地质钻探中孔内复杂情况的应对措施探讨

地质钻探中孔内复杂情况的应对措施探讨
张海瑞;田野
【摘要】作为我国地质工作中，相关工作人员能够获得第一手地质资料所采用的
一种最为直接和有效的手段，钻探技术在地质工作发展过程中的重要性也在随之不断的提升。

在地质钻探的过程中，相关技术人员会经常性遇到孔壁坍塌、地层渗漏和钻孔缩径等较为复杂的地质情况，导致在钻探时出现埋钻和卡钻等安全事故。

而这些事故如果不能够被及时的处理，就会造成钻探过程中出现钻孔报废等施工问题。

对此，本文以复杂的地质孔内钻探情况为立足点，通过对复杂地层本身性质的分析，从而就应对这种复杂地层情况的具体钻探技术进行讨论。

【期刊名称】《低碳世界》
【年(卷),期】2016(000)014
【总页数】2页(P55-55,56)
【关键词】地质钻探;复杂孔内情况;应对措施;探讨
【作者】张海瑞;田野
【作者单位】江西有色地质勘查局四队;江西有色地质勘查局四队
【正文语种】中文
【中图分类】P634
对于地质钻探工作来讲，钻探人员要想提升自身的工作效率和钻探工作质量，保证钻进工作可以安全、快速进行，对钻进地层结构的基本性质进行细致的调查分析是十分必要的。

通过对相关资料统计分析发现，在地质钻探过程中，复杂地层中算进
的尺寸只占据了整个钻进工作30%左右份额，但完成该部分地层钻探所要花费的
成本却占据了整个工程施工成本的3/5以上，且有大部分因为钻探事故而报废或
者是损坏的钻探设备都是在复杂地层钻进过程中发生的。

因此，采用有效的措施对复杂的孔内情况进行地质钻探是十分必要的。

目前，在地质钻探过程中遇到的复杂地层主要可以被分为两种类型：①因为受到了构造作用的影响，所形成的破碎性复杂地层。

即在地质构造运动的过程中，产生的张拉、挤压和剪切作用，使得岩石层出现了裂缝、节理、片理、裂隙和断层等情况，而其中坚硬程度高的脆性岩石就因为受到了剧烈的构造力作用从而形成了复杂破碎的地层。

②受外来的地质作用力影响形成的破碎性复杂地层。

即洪积层、冲积层和风积层。

在经过了风化作用后，岩石本身性质就会变得较为松散，从而形成胶结情况较差的风化层。

与此同时，因为破碎地层中拥有的碎块形状的岩石胶结性较差、大小不均匀、换层频率较快、地层结构较为松散、软硬程度悬殊以及颗粒级的配比也比较悬殊等方面的特征。

因此，在钻探施工的过程中，碎块岩石无法稳定承受承载力，使得其在钻进过程中容易出现滚动行为，产生数量较多的切削面，导致破岩和采取岩心工作的效率相对较低，造成卡钻、垮孔和掉块等钻进安全事故。

此外，由于破碎地层自身带有较强的渗透性，所以在钻进过程中就会出现冲洗液漏失或者是涌水事故。

2.1 使用超过常规口径大约一级的开孔口径
之所以要使用此种类型的口径进行钻孔开孔，其主要的目的就是要应对一些上部地层较为复杂的钻孔［1］。

因为钻探作业过程中使用的口径级别大出了两级，所以，当其在钻进过程中遭遇到了较为复杂的地层时，在进行套管下入的过程中就应该要换一个级别小一倍的口径钻头来继续进行钻进施工，以便保证采取岩心作业的直径能够符合地质钻探作业的施工要求。

以河南省洛宁的上宫金矿钻进工程为例，该工程要求应用直径为75mm的绳索来进行取心施工，所以，开孔口径的直径就需要
为110mm，其钻头在钻入到岩层中时，下入的孔口套管直径应该为108mm。

此外，如果钻探工程的施工作业要求使用直径为59mm的绳索取心钻具或者是直径为66mm的普通双管，在坚持孔径大一级施工原则的基础上，其开孔直径就应该是91mm。

2.2 深孔不要一径到底
所谓的深孔，指的主要是钻孔深度在1000～3000m之间的钻孔；小径指的主要
是直径在75～59mm之间的绳索取心口径或者是直径为66mm的普通双管口径。

