探讨地质钻探中新技术的应用

赵强

摘要：地质钻探技术是近年来比较常见的一种新型技术手段，在很多领域中都可以实现合理利用。本文针对地质钻探中的新技术应用情况进行分析，对受控定向钻进技术、反循环钻进技术等实际应用情况进行分析，为地质钻探新技术的应用效果提供有效保障。

关键词：地质钻探；新技术；应用措施

随着科学技术不断进步和快速发展，很多领域要想在当代社会背景下实现稳定的发展，提高其综合竞争力，就必须要对一些先进的技术手段进行合理利用，这样才能够取得良好的发展成效。其中，地质钻探技术在实际应用过程中，其主要是对钻机进行合理利用，直接从地表向地下进行不断深入地钻进。与此同时，在钻孔的各个不同深度背景下，对矿样、土样等进行合理的选择和利用。在实践中，要结合实际要求，对地质钻探技术进行科学合理的利用，这样不仅可以实现对各种不同类型样本物理、化学特性的有效检测，而且还可以根据检测结果，对地层的特性等进行合理的划分和利用。

1.地质钻探中钻探设备新技术的应用

在当前我国科学技术不断进步和快速发展的背景下，越来越多的新型技术被广泛应用在各个领域中。与此同时，我国经济在快速发展时，对各种不同类型能源、矿产资源的需求量一直在不断扩大。地质钻探的区域也逐渐扩大，同时逐渐同原本的内陆腹地转移到海洋領域，尤其是对深海地区的发展而言，发现其中蕴含的各种不同类型资源非常丰富。这也是近年来，海洋领域被看作是地质钻探重要区域的根本原因之一。

1.1深海、大洋地质钻探设备中新技术的应用

在对深海、大洋等地区进行地质钻探时，其主要是针对海洋大陆或者是海床等领域实现地质钻探取样。通过这种方式在其中科学合理的利用，可以实现对海洋地质更加深入的调查和分析，这样可以从中实现对海底矿藏合理的利用。根据相关数据统计以及资料记载中的内容进行结合分析时，发现在21世纪初期时，我国海洋地质的钻探基本上处于完全空白的状态[1]。通常情况下，由于国外一直以来都在海洋钻探当中的重点位置，同时很多发达国家在这一方面，对我国的技术进行了非常严重的封锁。我国当前的地质钻探工作在具体开展过程中，会涉及的技术、手段等基本上面都是依靠发达国家的经验、先进技术手段等。现阶段，在与实际情况进行结合分析时，发现我国近年来在海洋地质钻探方面取得了不小的成绩，有了非常明显的成绩。尤其是在2017年，我国自主设计和研究是了“海洋地质十号”综合地质调查船，该设计的根本目的，是为了有效弥补我国在小吨位大的钻探海洋地质钻探船方面现存的空白问题。通过该技术的提出以及在实践中的有效落实，不仅可以促使海洋地质的整个调查能力得到有效提升，而且还意味着我国海洋地质综合调查水平在全世界范围内也有了明显的提升。在其实际操作和运行过程中，可以实现在全球无限航区内部海洋地质调查的相关工作，同时还可以结合实际要求，将我国自主研发的配套系统同时进行使用和操作。

1.2深孔地质钻探设备中新技术的具体应用

现阶段，随着经济的快速发展，科学技术不断进步和快速发展，探矿技术越来越完善，在应用时的整体效果普遍比较良好。所以在这种形势下，可以在实践中对其进行不断深化，这样可以实现更加深层次地层的有效钻探和分析，要想取得良好的效果，就必须要对深孔地质钻探设备进行科学合理的引进和利用。深孔钻探技术在实际应用过程中，必须要跟随钻进深度来给予适当的转变，也就是深度不断加深，与其相对应的钻孔壁也会相对比较脆弱，甚至严重时，还会出现塌孔掉块的情况[2]。与此同时，孔内也经常会出现一些不可预见的问题，因此，为了保证地质钻探效果，就必须要对这些问题进行有效控制。因此，在整个深孔钻探设备的实际应用过程中，通常会直接利用变频电机等一些相关的设备。这些设备在其中的合理利用，可以利用钻头实现对岩心硬度有针对性的检测和分析，同时还可以实现对电机功率自动化的调整和研究。通过这种方式在其中科学合理的利用，可以最大限度实现自动减速、变挡旋转钻柱等，同时还可以沿着导绳实现上下的移动。需要注意的一点就是，在整个主绞车、顶驱变频电机相互之间，可以在实践中通过大减速的方式，实现绞车绳速和拉力相互之间的有效调整和限制。在实践中，还要结合实际要求，实现对电气控制上微机PLC变频系统科学合理的利用，这样不仅可以实现对钻距的有调整，而且还可以保证钻头在钻进时的位置具有稳定性和有效性。通常情况下，会直接将钻压的精度控制在400N～1000N的范围之内，这样可以取得良好的应用效果。

1.3反循环清孔工艺

反循环清孔的定义其实就是沉渣直接从导管当中排出，这种工艺手段就可以称之为是反循环清孔。这种工艺手段在实际应用过程中，其中会涉及多种使用方式，比如比较常见的就是泵吸法、空气洗泥机法等。这种工艺在应用时的整个操作过程相对比较简单，而且清孔的效果也比较明显，所以推广速度普遍比较快。该方法在利用时，主要是通过对空压机内部的压缩空气进行合理利用，对导管内的凤管进行合理安装，并且将其直接输送到对应的桩孔当中，高压气在此时可以与泥浆实现有效混合，最终在导管内部可以形成一种密度与泥浆相比要更小的浆气混合物。这样在实践中，可以不断形成流动，由于导管的内断面积在其中相对比较大，所以就会形成具有非常大流速、流量的反循环。

