然后将岩芯取出，而普通钻头主要是在进行钻进过程中利用普通钻头将金刚石钻进到岩石当中。为了能够更好地提高岩芯钻探技术应用效果和质量，在进行钻探过程中还应该注意以下几个方面：首先是要注意对岩芯钻探设备的检查和维护；其次是要注意对岩芯钻探技术相关规范的遵守。

2影响复杂地层钻进的主要因素

2.1钻探设备

好的工具往往能达到事半功倍的效果，如果选用的钻机功率较低、额定钻进深度小，在面临复杂地层时，就很难调整其转速、钻压等钻进参数，从而对钻进效率与钻孔质量带来严重影响。因此，必须根据地质特点选择合适的钻探用泵、钻机、动力机、空气压缩机、传动装置以及与之配套的钻塔、拧管装置等装备。目前，我国率先研制成功了3500m以内系列的全液压地质岩芯钻机，达到了国际同类产品的先进水平，具有整机性能可靠、钻进能力大、工艺适应性强、稳定性好、作业效率高等优点，可用于固体矿藏地表取芯、水井、锚固钻进、工程地质钻进工艺。

2.2内外地质动力作用

内外力对地层的作用，会使其内部结构出现裂隙或错位、溶隙。一般来说，内外力对地层产生作用分别表现为变质作用或分化、堆积、成岩等。这些作用使地层产生缝隙，而这些缝隙被流体或松软固体填充后，会影响钻进工作的顺利进行。

2.3自动化智能化地质岩芯钻探技术装备在对孔眼钻进需要注意的事项

在对孔眼钻进进行研究的时候，需要对其工作原理以及功能有一个明确的了解，也要根据不同的情况选择相应的配套工具，这样才能够保证孔眼的顺利钻进。在对孔眼的实际操作过程中，还应该注意以下几点：①在设计的时候就可以通过相关的参数来确定出合适的参数，如压力、温度等。②对于整个系统的运行状态要有一定的掌握，并且要及时地检测出其中的问题，并将其解决。③系统的运转也是非常重要的，因此，必须做好监测的准备，如果出现了异常的现象，就要立即停止运作，重新启动。④当所有的数据都正确的时候，就说明这个装置已经达到了预期的效果，但是，还是存在一些不足的地方，所以，还得进一步的完善，确保该装置的正常使用。

3岩芯钻探中复杂地层的护孔工艺

3.1自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发方案的选择

在自动化钻探过程中，要对钻头进行精准定位，还需对钻杆位置及深度等信息进行采集。因此，在自动化岩芯测井系统设计中，必须考虑不同因素，实现对孔眼的准确定位。对孔眼的准确定位是通过分析工件实际情况进行的。所以，在装置的研发中，还应将其与传统的人工测量方式结合。该技术的应用使井下作业安全性得到了保障，提高了工作效率，降低了施工成本，具有较高的经济效益。另外，该技术的应用能使复杂的生产环境变得简单，可以有效避免人为失误，减少人力、物力资源消耗。

3.2岩芯钻探设备选择

由于岩芯钻探技术在我国有色金属矿山勘探应用的年限比较短，很多技术设备还不够成熟，为保证勘探任务能够顺利完成，在进行岩芯钻探设备选择是，可参考类似有色金属矿山勘探成功的经验，综合分析本矿山的地层情况、钻孔深度，以及钻孔结构情况，采用合适的设备。就案例矿山而言，以中钻孔和深钻孔为主，岩芯钻探难度比较大。因此，为岩芯钻探设备选择上，要高度重视性能参数的选择，以提升钻孔施工效率和质量。

3.3泥浆不落地闭环循环净化处理工艺

矿产资源勘查工区一般在难进入地区、干旱缺水区、生态脆弱区和园林景观区等，存在交通运输不便，钻探现场占地面积小、岩芯钻机底座低、钻井液循环处理量小、配套发电机组功率小等问题，经过多年跟踪调研分析泥浆清洁器和钻井液离心机现场应用情况，结合随钻废浆处理需求与绿色勘查要求，形成一套地质岩芯钻探以钻井液变频离心机为主与小锥角变频泥浆清洁器组成的二级小型一体化泥浆不落地系统，通过小型、轻便、高效、模块化的结构优化设计与性能升级，实现钻井液从孔口返出到返回孔内整个工艺流程与地表土壤的“零接触”、“零污染”的不落地闭环循环净化，减少固控系统级数、一体化撬装固控设备系统布置，降低系统能耗，提升钻井液固相控制效果，同时随钻处理后的固相含液率低于30%，可直接拉运，提高钻井液循环利用率、节约原材料消耗、降低钻探综合成本。

3.4钻探技术装备研发效果的分析与评价

在对钻井技术的研究中，钻孔是一个重要环节，主要的目的是能实现对地层的有效控制，提高井的安全系数，降低生产成本，提升经济效益。我国自动化智能化水平较低，对自动化智能化地质岩芯钻进技术的研发与运用还存在不足，这导致其无法满足当前需求。随着自动化智能化的不断发展，其会逐渐地取代传统人工操作，使工作效率显著改善，可以为生活带来更多便利。因此，要加大研发力度。

4岩芯钻探技术的发展趋势

岩芯钻探技术是一种重要的地质勘探技术，随着科技的不断发展，岩芯钻探技术也在不断更新和改进。以下是岩芯钻探技术的发展趋势：自动化和智能化：随着人工智能和机器学习技术的发展，岩芯钻探设备将越来越自动化和智能化，能够自动识别岩层和取心位置，提高取芯效率和准确性。多功能化：岩芯钻探设备将越来越多功能化，能够满足多种不同地质勘探需求，例如岩心样品的分析、地质建模、地质灾害预测等。绿色化：随着环境保护意识的提高，岩芯钻探设备将越来越绿色化，减少对环境的影响，例如采用环保型钻头和钻探液等。

结语

近年来，随着我国人工智能与自动化钻井技术的不断融合发展，我国深孔钻探技术正在由自动化转向智能化转型。深孔钻探技术不断取得进步，各类钻机的研发成功不仅满足了商业化勘探需求，也使我国在钻探装备和技术水平方面与国际间的差距不断缩小。

参考文献

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