在深孔钻进施工的过程中，工作人员不可以在已经下过了孔口管之后，且没有过度孔段的前提下，将其钻进的钻具转换为常规口径进行一径到底的钻进。

这主要因为，如果在钻进过程中遇到了较为复杂的孔内地层，采用一径到底的钻进方式是不能够下套管的，这就导致套管在应对复杂地层钻进作业方面的作用无法充分发挥出来［2］。

尤其是在一些钻孔深度达到了200m左右时，如果采用扩孔下套管进行隔离的方式，就会因为孔段较长，而为钻进作业带来较大的经济损失；而如果不下套管对钻进施工进行隔离，就无法有效的治理复杂地层中的孔段，导致在后续的深孔钻进施工过程中，上部钻进孔段存在安全隐患。

2.3 选配钻井液
一般情况下，特别是在一些水资源相对较为丰富的地区进行地质钻探施工时，使用的大都是清水钻探的方式。

同其他钻探技术相比，清水钻探技术操作简便，经济性强，在钻进过程中遇到的阻力相对较少，能够极大的提升钻探设备的钻进速度。

但如果在钻进过程中遇到了复杂孔内地层时，清水钻探就不能够顺利的完成钻进工作，出现同原有钻井目标背道相驰的情况。

因此，在实际钻探作业的过程中，钻探人员需要现对作业现场以往的地形结构和钻孔资料进行细致的分析和研究，一旦发现其存在过出现复杂地形的情况，为了保证钻进施工的经济性，选择低固相泥浆是十分必要的［3］。

例如，同SM植物胶和普通泥浆相比，SM-KHm超低固相泥浆的
性能更加的稳定、流变性较好且悬浮能力较强，在钻进作业过程中能够维护井壁稳定性提供有效的保障，从而有效提升采取岩心工作的整体效率。

由此而可以看出，低固相泥浆比较适用于结构较为松散、在钻进过程中孔壁稳定性较差、自然造浆较为严重、水敏性较强、即孔壁在钻进过程中容易出现缩径情况的复杂地层。

3.1 力学不稳定的复杂地层
此种地层主要是因为岩层受到外力作用的影响所形成的，其内部受力十分不均匀，一旦钻穿之后，地层原本的平衡状态就会被破坏，从而在重力作用的影响下出现孔壁不稳的情况。

针对这种不稳定地层，钻探人员可以使用“三高”钻井液，搭配高速钻进技术进行［4］。

在一开口时，应该要采用传统泥浆，并对泥浆本身的粘稠度进行调整，使其可以打到流塑的状态。

之后，再利用擅长输送泥浆的螺杆泵完成钻孔内的送浆循环，从而保证钻孔作业的施工效率和质量，保障在钻进过程中护孔效果可以满足地质钻探的作业要求。

3.2 漏通地层的处理措施
此种地层主要是因为受到构造运动作用的影响形成的，地层中存在的裂隙空洞所连通的漏失模式，对钻探工作顺利进行的影响力相对较大。

就目前来看，漏失地层主要分为孔段和孔底两种漏失形式。

其具体的判断方法为：①以钻进过程为基础进行判断［5］。

如果在钻进过程中突然出现漏失情况，且伴有钻进速度忽然加快或者是钻进工具坠落的情况，则是遇到了大溶度和大裂隙。

②以孔内水位为基础进行判断。

但不含水层发生漏失时，孔内就会存在不稳定水位；当含水层出现漏失时，孔内的稳定的水位同地下水位一致。

总而言之，在地质钻探工作不断发展，且应用范围逐渐扩大的今天，钻探人员在对具体的钻孔位置进行细致设计时，应该要坚持预防为主的设计原则，通套管封堵的方式有效处理复杂的孔内情况。

如果钻孔工过程中遇到了复杂孔内情况，钻探人员需要在分辨清楚漏失类型的基础上，再制定出响应的对策。

此外，钻井液作为直接
影响地质钻探整体工作效率的因素，工作人员需要按照复杂地层的实际情况，选择合适的钻井液。

【相关文献】
［1］张培丰.深孔岩心钻探问题探讨［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2011，08（10）：6～11. ［2］秦如雷，段隆臣.地质钻探中孔内复杂情况的应对措施［J］.探矿工程（岩土钻掘工程），2011，10（08）：6～9.
［3］王承花.工程地质钻探复杂地层综合治理［J］.西部探矿工程，2011，11 （11）：107～109. ［4］李玉才.对地质钻孔泥浆配制应用的探讨［J］.宿州学院学报，2012，02 （02）：24～26. ［5］吕其猛.基于实例分析的地质钻探工程中遇到的问题及其措施［J］.科技与企业，2012，17（09）：161+163.
田野（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事钻探施工工作。