地質鉆探中孔內復雜情況的應對措施分析

焦德全 李明昊

摘 要：針對提高地質鉆探工作效率及質量、確保工作人員安全工作，需要對地質結構以及地質條件、環境等都需要進行充分且詳細的調查與分析。通過對有關資料進行收集分析得知，地質鉆探工作開展時，復雜地層中的鉆進工作成本約占總工程的三分之一左，此部分的工作全部完成所需成本占工程整體施工費用的五分之三。因此需要對復雜的孔內狀況開展地質鉆探工作時需采用有效措施，來防范安全事故。

關鍵詞：地質鉆探；復雜孔內情況；措施；探索

1 淺析復雜地層的結構性質

地質鉆探工作中經常會遇到的復雜結構類型為兩種：一種是被地質結構影響之后產生的破碎性復雜地層。破碎性復雜地層形成原因大多是由于地質構造運動時收到了剪切、張拉及擠壓，使巖石層出現節理、斷層、縫隙和片理等狀況，而在地層中最為堅硬的巖石由于被構造力影響比較多，從而形成了破碎復雜的地層結構；另一種是由于被外來地質影響，所以產生了破碎性復雜地層結構。此種結構的地層包括風積層、沖積層和洪積層。巖石受到風化作用之后，就會變得松散，繼而產生薄弱的膠結狀風化層。并且，因為破碎地層內碎塊巖石的膠結性不高，換層的頻率還比較頻繁、巖石塊的大小也不夠均勻，地層結構也比較松散等特性。所以，在開展鉆探工作時，碎塊巖石是不能有效承受外來的荷載的，導致在進行鉆進時出現巖石滾動的現象，從而出現較多的切削面，致使采集巖心的工作與破巖的工作開展效率較為低下，使掉塊、垮孔和卡鉆等鉆進工作的安全性降低。并且，由于破碎的地層擁有極高的滲透性，所以在開展鉆進工作時會發生涌水事故或是沖洗液漏失。

2 應對復雜孔內狀況的有效策略

使應用超過常規開孔口徑：利用超過常規口徑大約一級的開孔口徑是因為要對一些上部結構層較為復雜的鉆孔。由于在進行鉆探作業時所要應用的口徑級別要高出普通口徑，因此，當進行鉆進工作時若是遇到較為麻煩的復雜結構時，在下入套管時需要更換一個小級別或是小一倍的口徑鉆頭來繼續開展鉆進工作，從而確保對巖心進行采取時的直徑可以滿足地質鉆探作業的作業標準。以A地區的金礦鉆進工程為例，此工程所要求的直徑是在90mm的繩索來開展取心作業，因此，開孔口徑的直徑要在150mm；若是鉆探工程的施工要求是要利用直徑是71mm的繩索來進行取心作業或是應用直徑為88mm的普通雙管來進行實際施工，在一致要求孔徑大一級的施工原則上，其開孔的直徑需要保持在110mm，以此來保障基于復雜的地質結構中開展鉆探工作的質量與效率。深孔不要一徑到底：深孔主要指鉆孔深度在1200～3000m之內的鉆孔；而小徑主要是指直徑基于80～55mm之內的繩索取心口徑或是普通雙管口徑，但普通的雙管口徑要保持在74mm左右。在開展深孔鉆進作業時，施工人員不允許在已經下過孔口管以后或是未存在過度孔段的基礎上開展鉆進工作，此種情況下需要將鉆進過程中需要的工具變成通用口徑，以此保證鉆進的過程不受阻礙。當鉆孔深度超過200m時，如果選擇擴孔下套管的方法完成隔離，容易使孔段過長，繼而影響鉆進工作的進度；而若是在開展鉆進工作時不利用下套管的方式進行隔離，就會不能高效治理復雜情況下的孔段，致使后期深孔鉆進工作中，上部的鉆進的孔段殘留一些安全隱患，導致施工作業受到阻礙，無法高效率、高質量的完成工作。選取合適的鉆井液：通常狀況下，在一些水資源較為豐富的地域開展地質鉆探工作，所要應用的方式幾乎都是清水鉆探。與其他鉆探技術相對比，清水鉆探技術具有操作便利、使用簡單的特點，并且它具有較強的經濟性，在進行鉆進工作時所遇到的制約因素相對于較少，可以大力度提高鉆探設備的鉆進效率。在實際鉆探作業時，鉆探人員需要對施工場地的地質條件與以往的鉆孔資料進行充分探索與研究，若是發現其之前有出現過復雜的地質結構的狀況，為了確保鉆進作業的經濟性能，需要選取低固相泥漿，這對于保障鉆進工作順利完成具有不可或缺的地位。基于此可以看出，低固相泥漿在應用上比較適用在松散且穩固性能較差的鉆進工作中。因為在遇到復雜的地層結構開展鉆進工作是比較困難的，因為諸多因素影響，若想有效的保障施工安全需要充分依據施工要求來開展工作，全面探究所要進行工作的施工場地，從而規避安全事故發生。

