复杂地层岩心钻探综合治理技术

孙和伟，高磊，张文劲

（吉林省有色金属地质勘查局六○五队，吉林延边133000）

复杂地层岩心钻探综合治理技术

孙和伟，高磊，张文劲

（吉林省有色金属地质勘查局六○五队，吉林延边133000）

本文主要对复杂地层岩心钻探工作的影响因素和综合治理技术进行介绍，并对可能影响复杂地层岩心钻探工作的因素进行了分析。

复杂地层；岩心钻探；综合治理技术

1 复杂地层岩心钻探工作的影响因素

1.1 钻探设备的影响

在进行复杂地层岩心钻探时，有许多因素会影响岩心钻探工作的质量和进度，在这些影响因素中，钻探设备对复杂地层岩心钻探的影响最大。岩心钻探时，对于不同的地层结构要采用不同强度的钻探设备。目前，我国大部分进行岩心钻探工作的施工队伍在钻探时使用的钻探设备都是立轴式的钻孔机。立轴式钻孔机的成本相对较低，且便于携带，对于长期在野外矿井施工的队伍来说，非常实用。立轴式钻孔机在使用时有明显的弊端，钻孔取芯的成功率较低，不能满足人们对钻孔取芯效率的要求。由于立轴式钻孔机的动力部分设计是采用机械振动原理，因此，在立轴式钻孔机工作时会产生很大的作用力，一旦地层的结构不稳定，就会发生地层断裂或者坍塌事故，对施工人员的人身安全造成很大的威胁，而且岩心钻探的成功率也不高，所以，钻探设备对于复杂地层岩心钻探工作的影响较大，只有加强对钻探设备的研究，提高钻探设备的成功率，才能更好的促进复杂地层岩心钻探工作的进行。

1.2 冲洗液的影响

在进行岩心钻探工作时，要用大量的冲洗液将岩心周围的岩屑冲洗掉，方便岩心的钻探，但是，由于复杂地层的结构较为复杂，所以，普通的冲洗液不能应用到复杂地层中，因此，冲洗液也成为影响复杂地层岩心钻探工作质量的重要因素之一。在岩心钻探工作中，使用冲洗液最主要的作用就是保护孔壁，使其不致发生坍塌。由于复杂地层的结构相对于普通地层更为复杂多变，在复杂地层岩心钻探时使用普通的冲洗液，不仅不能起到保护孔壁的作用，还会导致复杂地层出现坍塌或者膨胀，影响钻孔取芯的成功率。为了避免以上情况的发生，研究者们研究出了更为适合复杂地层岩心钻探的泥浆冲洗液和无固相冲洗液，这两种冲洗液与普通的冲洗液在组成成分上有很大的区别，这两种冲洗液中含水量更少，因此，在使用时不会导致地层膨胀或者坍塌，经过多次的研究实验表明，泥浆冲洗液和无固相冲洗液对于孔壁的腐蚀程度更小，从而大大提高钻孔取芯的成功率。

2 复杂地层岩心钻探综合治理技术

2.1 注重地质因素对工艺选择的影响

在岩心钻探工作开始之前，施工队伍需要对施工地点的地质结构进行多次分析，一旦确定为复杂地层时，更需要进行多次的勘探，并根据勘探结果估测形成复杂地层的原因，再根据具体的分析结果，采取适当的钻探技术。复杂地层的形成原因是多种多样的，每一种原因都会导致地层情况的不同，只有彻底的掌握复杂地层的形成原因，并分析地层的具体情况，才能够采取更好的措施，避免孔内事故，降低成本，提高钻效。目前我国存在最多的复杂地层就是力学不稳定岩层和水敏性地层，这两种地层结构都会导致钻孔取芯时出现孔壁不稳定情况，因此，在对岩心钻探之前，需要判断该地层属于哪一种地层，再选择恰当的措施，提高孔壁的稳定性，避免孔壁坍塌，从而影响钻孔取芯的成功率。对于力学不稳定岩层，由于其岩层较为松散，因此，钻孔取芯时可以采用泥浆冲洗液，提高孔壁的稳定性，避免孔壁坍塌。而对于水敏性地层来说，对冲洗液中的含水量要求较高，只有采用低失水、高矿化度、适当比重和黏度都适当的冲洗液，才能更好的提高钻孔取芯的成功率［1］。

2.2 复杂地层护壁技术

复杂地层岩心钻探综合治理技术中的重要组成部分就是复杂地层护壁技术，由于复杂地层的结构都比较松散，容易出现坍塌事故，因此，可以在进行岩心钻探时，在复杂地层的孔壁上附着一层泥浆，利用泥浆的聚合力和黏性，将松散的地层黏合在一起，当前，在普通地层岩心钻探中使用的泥浆冲洗液不符合复杂地层的需求，因此，研究人员研发了一种新型的低固相泥浆。这种新型的低固相泥浆冲洗液中加入了植物胶，使得其黏度有了很大的提高，新型泥浆表观黏度比较高，即使采用较小的泵量，排粉的能力也很强。加入植物胶后的泥浆是一种黏弹性液体，这种黏弹性胶体在孔壁和岩芯的表面及一定深度的表层具有胶结作用和黏弹性强度，在一定程度上可抵抗钻具的振动破坏和地表其他外力的破坏。而普通细分散泥浆产生的泥皮是黏塑性体，胶体很少，大多是固体颗粒，护壁效果差。一旦钻具开始工作后，会产生剧烈的振动，普通的泥浆冲洗液不能抵抗这种振动，低固相泥浆却能够凭借其超强的黏度保护孔壁不受外力的影响，对于提高复杂地层岩心钻探的成功率有重要的作用［2］。

3 结语

复杂地层岩心钻探的难度较大，如果不采取综合治理技术对孔壁进行保护，容易导致孔壁坍塌或者膨胀，影响钻孔取芯的成功率。因此，复杂地层岩心钻探综合治理技术对于提高钻孔取芯的成功率有重要的意义。

［1］任亮.煤田地质钻孔各地层段相应技术措施讨论［C］//安全高效煤矿地质保障技术及应用——中国地质学会、中国煤炭学会煤田地质专业委员会、中国煤炭工业劳动保护科学技术学会水害防治专业委员会学术年会文集，2013.

［2］宫述林，赵光贞，栾元滇，等.复杂地层的普通电阻率测井响应快速模拟［C］//2014年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集，2014.

Comprehensive Control Technology of Complex Formation Core Drilling

SUNHe-wei,GAOLei,ZHANGWen-jin
(Jilin Province Nonferrous Metal Geological Exploration Bureau of605 team,six,Yanbian 133000,China)

In this paper,the influence factors and comprehensive control technology ofthe core drilling in complex formation are introduced,and the factors that mayaffect the core drillingin complexformation are analyzed.

Complexformation;Core drilling;Comprehensive control technology

P634.5

B

1674-8646（2015）08-0014-01

2015-05-16