探討復雜地層巖心鉆探工作的影響因素及處理對策

李萬偉

(吉林省第二地質(zhì)探礦工程大隊，吉林 吉林 132013)

0 引 言

復雜地層重點是指巖心鉆探工作中孔壁不穩(wěn)定且出現(xiàn)了掉塊與坍塌等問題的地層，國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，面對著復雜地層的特殊情況，應該采取合理的應對方案加以處理。復雜地層巖心鉆探中的相關影響因素較多，這就使得具體工作的開展面臨著諸多考驗，應該強化對復雜地層的了解程度，辨別各種影響因素，制定出可靠的處理對策，讓復雜地層巖心鉆探工作順利推進。

1 復雜地層基本概述

1.1 風化作用復雜地層

因為風化作用的影響，堅固巖石的整體或者是部分顆粒聯(lián)結備受影響，導致巖石呈現(xiàn)出相對松散的狀態(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題。

1.2 流水與沉積作用復雜地層

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

1.3 地質(zhì)構造復雜地層

地質(zhì)構造通常會出現(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片狀巖與壓碎巖共同組合而成，基本寬度以及延伸長度能夠達到數(shù)百米。鉆探階段，當鉆進破碎帶的過程中，還可能出現(xiàn)坍塌與漏失的問題。

2 復雜地層巖心鉆探工作的影響因素

2.1 地應力因素

地層巖心鉆探工作穩(wěn)步開展的過程中，往往會受到諸多因素的影響，因此體現(xiàn)出不確定性，若是在復雜地層巖心鉆探工作中，更應該及時的關注相關因素的存在。復雜地層中會涉及到多種形式的地質(zhì)構造，比如斷裂結構以及隆起等等，各種地質(zhì)構造對地應力的高低產(chǎn)生對應的影響。若是鉆孔設置的過程中，未能充分的考慮斷層或者是地應力等集中的狀態(tài)和區(qū)域，則會出現(xiàn)套管斷裂和孔壁坍塌等各種問題。

2.2 機械設備因素

在某種角度上加以分析，鉆探企業(yè)實際運用到的機械設備也是影響復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。在煤炭開采行業(yè)發(fā)展的進程中，鉆探工作對于機械設備有著嚴格的要求，通常會選擇煤礦專用鉆機，此類鉆機的轉(zhuǎn)速較低、可調(diào)節(jié)性不夠理想，在具體運行的階段會降低作業(yè)效率，在可靠性和安全性上也存在明顯不足。若是鉆機在實際運行的時候缺乏穩(wěn)定性，將會增加復雜地層巖心鉆探中坍塌的面積，也會在一定程度上直接導致鉆壁受損。

2.3 排粉因素

為了讓巖粉順利的排出，一般會運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，且基本的鉆進深度較深，則巖粉總量會明顯提升，排粉工作的難度也會隨之變化。排粉效果不夠理想的情況下，鉆機負荷會隨之增加，鉆進的基本效率以及速度會呈現(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，都會導致巖粉不斷地堆積在鉆孔底部，此類問題會增加復雜地層巖心鉆探的難度，還會增加事故概率。

2.4 沖洗液因素

通常來說，清水屬于較為常用的鉆機沖洗液，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)，如果實際的工作效果不夠理想，將會影響到?jīng)_洗鉆機的整個過程。水壓以及供水總量相對有限的時候，沖洗鉆機難以依照實際的需求加以調(diào)整，直接的影響到排粉的效果，還會導致鉆桿無法移動。由此證實了沖洗液會影響到鉆機的基本安全性，同時還會埋下更多的隱患。

2.5 人為因素

在開展相關工作時，人就是主要的參與者，但是因為很多主觀上的判斷失誤，極易引起一些事故和問題。從某種角度上分析，鉆探人員的實際工作經(jīng)驗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了缺乏實際經(jīng)驗和專業(yè)性不強的臨時工作者，使得復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到位，尤其是技術和安全管理不到位，使得管理工作整體效果不夠理想。

3 復雜地層巖心鉆探工作的處理對策

3.1 依照地層特征優(yōu)化鉆孔結構

在某種角度上加以分析，鉆孔結構的科學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。在復雜地層巖心鉆探階段，鉆孔直徑通常需要大于設計直徑，主要原因是將鉆孔的結構適當增大，一旦出現(xiàn)事故問題，可以擁有特定的處理空間。如果在復雜地層中的孔壁結構呈現(xiàn)出穩(wěn)定的狀態(tài)，則可以讓鉆機的套管結構適當?shù)纳壓屯晟疲鶕?jù)實際的調(diào)查研究來看，一般由1級調(diào)整為3級。

3.2 選擇相對適宜的鉆探設備

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

3.3 將供液設備合理的使用

供液設備選擇階段，應重視其科學性和合理性，這將關系到巖粉的實際排出效果，同時也能夠直接影響到鉆頭冷卻的狀況。供液設備的選擇，應該積極的分析鉆探工作的實際巖粉排出量，并且供液設備還應該體現(xiàn)出特定的調(diào)節(jié)作用和壓力控制效果。如果相應的條件符合預期，鉆探單位應該及時的運用具備自動化特征的供液設備，依照液體壓力的高低實現(xiàn)對排量的自動化調(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

在對鉆頭和鉆桿加以更換時，應在短時間內(nèi)及時的將沖洗系統(tǒng)確定下來，若是相應的系統(tǒng)停止運行，巖粉以及漿液會因為壓力的影響產(chǎn)生明顯的逆流問題，除了可以逆流到鉆孔底部，還會流入到鉆桿中，使得鉆桿被嚴重阻塞。為了將漿液逆流情況加以規(guī)避，會在鉆頭與鉆桿交匯處安裝逆流閥，這樣可以實現(xiàn)對壓力的合理控制，還能適當?shù)谋苊忏@桿阻塞的情況。

3.5 構建鉆探管理體系

相應體系的支撐下，可以讓施工安全性和技術規(guī)范度得以保障。相應的單位應該將工作責任進一步明確，確保相關責任可以及時的落實到個人。此外，企業(yè)還需強化培訓力度，讓相關的工作人員接受對應指導，保證技術使用符合規(guī)范與標準。重視施工現(xiàn)場的科學管理，讓多種配套工作穩(wěn)步落實，定期檢查現(xiàn)場情況，避免遺留多種隱患。

4 結 語

綜合全文分析，復雜地層巖心鉆探中的影響因素較多，應該積極地做好綜合分析工作，尋找科學的應對方案，讓多種防范舉措落實到位，確保后續(xù)鉆探工作的開展擁有理想的支撐條件。