3 治理復雜孔內地層情況有效策略

（1）因受力不穩定產生的復雜地層：力學不穩定的復雜地層主要是因巖石受到較大外力沖擊所形成的，而又因其內部受力不均，若是鉆穿的情況出現，原本平衡地層狀態就會遭到破壞，進而在重力影響下造成孔壁不穩的狀況。對于此種不穩定且復雜的地層，要對泥漿的粘稠度進行適當調試，使其被打成流塑的狀態，隨后需要應用擅長傳輸泥漿的螺桿泵來有效完成鉆孔內的送漿循環工作，基于此來保障孔內鉆進施工的質量與效率，確保在開展鉆進工作時護孔效果可以達到地質鉆探的施工標準及作業規范，這樣才會使地質鉆探工作順利完成。（2）針對于漏通地層的處置措施：漏通地層主要是因其受到地質結構運動作用影響下，所造成地層中出現縫隙而連通的漏失模式，漏通地層的存在對于鉆探工作順利開展影響是巨大的。依據當前發展現現狀來看漏失地層所包含的漏失形式有兩種，其中包含了孔底與孔段。判斷這漏通地層的方法有以下兩點：一是基于鉆進過程為前提所進行的判斷。若在對地質進行鉆進時突發漏失狀況，并且還伴有鉆進效率突然加大或是鉆進工具忽然掉落的狀況，遇到的地質結構是大裂縫與大溶度的地層。二是基于孔內水位為核心所進行的判斷。但是不包含水位出現漏失現象，孔內的水位就會出現不穩定現象；若是含水層出現漏失情況，孔內中穩定的水位與地下水位是相一致的，只有基于此才會有效控制漏通地層對鉆探工作的影響力度。（3）提升力學的穩定性地層在受到外力的作用下，對地層內部的結構會造很大程度上的影響，并且由于其內部的承受力相對不均勻。在這樣的情況下，地質鉆探的過程中，一旦發生穿透的現象，其內部的孔壁就會相對不穩定，很容易造成安全事故的發生。因此，在地質鉆探的過程中，應當針對這一問題，可以利用“三高”鉆井液的形式，采用高速鉆進的形式，從而有效的提升了井內力學的穩定性。另外，在地質鉆探的過程中，可以采用傳統泥漿的形式，提升力學的穩定性。但是，在利用泥漿的過程中，應當對泥漿自身的粘稠度根據地質鉆探中孔內復雜情況，進行的全面的調整，并且通過利用相應的技術達到流塑的形狀。同時，在利用最為螺桿泵的形式，完成泥漿的傳輸工作，這樣不僅僅有效的提升了地質鉆探工作的效率，其質量也有著很大程度上的提升，增強內部孔壁力學的穩定性。

4 結束語

綜上所述，在地質鉆探工作逐步完善的今天，其運用范圍愈發廣泛，當鉆探人員在對孔位進行設計與規劃時，是需要充分依據以預防為主要目的的規劃原則，通常使用封堵的方式處理復雜的孔內狀況。當鉆孔作業過程中發現孔內狀況太過復雜時，鉆探人員必須將漏失類型進行科學且規范的的分辨，從而構建出有效措施。除此之外，鉆進液是影響地質鉆探工作質量的直接因素，施工人員必須根據具體的地層復雜情況，選最佳施工作業的鉆井液，從而保障鉆探工作順利進行.

參考文獻：

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