探讨地质深孔钻探技术与管理

万金绪

摘要：煤炭资源作为一种国家经济建设过程中的基础性的能源，在开展各项经济建设中发挥了重要的作用。煤田地质超深孔钻探作为重要的对煤炭地 质情况和煤炭储量进行勘察的工作，其钻探工艺对煤炭企业的生产经营效益有直接影响。但是根据实际情况分析，我国煤田钻探还存在相关问题，对煤田 的钻探效率造成严重影响，所以有必要对煤田钻探工艺加强研究，使煤田的钻探效率得到有效的提升。本文分析了煤田地质超深孔钻探施工过程中的问题 和技术措施及工艺过程，提出了提升钻进效率的措施和方法，仅供参考。

关键词：煤田地质;深孔;钻探技术

1.地质钻探技术的意义和作用

地质钻探项目可以分为文物勘察钻探、地热钻探、石油钻探、地质钻 探、水文水井钻探、工程勘察等等。我国是一个幅员辽阔的国家，具有非 常丰富的矿产资源储量，在开发矿山资源方面，地质钻探技术起到了至关 重要的作用。随着我国科学技术的发展，不断发展和革新的地质钻探技术 在改良分析碱性土壤、土地滑坡预防、勘测矿产资源以及勘测地下水等方 面都起到了积极的作用，尤其是在合理开发资源和保护环境方面，地质钻 探技术也起到了越来越强烈的影响作用。因此，现阶段，地质勘测技术水 平的有效提升，地质钻探技术应用范围的有效拓宽，如何使高效开发的现 实资源与社会经济的发展保持同步看，是当下每一位地质工作者都要研究 和思考的新课题。

2.煤田地质超深孔钻探施工过程中的问题和技术措施

2.1 超深孔钻探施工过程中常见的问题

（1）钻孔取煤具有较大的难度

当前随着煤田地质钻孔深度的逐渐增加，既为地质勘查创造了便利条 件，又更加明确了煤炭资源的分布情况和储量。根据相关报道可知，国内 许多水文地质探测队的平均钻孔深度都能达到 1800—2000m 之间，部分水 文队施工的地热井深度甚至达到了 4500—5000m，使当前煤炭地质勘查的 需求得到有效满足;但同时超深钻孔也会加大取煤工作的难度，特别是在 煤系地层的钻井施工中，因为受钻孔空间的制约，在深层地质探测中只能 采用一些探测仪表，加上煤层不同其结构和分层情况也存在着较大的不同，因此超深孔钻探施工中首先需要考虑如何保证探测仪表和取样都具有一定 的代表性。

（2）在钻井过程中有漏失钻井液的情况

随着钻井深度的逐渐增加，钻机会依次在多个地质层穿过，当其穿过 岩石覆盖层，进入漏失层时，钻孔液压柱很可能会因为地下压力的突然减 小而出现下降的现象，导致钻孔液压柱的孔壁在外力的作用下其内部液体 会发生泄漏，进而对钻机周围土层产生较大的抽吸作用，严重的话可能会 导致局部土层发生坍塌，进而发生钻孔事故，如 2018 年伊犁察布查尔县梧 桐沟煤田详查项目 ZK5-3 钻孔在钻孔施工过程中，当钻孔在粗砂岩的破碎 漏失层钻进时，因为钻井液严重泄漏导致钻孔出现坍塌情况，造成 1200m 钻具掩埋，后经返钻事故处理，钻孔报废，800m 钻具留在孔内，钻孔重新 施工，这样不仅对勘查工作的正常进行造成影响，还使钻井材料造成严重 的损失。

2.2 采取的地质钻探技术措施

（1）对钻井液做好储备

在勘测煤田地质钻孔时，如果钻孔的深度超过 1500m，则很容易产生 漏失情况。根据其技术层面分析，是可以对漏失现象的危害进行有效的控 制的，即只要采取合理的保护措施，便能控制因漏失导致的土层坍缩影响 在最小的范围之内。其中运用储备的钻井液回灌钻孔便是一种有效的保护 措施，它的作用原理是，在钻井液发生漏失的时候，及时用储备的钻井液 回灌钻孔，使钻孔的内外压力在短时间内达到平衡，同时快速上拉钻具，使因钻井液出现漏失而可能埋没钻具的危险得到有效的避免。

