深部找矿钻探工程施工中的风险评价

王家胤，陈礼仪，蒋 炳

（四川成都成都理工大学，四川 成都 610059）

浅层矿物和露头的开采长期以来无法满足我国对地质矿物日益增长的需求。为应对矿产储量急剧下降的问题，近年出现了地质矿产深度勘探的理论研究和实践研究，以及岩心钻进技术、定向钻进技术、金刚石线技术、X射线荧光和低频电磁技术等新技术。这些技术可以让企业更好地开展地质矿产勘查和深度管理，本文专门探讨了这一问题。

1 我国深部地质钻探的现状

目前，我国深部地质矿产资源丰富，矿产资源勘探的水平仅为1/3左右，其存在巨大的潜力。勘探工作平均深度为300m～500m，西方发达国家为800m。最稀有金属和贵金属被发现在数公里的深度。随着勘探深度的增加，钻井技术仍面临许多需要解决的挑战，岩心钻探是地质勘探的重要组成部分，因此加大探索地下矿物的力度。

除了地质理论、地球物理地球化学勘探、遥感等检测技术的先进应用外，还需要利用岩心钻探技术，通过实验研究，提取地下资源，确定矿床的深度、品位和储量，最终获得有效的地质勘探数据。

深井地质腐蚀存在的主要问题：深井施工使用的辅助设备落后、更新缓慢和机械老化，落后的设备综合效益低；缺乏完善的人力资源管理体系，尤其是缺乏中级钻井技术人员，并且企业对技术创新的重视程度不高，生产线上钻井工人的素质参差不齐，不利于钻井项目的发展和技术的健康发展。

2 对地质勘查内容进行具体分析

2.1 分析地质金属资源的分布状况

首先，分析与研究金属资源实际开发过程，确保技术的开采率，保障技术的利用价值，对开采项目进行分析与研究，明确开采主体，了解金属资源的实际分布情况，完善开采方案。

各种金属资源在我国分布比较分散，导致开采存在一定差异，因此，勘探技术尤为重要。通过有效的地质勘探，我们可以对所有金属资源进行合理的描绘，并且对基本情况作出具体判断和分析。

2.2 对地质勘查环节具体内容进行合理制定

金属项目开发的实际过程中，需要全面、系统的了解具体地质条件，并通过有效的地质研究实施普遍、标准化的金属开采。从我国传统矿产勘探面临的挑战出发，如何最好地适应新时期各种矿产开发利用的现状和趋势，使绿色能源节约和环境保护的需求得到相应反映，是一个需要考虑的重要问题。

在传统勘探的基础上，我们需要更加重视一些新的金属资源，了解和重视新金属资源的开发，以便更好地提高勘探的实际应用效果[1]。同时，制定金属资源的具体参数和指标，并且在掌握金属资源开采的范围和类型后，按顺序进行。

矿山的一些主要资源正在得到有效的勘探和逐步开采。当矿产资源存在问题或地质勘探结果异常时，有必要全面分析和考虑金属资源的进一步开发和利用，特别是对自然环境中稀有金属含量低的资源。

3 深部找矿钻探工程施工中的风险评价实例分析

3.1 案例概况

应提升研究价值，保障工程效益，本文以金矿勘查为研究对象，此岩层呈现出单斜产出，岩层产出状一般为310°～350°∠26°～55°，百分之七十以上的勘查区域内部地层为第四系覆盖，一般存在韧性剪切带，此剪切带是空旷构造。晚期脆性断裂存在于矿体中，主要分为n型、n型和NW型三类。大部分是入射误差和正常误差，矿体在不同程度上分离和断裂。

3.2 工作难点

在黄金勘探地点的情况下，深入勘探工作主要面临四个难题。

第一，很难保持墙壁的洞。与浅探相比，深探含复杂信息的金矿勘探区域存在着多种信息，钻探的不确定性和复杂性更大。

第二，为调查拟钻区域，作为项目一部分的待钻钻孔必须主要穿过岩体裂缝、裂缝区域和高度发育的节理区域。适用于岩体相交的高度发达地区，钻后很难保持井段软墙断裂，多层倒塌和块状倒塌的现象也可能发生[2]。因此有必要注意挡土墙遇到的问题。

