復雜地層巖心鉆探綜合治理技術

孫和偉，高磊，張文勁

（吉林省有色金屬地質勘查局六○五隊，吉林延邊133000）

復雜地層巖心鉆探綜合治理技術

孫和偉，高磊，張文勁

（吉林省有色金屬地質勘查局六○五隊，吉林延邊133000）

本文主要對復雜地層巖心鉆探工作的影響因素和綜合治理技術進行介紹，并對可能影響復雜地層巖心鉆探工作的因素進行了分析。

復雜地層；巖心鉆探；綜合治理技術

1 復雜地層巖心鉆探工作的影響因素

1.1 鉆探設備的影響

在進行復雜地層巖心鉆探時，有許多因素會影響巖心鉆探工作的質量和進度，在這些影響因素中，鉆探設備對復雜地層巖心鉆探的影響最大。巖心鉆探時，對于不同的地層結構要采用不同強度的鉆探設備。目前，我國大部分進行巖心鉆探工作的施工隊伍在鉆探時使用的鉆探設備都是立軸式的鉆孔機。立軸式鉆孔機的成本相對較低，且便于攜帶，對于長期在野外礦井施工的隊伍來說，非常實用。立軸式鉆孔機在使用時有明顯的弊端，鉆孔取芯的成功率較低，不能滿足人們對鉆孔取芯效率的要求。由于立軸式鉆孔機的動力部分設計是采用機械振動原理，因此，在立軸式鉆孔機工作時會產生很大的作用力，一旦地層的結構不穩定，就會發生地層斷裂或者坍塌事故，對施工人員的人身安全造成很大的威脅，而且巖心鉆探的成功率也不高，所以，鉆探設備對于復雜地層巖心鉆探工作的影響較大，只有加強對鉆探設備的研究，提高鉆探設備的成功率，才能更好的促進復雜地層巖心鉆探工作的進行。

1.2 沖洗液的影響

在進行巖心鉆探工作時，要用大量的沖洗液將巖心周圍的巖屑沖洗掉，方便巖心的鉆探，但是，由于復雜地層的結構較為復雜，所以，普通的沖洗液不能應用到復雜地層中，因此，沖洗液也成為影響復雜地層巖心鉆探工作質量的重要因素之一。在巖心鉆探工作中，使用沖洗液最主要的作用就是保護孔壁，使其不致發生坍塌。由于復雜地層的結構相對于普通地層更為復雜多變，在復雜地層巖心鉆探時使用普通的沖洗液，不僅不能起到保護孔壁的作用，還會導致復雜地層出現坍塌或者膨脹，影響鉆孔取芯的成功率。為了避免以上情況的發生，研究者們研究出了更為適合復雜地層巖心鉆探的泥漿沖洗液和無固相沖洗液，這兩種沖洗液與普通的沖洗液在組成成分上有很大的區別，這兩種沖洗液中含水量更少，因此，在使用時不會導致地層膨脹或者坍塌，經過多次的研究實驗表明，泥漿沖洗液和無固相沖洗液對于孔壁的腐蝕程度更小，從而大大提高鉆孔取芯的成功率。

2 復雜地層巖心鉆探綜合治理技術

2.1 注重地質因素對工藝選擇的影響

在巖心鉆探工作開始之前，施工隊伍需要對施工地點的地質結構進行多次分析，一旦確定為復雜地層時，更需要進行多次的勘探，并根據勘探結果估測形成復雜地層的原因，再根據具體的分析結果，采取適當的鉆探技術。復雜地層的形成原因是多種多樣的，每一種原因都會導致地層情況的不同，只有徹底的掌握復雜地層的形成原因，并分析地層的具體情況，才能夠采取更好的措施，避免孔內事故，降低成本，提高鉆效。目前我國存在最多的復雜地層就是力學不穩定巖層和水敏性地層，這兩種地層結構都會導致鉆孔取芯時出現孔壁不穩定情況，因此，在對巖心鉆探之前，需要判斷該地層屬于哪一種地層，再選擇恰當的措施，提高孔壁的穩定性，避免孔壁坍塌，從而影響鉆孔取芯的成功率。對于力學不穩定巖層，由于其巖層較為松散，因此，鉆孔取芯時可以采用泥漿沖洗液，提高孔壁的穩定性，避免孔壁坍塌。而對于水敏性地層來說，對沖洗液中的含水量要求較高，只有采用低失水、高礦化度、適當比重和黏度都適當的沖洗液，才能更好的提高鉆孔取芯的成功率［1］。

2.2 復雜地層護壁技術

復雜地層巖心鉆探綜合治理技術中的重要組成部分就是復雜地層護壁技術，由于復雜地層的結構都比較松散，容易出現坍塌事故，因此，可以在進行巖心鉆探時，在復雜地層的孔壁上附著一層泥漿，利用泥漿的聚合力和黏性，將松散的地層黏合在一起，當前，在普通地層巖心鉆探中使用的泥漿沖洗液不符合復雜地層的需求，因此，研究人員研發了一種新型的低固相泥漿。這種新型的低固相泥漿沖洗液中加入了植物膠，使得其黏度有了很大的提高，新型泥漿表觀黏度比較高，即使采用較小的泵量，排粉的能力也很強。加入植物膠后的泥漿是一種黏彈性液體，這種黏彈性膠體在孔壁和巖芯的表面及一定深度的表層具有膠結作用和黏彈性強度，在一定程度上可抵抗鉆具的振動破壞和地表其他外力的破壞。而普通細分散泥漿產生的泥皮是黏塑性體，膠體很少，大多是固體顆粒，護壁效果差。一旦鉆具開始工作后，會產生劇烈的振動，普通的泥漿沖洗液不能抵抗這種振動，低固相泥漿卻能夠憑借其超強的黏度保護孔壁不受外力的影響，對于提高復雜地層巖心鉆探的成功率有重要的作用［2］。

3 結語

復雜地層巖心鉆探的難度較大，如果不采取綜合治理技術對孔壁進行保護，容易導致孔壁坍塌或者膨脹，影響鉆孔取芯的成功率。因此，復雜地層巖心鉆探綜合治理技術對于提高鉆孔取芯的成功率有重要的意義。

［1］任亮.煤田地質鉆孔各地層段相應技術措施討論［C］//安全高效煤礦地質保障技術及應用——中國地質學會、中國煤炭學會煤田地質專業委員會、中國煤炭工業勞動保護科學技術學會水害防治專業委員會學術年會文集，2013.

［2］宮述林，趙光貞，欒元滇，等.復雜地層的普通電阻率測井響應快速模擬［C］//2014年中國地球物理學會年刊——中國地球物理學會第十五屆年會論文集，2014.

Comprehensive Control Technology of Complex Formation Core Drilling

SUNHe-wei,GAOLei,ZHANGWen-jin
(Jilin Province Nonferrous Metal Geological Exploration Bureau of605 team,six,Yanbian 133000,China)

In this paper,the influence factors and comprehensive control technology ofthe core drilling in complex formation are introduced,and the factors that mayaffect the core drillingin complexformation are analyzed.

Complexformation;Core drilling;Comprehensive control technology

P634.5

B

1674-8646（2015）08-0014-01

2015-05-16