深部钻探技术方法的研究与应用

深部钻探技术方法的研究与应用

发表时间：2019-04-02T10:22:34.607Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：孙晓东

[导读] 摘要：矿产资源在当前，推动了社会经济的迅速发展，就现在的状况来看，许多浅层易开采的矿产已基本得到开发，剩余的大部分矿产资源都是复杂而开采困难较大的矿产资源，在矿产资源的勘探开发中，对于深部矿产资源的开采难度系数非常的大。

宁夏煤炭地质调查院宁夏银川 750000

摘要：矿产资源在当前，推动了社会经济的迅速发展，就现在的状况来看，许多浅层易开采的矿产已基本得到开发，剩余的大部分矿产资源都是复杂而开采困难较大的矿产资源，在矿产资源的勘探开发中，对于深部矿产资源的开采难度系数非常的大。文章对深部钻探技术方法的研究与应用进行了研究分析，以供参考。

关键词：深部；钻探技术；研究与应用

前言

地质钻探技术随着城市化进程脚步的加快，得到了显著的提升。就现在的勘探情况看，许多相对较浅的矿产资源，早都被开发商彻底的开采干净，为了实现对深矿区并且开采较困难的矿产进行钻探，对实际情况的分析必须结合地质理论知识而进行试验，最终确保安全开采能够提高开采效率，确保地质钻探质量最佳。

1地质钻探技术的意义和作用

地质钻探技术有助于寻找深部矿产资源，在采矿业中得到广泛的应用，同时在建筑工程前期的规划中也会利用到。地质勘查的进行，对地下层的具体情况可以进行深入的了解，利于判断出地层中的不稳定因素。地质钻探技术随着科技的发展不断的完善和进步。钻探技术可根据需要增加勘探深度，可以有利于技术人员更清楚的了解地质结构，并确定是否存在不稳定因素，验证所选择的开采方案是否具有可行性。地质钻探技术分析如下：

1.1反循环式钻探技术

反循环钻井技术在地质钻探技术中，是一种新发明的的采矿技术。钻井领域称这项技术为钻井技术的新改革。反循环钻进技术一般有两种：即空气反循环、水反循环。同时，采用两种方法将同一钻孔中的钻具进行钻井的转换。空气反循环技术经济高效。而水循环技术具有取心质量高、清晰判层、效益好的优势和特点。根据地层实际情况，结合两种方式共同进行或者也可单采用水反循环和空气反循环钻进，对国土资源调查分析发挥着巨大的作用。

1.2液动锤钻探技术

液压锤钻进技术，是在旋转钻探的基础上，利用泥浆泵运送的冲洗液体驱动液压潜孔锤，将外力施加到钻头上。也就是把冲击负荷的回转钻头安装在了钻头处。在进行钻孔时，液压锤位于钻杆或岩心管与钻头中间。在深钻条件下，随着钻入加深进入钻孔中对钻头施加冲击力，实现提高钻进效率的要求。液压潜孔钻探是对普通回转钻头的一种改进技术，是现代金刚石钻进和空气钻井的一种新钻井技术。对于坚硬岩石和复杂岩层钻进难度大、效率低来说，是一种有效的钻井技术。

1.3绳索取心钻探技术

不采用提钻方式实现取心的技术称之为绳索取心技术，其原理为：填充岩石或岩心管的心被堵塞，不必直接将钻孔柱放在地面上，利用专业的打捞设施，在钻钻杆柱内将岩矿心的容纳管拉上来。当钻杆需要大修或更换时，钻杆柱才会被提升到表面。绳芯钻井技术降低了起重钻具的耗时，为纯钻井提供了足够的时间，很大程度上提高了钻进的效率；减少了钻井设备举升所带来的磨损，降低了提升钻杆冲洗液对井壁的冲击力，保证了井眼的安全。

1.4组合钻探技术

把空气循环连续取样和水利反循环结合的新技术称之为组合钻井技术，和空气反循环连续取样原理相同，但该技术主要在循环介质中用液体进行作业，采用连续取柱状岩心方式进行钻进，以取心质量好，低劳动强度的特点，但与反循环钻井技术相比较，钻井效率相对较低，并且对钻地层的结构不能及时去了解。该技术在干旱缺水和硬岩地质勘探中经常使用。自该技术推出以来，已在青海、新疆等地区进行了应用。和传统技术进行比较，可使作业效率提高5倍之上，并使可以降低成本。该技术在国内地质钻探中拥有广阔的应用前景。

2深部钻探技术方法的研究与应用

矿区内出露的最老地层为，由变质砂岩、绿色片岩、黑云母片岩、混合岩等组成。主要由石英岩、暗色板岩及白云岩等组成，分为6个岩组，20个岩段。矿区内只出露下部的4个岩组，总厚3000余米。铁、铌、稀土矿主要赋存在H8白云岩与H9板岩的过渡带中。根据铁的边界品位圈定出主矿、东矿等铁矿体群，，东西长16km、南北宽约3km，矿体产状与围岩基本一致。

2.1钻探施工技术措施

2.1.1开孔泥浆钻进

根据孔的地理位置和暴露的岩石表面，表面开口是岩层，但表层非常破碎，这是在采矿过程中回填的岩层。因此，通过泥浆钻进挡土墙中选择钻孔，并通过单管干钻进行钻芯。在相对完整的基岩中钻2.9m后，进入Φ108mm孔板套管，然后使用无固体聚丙烯酰胺冲洗液进行Φ91mm钻孔。钻到13.2米后，岩石完好无损，然后向下流动。Φ89mm技术外壳，适用于普通钻孔。

2.2JS75绳索取心钻进技术措施

2.2.1完整地层施工技术措施

完成Φ89mm技术外壳后，采用JS75绳芯钻孔工艺进行钻孔。岩层主要是在孔深530m范围内的板岩层，颗粒细小、磨削力强、岩石比较完整，孔壁基本稳定。因此，在钻井过程中采用传统的金刚石钻井方法，无水泥浆+水解聚丙烯酰胺+切割浆料可以降低旋转钻井阻力有效提高钻井效率，基本保证钻井。洞的底部是干净的（没有沉积物和岩石粉末）。

2.2.2复杂地面施工技术处理措施

（1）技术措施的确定。当钻孔深达约529.8m时，灰绿泥裂缝断裂带（俗称断层泥）与板岩夹层，上块严重坍塌。采取措施：强制扫多次，扫地时间超过6h。该材料采用大量井筒壁材料，如纤维素油，磺化沥青粉和非荧光防塌剂，以保持钻井施工。钻到614.80m时，它是板岩和白云石之间的接触层。地层柔软坚硬，伴有严重的高岭土，易于减小直径，遇到遇水时容易膨胀，结构松散，易坍塌，仅依靠高质量泥浆钻石加膨润土加苏打灰（NaCO3）和羧甲基纤维素钠（CMC）难以实现墙壁保护。通过研究判断它是由板岩骨折引起的。经过近8个