第三，降低钻孔效率。金矿勘探区深钻面临岩层的高度致密性和强度问题，岩层强度将随着沉陷深度的增加而增加。在某些情况下，金矿勘探区内第5类以上的岩石较多，导致深钻困难，进而造成磨损程度升高，降低了使用寿命。

第四，很难防止和治愈偏差。坚硬的岩石和具有许多结构的软岩存在于复杂的深部岩石地层中。具有明显各向异性的岩体使得深井钻井过程中容易发生钻井倾斜。

3.3 完善深部找矿取芯钻探方式

对于勘探过程中进行深度勘探的不提钻换钻头、提钻取芯、液动锤提钻取芯、绳索取芯钻探、液动锤绳索取芯钻探等常用方法。结合类似项目的相关经验，获得表1所列的比较数据。

表1 深部找矿取芯钻探不同方法的对比数据

从表1中的分析可以看出，液动锤绳索取芯法效率最高，随着钻孔深度的增加，其优势逐渐被呈现，在岩石深井施工中具有较强的适用性，而效率最低的吊索法不适合岩石深井施工。提钻取芯、绳索取芯、不提钻换钻头、液动锤提钻取芯四种方法的有效性很低。

3.4 研究深部找矿钻探技术应用

3.4.1 对找矿孔身结构进行设计

本文方案基于金矿开采地点的地层特征，对采金区特殊复杂的钻井段进行了综合分析，采用了三层钻井结构，预留了一层储量井。

采用直径217mm的钻头来控制孔的直径，因此，进入储层空间后，采用直径146mm的钻头穿透地层的断裂区域，索道孔的终止直径设置为76.5mm。

在困难的地质条件下，由于钻孔地层时，可能发生无法正常钻孔的情况，因此，预留直径114mm的导线钻具进行地层解耦。在地层区域通过后，钻孔工具可交换直径77mm，最后钻孔至完井孔。图1为矿井钻孔结构示意图。

图1 矿井钻孔结构示意图

3.4.2 钻探参数

本例中WOB和泵体积的选择直接影响采金区的深度钻探和找矿。鉴于WOB的增加会导致钻井速度的提高，并且随着钻井速度的提高而提高了钻井效率，因此，需要注意油井可能出现的巨大损失。WOB系列的科学选择应结合具体的地质条件，提高钻井效率，顺利降低资本建设成本。

发生高岩石破碎碰撞和断裂区形成的情况下，应该正确纠正和减少WOB。根据对金矿勘探区实际情况的分析，确定金矿勘探区矿址信息中岩体硬度为4度～6度，即在不同钻井地点的WOB参数情况下。其中，0m～500m孔段的WOB控制间隔为8kN～15kN，500m～1000m孔段的WOB控制间隔为15kN～30kN，1000m～1500m孔段的WOB控制间隔为10kN～15kN，15kN～20kn对于1500m～2000m的孔型段，泵量的选择直接影响钻井的效率，因此，重点关注参数的选择，尤其在井深孔时，为科学控制一定区域的泵送量，充分实现金刚石钻头的润滑和冷却，彻底清除破碎的矿块。结合类似技术经验可知，当岩体硬度高、储层完整性高时，选择较小的泵容量，而对于岩体结构较差、位错较弱的情况，选择较大容量的泵。

3.4.3 冲洗液选择

作为钻具的“血液”，钻具的效率取决于洗涤液，钻具的成本也有很大的影响。本文根据金矿勘查区的实际情况，有目的地分析钻井设计要求和地质条件，去除岩泥和岩粉，采用水解聚丙烯酰胺液进行固相冲洗，其基悬浮包括聚苯胺纤维素、聚乙烯醇、磺化烟碱和水解聚丙烯酰胺。比率为0.05‰、2.5‰、3‰。0.3′洗涤液密度介于1.02g/cm3～1.03g/cm3之间，pH值约为11。

3.4.4 成果总结结合案例

在本例中开发了钻机和钻井技术，提出了一种实用的深孔施工技术方案。该应用方案在一定程度上解决了钻深复杂地层的问题，降低了生产成本，提高了钻效率和经济效益。因此，该技术的地质矿产深度勘探实践具有很高的参考价值。

4 结语

地质勘探和地质深孔技术在现代采矿技术中的应用是有效的，这有助于寻找金属资源，反映了它们的明确位置和开发金属资源的重要性。通过对相关技术的研究和分析，有效地利用技术，进而合理地开发利用深部金属资源。