2.地质钻探中新技术的应用措施

2.1受控定向钻进技术

近年来，随着科学技术不断进步和快速发展，越来越多的新型技术被广泛应用在各个领域中。尤其是页岩气的开发和利用，促使受控定向钻进技术有了飞跃的发展。该技术在提出以及具体应用过程中，其主要是在整个地质钻探过程中，可以促使钻孔根据实现已经设计好的轨迹，实现有针对性地钻进操作，同时在实践中可以实现钻进的基本目标。与此同时，受控定向钻进施工工艺在提出以及具体应用过程中，液动螺杆钻在其中可以被看作是主要的设备类型之一，在下钻背景下，也可以实现无载荷条件的有效落实。钻具在实际应用过程中，一旦在启动之后，就会缓慢下放，一直到钻头可以达到孔底之后，会根据实际情况的不同，逐渐对钻压进行增加，一直到正常钻压为止。

2.2反循环钻进技术

反循环钻进技术在实际应用中，其整体应用效果普遍比较良好。该技术在应用时，其主要是利用冲洗液循环方式，实现传统正循环相反的一种循环方式。在实际应用过程中，比较适合被应用在一些大口径的岩心钻探、水井施工等各个方面。在该技术的实际钻进应用过程中，钻孔内部必须要保持相对比较高的水位[3]。与此同时，还需要注意的一点就是，必须要保证冲洗液的静压力与地层压力之间可以保持非常良好的平衡状态。如果在实践中，冲洗液自身的壓力比较高，那么可以实现对孔底集聚岩屑有针对性的排除和处理。通过这种方式在其中科学合理的利用，不仅可以从根本上促使岩屑不会受到重复破碎的影响，而且在钻进时，还不会轻易发生严重的堵钻等现象。这样可以最大限度保证钻进的速度得到有效提升，现阶段，比较常见的几种使用方式包括泵吸反循环、压缩空气反循环以及射流分循环等。其中，压力反循环钻进方式在实际应用过程中，其主要是直接将压缩空气通过供气管路在其中科学合理的利用，直接输送到井内相对应的汽水混合室当中。这样做的根本目的是为了促使压气与钻杆内的水可以实现有效混合，这样可以形成比重不超过1的气水混合体，促使岩屑可以实现有效排出。

2.3钻探材料工艺控制技术

可膨胀套管在实际应用过程中，其主要是对普通API标准序列进行合理利用，将与其相关的套管直接下入到对应的技术套管之内。紧接着可以对一些特殊工具、工艺手段进行科学合理的引进和利用，这样可以直接将下入的套管膨胀到与上层技术套管内壁津贴的位置处。在裸眼可见的位置处，可以将水泥注入其中，在套管内部重叠的部分，其自身具有悬挂和密封元件的特征。两层套管相互之间的内经差，可以被看作是膨胀后套管的主要壁厚。该技术在实际应用过程中，尤其是将其应用在复杂地质条件中的地质环境中，可以实现“革命性”的改革和创新，有利于提升技术经济效益。

2.4螺杆马达驱动

螺杆马达驱动是现阶段应用比较广泛的一种新型地质钻探技术。螺杆马达技术在实际应用过程中，与传统的稳定组合钻具相比，具有非常多的优势特点。在两者的优点比较分析时，发现稳定组合钻具在地质钻探实施过程中，需要投入的成本比较低，结构也具有简单化的特征，比较容易操作，同时对冲洗液本身的性能要求并不是很高。

而螺杆马达新技术在使用时，可以根据实际情况，对倾角、方位角等进行有针对性的调节，同时还可以保证随钻测量的高精准度。同时，螺杆马达还具有非常良好的定向效果，对设备的能力要求并不是很高。在应用范围方面，稳定组合钻具在应用时，主要是应用在一些定向精准度要求并不是很高的稳定层，而螺杆马达则是应用在一些对定向精准度要求比较高的地层瓦斯抽采长钻孔等地质环境中。如图1所示。

3.结束语

随着新型技术的不断研发和使用，对我国地质钻探技术的未来发展具有非常重要的影响和作用。在地质钻探新技术的实际应用过程中，要结合实际要求，对其进行不断创新和优化，这样不仅可以保证该技术的应用效果，而且还可以保证钻探的效率、质量等都能够得到有效提升。

参考文献：

[1]王达，赵国隆，左汝强，孙建华，周红军，张林霞，李艺.地质钻探工程的发展历程与展望——回顾探矿工程事业70年[J].探矿工程（岩土钻掘工程）， 2019， 46（09）： 1-31.

[2]孙建华，刘秀美，王志刚，尹浩.地质钻探孔内复杂情况和孔内事故种类梳理分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程）， 2017， 44（01）： 4-9.

[3]王达，李艺，周红军，刘跃进，张林霞，孙建华.我国地质钻探现状和发展前景分析[J].探矿工程（岩土钻掘工程）， 2016， 43（04）： 1-9.