復雜地層鉆探安全影響因素與防范措施探究

李發科

摘要：在開展地質鉆探作業時，如果地層結構比較復雜，受到地層應力復雜、穩定性較差、人為、設備和管理等各個方面的因素，導致出現掉塊、坍塌、卡鉆和埋鉆等問題概率的增加，降低鉆孔成孔率以及鉆探作業效率。甚至會引發較為嚴重的孔內安全事故，威脅作業人員生命安全。因此在鉆探作業時，應分析復雜地層的結構性質，總結可能會引發安全問題或安全事故的各種影響因素，制定和實施相應的安全風險防范措施，保障鉆探作業安全和高效、高質量開展。

關鍵詞：復雜地層;鉆探;安全影響因素;防范措施

分類號：P634.8

一、引言

在開展鉆探作業時容易遇到復雜地層問題而降低鉆探效率，這是由于復雜地層中存在地層松軟、地質構造復雜等問題，在鉆探作業中容易出現坍塌、埋鉆和卡鉆等問題，影響鉆探作業安全性。因此在復雜地層中開展鉆探作業時，應結合具體的地層結構性質以及安全影響因素，研究和落實相應的安全風險防范措施。

二、復雜地層結構性質分析

在鉆探作業時遇到的復雜地質情況主要有兩種，一種時在復雜地質構造影響下出現的破碎性復雜地層問題，比如在受到地質構造運動時產生的張力、拉力、剪力和擠壓力等作用的影響，容易導致地層裂縫或者斷層問題，還會由于巖石巖層的硬度過高而造成脆性比較大，導致形成復雜破碎地層問題。另外一種則是由于受到風力侵蝕、雨水沖擊等外來地質因素改變了巖石性質，導致其更加松散且膠結情況變差，出現了風蝕地層、沖積層以及洪積層等復雜地層。這些復雜地層的承載力較低且穩定性較差，容易導致鉆探作業時由于滾動現象而導致較多的切削面，這就會降低破巖效率，增加鉆探作業中出現卡鉆、垮孔、掉塊等事故概率。還會由于其滲透性較強而導致沖洗液滲漏或涌水等問題。

三、復雜地層鉆探安全影響因素

總結在復雜地層結構中開展鉆探作業時容易引發安全問題的影響因素，一是地應力因素。由于復雜地層的結構限制，加之受到所用施工技術工藝的影響，容易在鉆探作業中出現斷層問題，表現出隆起和斷裂等各種復雜的地質構造形式，這也會產生不同的地應力而增加鉆探作業難度。容易由于鉆孔設置不當，如果在斷層或地應力集中的位置設置就會導致鉆孔直徑萎縮、套管斷裂或孔壁坍塌等問題。

二是穩定性因素由于復雜地質結構存在較大的結構差異性，尤其是針對砂巖和泥巖等問題，則容易遭遇水之后出現膨脹問題或者出現泥沙的流動問題，會對低層穩定性造成影響而導致鉆探作業中的變形、鉆孔堵塞、卡鉆等問題。

三是設備因素。鉆探作用中會用到各種類型的專用鉆機等設備，如果所應用鉆機類型具有較差的技術工藝、較低的轉速和較小的扭矩等問題而影響鉆探作業效率，還會由于規格上的問題而難以適應大直徑的鉆探作業，容易由于坍塌物逐漸堆積而造成鉆具彎曲、變形問題，或者在鉆探深度增加時導致壓力增加，造成設備振動加劇而損壞鉆壁等問題。

四是沖洗液因素。常用的沖洗液為水，隨著鉆探深度的增加會降低供水系統的供水效果，難以徹底沖洗鉆機。加上供水總量和水壓的降低，難以隨著鉆探工作靈活調整沖洗工作而影響排粉效果，這就會增加出現鉆頭被泥沙堵塞以及鉆桿無法移動等問題的概率。

五是排粉因素。鉆探作業中排粉的主要方式為清水靜壓沖洗的方式，此種方法在實際應用中的排粉效果一般，容易由于控制不當而造成鉆頭阻塞問題。尤其是隨著鉆探深度的增加而增加排粉難度，也會由于鉆機負荷的增加而降低鉆進效率和速度。甚至會在出現 停水、停電等突發問題時導致鉆孔底部堆積較多的巖粉而導致鉆探難度的增加，同時也增加埋鉆事故概率。

六是人為因素。人為操作失誤和監管不嚴等也是引發安全事故的主要因素，這是由于鉆探作業中所使用的人員專業水平偏低且缺乏工作經驗，對現場監管工作不夠重視，存在監管不嚴的問題，增加了現場操作不規范行為的發生概率以及安全事故的發生概率。

四、復雜地層鉆探安全危險防范措施

針對上述問題和安全影響因素，在復雜地層中開展鉆探作業時為了確保安全，首先應該合理優化鉆孔結構。通常設置鉆孔直徑比設計直徑略大一級，便于在事故發生時進行處理。如果此復雜地層中的孔壁結構穩定性良好，則可以將鉆機套管結構從一級升級為三級來提升鉆探作業安全性。

其次應合理選擇和控制鉆探設備。結合施工要求和環境選擇高度合適且便于運輸、安裝和拆卸的鉆探設備，保證其適合復雜地層環境，具有較高的質量，便于提升成孔率。目前比較常用的就是全液壓動力頭式液壓鉆機，其靈活性和可變性良好，能夠適應復雜地層等施工作業要求。

再次是合理選擇供液設備。在準確預估鉆探工作巖粉排量的同時，確保所選擇的供液設備能夠滿足相應的壓力和供水量等要求，且可以結合實際情況進行靈活調整。比如通過自動化供液設備的應用，可以結合液體壓力來自動調節沖洗液排量、供水量和水壓等。

最后是完善鉆探管理機制。為了保障復雜地層鉆探作業安全性，需要提高對此安全管理工作的重視，分析復雜地層結構特點，針對具體要求來制定管理制度，明確具體崗位的責任，同時要加大人員培訓力度，加強現場安全巡檢和監督檢查工作，及時發現安全隱患并及時排除。

五、結語

在復雜地層結構中，由于地層結構性質比較復雜多變，在鉆探作業中容易引發各種問題，同時由于監管不嚴等各種因素而導致安全事故，威脅作業人員生命安全。為此就需要針對影響復雜地層鉆探作業安全性的因素，從鉆孔結構優化、鉆探設備和供液設備選擇與控制、鉆探管理機制完善等方面加以管控來保證此鉆探作業的安全性。

參考文獻：

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