刍议深孔岩心钻探问题

刘子才

云南省矿山工程有限公司 云南省昆明市 650000

摘要：较之于传统的岩心钻探而言，深孔岩心钻探不仅孔深增加，而且钻孔的难度、钻进成本等都有所增加，所以对深孔钻探技术人员、施工人员提出了更高的要求，尤其要重视孔壁稳定性。本文将对深孔岩心钻探过程中问题、应用技术进行研究，以供参考。

关键词：深孔岩心钻探；孔壁稳定性；应用技术；研究

对于岩心钻探而言，尤其是深孔岩心钻探过程中，孔壁稳定性是一个全新的课题，钻探前预测涉及到应力、孔隙压力、坍塌压力以及破裂压力等，其综合岩石物性、地质构造、地球物理学以及钻探工艺和孔内测井等学科内容，同时这确保了深孔岩心钻探的高效、安全以及低成本和优质性。

1、深孔岩心孔壁稳定性分析

在深孔岩心钻探过程中，最为重要的一个问题便是孔壁稳定性，主要包括孔壁坍塌和缩径以及地层压裂或者破裂等类型。实践中可以看到，由于未设合理的井壁支撑结构，所以很难保证孔壁的稳定性，进而导致井喷、井漏以及固井不返水泥浆或者粘弹性地层变形等多孔问题。深孔岩心钻探操作过程中，一定要加强孔壁稳定性关注，只有这样才能确保深孔岩心孔壁的稳定性，这对于减少经济损失，具有非常重要的作用。从深孔岩心钻探实践来看，造成孔壁失稳的主要因素非常的多，但主要表现在地质因素、操作因素两个方面。对于地质因素而言，其主要是指原地应力大小、地层强度以及地质构造类型等影响因素和问题。同时，钻井液性能、钻井液环空返速以及孔径大小等，均为重要的影响因素。深孔岩心孔壁岩石的应力超出了其在孔眼状态下可承受的强度，在该种情况下，容易造成孔壁失稳。如果孔内钻井液压力太低，则孔壁周围岩石的承受力就会远远超过其所承受的岩石最大剪切强度，此时孔壁岩石就会遭到不同程度的损伤；同时，如果孔中钻井液密度相对过大，则岩石所承受的压力就会超过自然的拉伸力度，进而出现地层破裂问题。

2、深孔岩心钻探技术

深孔岩心钻探过程中，可用的技术手段主要表现在以下几个方面：

第一，深孔岩心钻探过程中的全液压动力头钻机应用技术。实践中可以看到，国内现行的全液压动力头钻机应用技术与国外的应用技术手段之间，存在着一定的差距，为了能够确保钻探质量和效率，应当不断进行应用技术优化和改进，以此来确保全液压动力头钻机应用效率。基于此，实践中应当从钻机的基本应用功能、维护管理以及操作便利和搬运方便等方面着手，不断优化和改进结构布局形势，最大限度地增加孔口有效空间，提高操作面板的人性化水平。同时，还要进一步改进动力配置、降低能耗，使主卷扬机具备自由落体功能，而且钻柱下降过程中配合水刹车设施，以此来实现动力负荷的降低。对于安全防护措施而言，应当以钻机基本运行原理、运行状况以及结构为基础，对其采取安全防护措施，以免出现坠落、夹伤等事故。对于钻机而言，其动力头自重非常的大，而且机动性有限，所以在应用动力头拧卸绳索取心钻杆过程中，可能会导致钻杆螺纹受损。针对该种问题，一定要注意对动力头的基本机理进行适当的优化和改进，以确保钻杆螺纹不会受伤。在环保设计过程中，钻机油路比较多，如果出现泄漏等问题，则液压油在短时间范围内可能会消耗殆尽，这样就会造成资源的严重浪费，并且造成非常严重的污染；需要强调的是当前国内现行的油温油位显示设备难以预测油路管道是否存在泄漏问题，因此需在管路适当位置安装报警设备，以此来实现动态化全程监控。

第二，泥浆泵应用技术。对于深孔岩心钻机而言，泥浆泵较之于普通的钻机泥浆泵，其泵压相对较高。深孔钻机钻孔直径相对较小、而且钻杆比较细，通常会遇到火成岩或者变质岩等地质结构，所以钻孔自然弯曲度非常的大，特别是在斜地层中，钻孔的弯曲度明显要高一些。上述情况下，斜孔钻孔施工操作难度比较多，科学合理地选择开孔方位角以及钻塔至关重要。泥浆泵选择应用过程中，需要充分考虑斜孔钻探工艺，科学选择泥浆泵参数。近年来，随着深孔岩心钻探技术的快速发展，不断变化、复杂的环境条件对泥浆泵提出了更高的要求，这在很大程度上有效地推动了泥浆泵技术的发展，并逐渐使其能够从全液压动力头钻机中有效地分离出来，成为单独动力配置。

第三，钻杆柱。深孔岩心钻探过程中，如果孔深超过了1500米，则需在钻探之前对绳索取芯钻杆自身的强度进行严格检查。从国内钻杆生产厂家调查发现，没有指出钻杆应用时的额定深度，所以钻孔之前的钻杆柱强度检查是必不可少的，只有这样才能保证深孔岩心钻探顺利进行。基于此，笔者认为可根据钻杆壁实际厚薄情况、强度等因素来确定，厚度、螺纹形状以及材质的不同，会导致取芯钻具存在着较大的差异性，所以建议厂家将传统的取芯钻杆进行分类生产，即分成普通型、薄壁型以及高强度型取芯钻杆，以确保能够适应各种类型的深刻岩心鉆探需求。钻探部门从钻杆管体、接头材质、螺纹形状以及管壁厚薄和连接强度等方面进行合理的选择。在钻探施工过程中，根据标准和要求，下钻过程中的上扣预紧扭矩比普通状态下的钻进扭矩要大一些，一般在20%左右。钻探施工过程中，钻杆拧卸采用的是人工方式，其具有劳动强度大等特点，所以建议进一步可推广液压吊钳方式，这样不仅可以有效保证预紧扭矩，而且还能够有效降低劳动强度。

第四，钻头与扩孔器。深孔岩心钻探过程中小，为了能够有效提高岩心钻探质量和效率，回次进尺以及提钻之间的间隔应当保持一定的距离，选用使用寿命比较长、性能较好的钻头以及扩孔器，比如高胎体钻头等。近年来，随着科技的不断发展，金刚石钻头工作层高度也在不断的增加，提高钻头应用寿命势在必行。

结语：深孔钻探技术是一种可从地下获取岩矿样品实物的勘查技术手段，因此应当加强重视和技术创新，只有这样才能确保钻探质量和效率，才能确保我国深孔钻探事业的快速发展。

参考文献：

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