（2） 在其向硬度相对较大的基岩层钻进时，提前把套管下入。在钻孔 的施工中套管的作用有：在基岩层表面实施的钻孔施工，可使钻机设备的 钻孔压力得到降低;同时套管还有相应的保护功能，可使因漏失导致的地 下土层坍缩问题得到有效降低，为施工提供了安全保障。

3.煤田地质超深孔钻探技术

3.1 反循环式钻探技术

水力反循环和空气反循环是反循环钻探技术主要包括的两大类，根据 不同的循环介质来进行不同的选择。泥浆或者是水之类的是水力反循环钻 探技术的循环介质，其工作的原理就是将泥浆或水传送到孔底，得到柱状 的岩心就必须通过取芯钻头，这样可以随着钻头将岩心送达到地面。空气反循环钻探技术的工作原理就是空气会通过双臂钻杆外管送到孔底，从而 产生空气膨胀，产生对孔底潜孔锤的冲击力，从而使得潜孔锤剧烈的撞击 孔底岩石，从而导致岩石剥落。这样，钻杆在回到地面之后必然会捎带一 些剥落的岩石，研究这些岩石就可以获取一些数据或资料。空气反循环技 术由于成本低、劳动强度低的优点非常适用于新疆部分干旱缺水的地区，但是这种技术只能获取巖石的碎屑，无法真正的代表整个底层的结构。

3.2 液动潜孔锤钻探技术

就我国现阶段的科学技术来讲，液动潜孔锤钻探技术是比较先进的，其工作原理就是液动潜孔锤子的工作使由冲洗液带动起来的，冲洗液给潜 孔锥施加压力的过程中，潜孔锤接收到的能量就会传送给钻头，这样钻头 在猛烈撞击岩石的过程中就会产生有节奏的冲击负荷，从而获得岩石的样 品。泥浆泵是最好的传送冲洗液的工具，以回转钻探技术为基础，液动潜 孔锤钻探技术菜得以发展起来，在回转力和冲击力的共同作用下，提高了 设备的钻进性能，降低了打孔的成本。与此同时，液动潜孔锤钻探技术可 以充分利用脆性大、抗剪强敌低等岩石的特点，即便是相对复杂的钻探工 作也可以很好地完成。液动潜孔锤钻探技术需要不停地撞击，是一种高频 作业，适用于抗剪强度低、脆性大、硬度大等地质环境。

3.3 组合钻探技术

组合钻探技术实际上就是充分结合液动潜孔钻探技术、绳索取心钻探 技术与反循环钻探技术，这三种技术的优点得到最大化的利用，这也是为 什么组合钻探技术可以有更加广阔的适用范围的原因。根据实际情况诸如 地质、地层钻探要求的不同来选择最恰当的施工技术，这样不仅可以使得 成本和劳动强度大幅度的降低，同时也大大提供提高了钻探的工作效率。该技术早就应用在新疆等地区，与以往的技术相比，能够使作业效率增加 到 5 倍之上，还能减少施工成本，在国内具有十分广阔的应用前景。

4.提升钻探技术的管理措施

4.1 建立完善的地质钻探安全施工管理体系

在地质钻探工程中，管理人员应建立完善的地质钻探管理制度，能够 从以下几个方面着手：首先，应当建立完善的施工管理制度条例，进而做 到对施工中的行为进行规范，其次，还应当建立相应的安全管理制度，进 而保证地质钻探工作的正常进行。再者，还应当不断强化管理人员的安全 管理意识，树立安全管理理念。最后，还可以设置相应的奖罚措施，从能 动性上提高地质钻探技术的整体安全管理积极性。

4.2 地质钻探机械设备管理

保障地质钻探机械设备是地勘施工的重中之重，加强对设备的管理对 于地质钻探施工中的安全管理有着积极的推动作用。设备管理主要表现在 以下几个方面：在进行设备选购时，应当尽可能选择高质量且满足相关规 范的设备。在设备的日常管理中，应当加强在设备维护方面的投入，经常 对设备进行维护检修，可以大幅度提升设备的使用年限，降低设备出现故 障的概率，一方面可以避免出现因为设备问题而导致工程逾期的现象，另 一方面也有助于降低施工成本。

结语：

钻探技术作为工程勘察中的一项十分复杂的技术，在实际工程中被大 量的应用，根据地质条件的不同，根据实际情况的不同，工程人员应该确 保选择钻探技术的科学性和合理性，这样才能够使方法与设备得到有效的 统一，通过采取有效的措施，使钻探的质量得到进一步提升。

参考文献：

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