固体矿产钻井施工关键技术探究

杨文轩

（河北省地矿局第四水文工程地质大队，河北 沧州 061000）

地质钻井技术是目前为止开采井下能源的主要手段，但是由于钻井施工中都以花岗岩片麻岩等一些矿石为主，这些矿石的硬度都比较大施工都比较的困难，并且施工的环境温度都比较高，钻井的深度通常会超过两千米。施工的过程中就对技术的要求非常高，在任何环节都不能出现问题，如果出现了问题，就会造成非常重大的损失，并且造成施工无法正常进行，所以说，针对这种固体矿产钻井施工的关键技术研究有着非常重要的研究意义。在本文中，我们将针对几个方面来进行这项技术的研究与分析。

1 钻井稳定控制技术

1.1 地层失去稳定性的因素

固体矿产深钻施工过程中，其井壁的稳定性受着许许多多因素的影响。在这些人在这些因素的影响下，可能对于施工造成许多的困难，所以说我们要将地层的稳定性控制在一定范围内。我们就要控制好这些影响地层稳定性的因素。钻井时地层的稳定性主要还是受到温度的影响，还有就是压力和矿石的受力情况影响，所以说我们要从传热学，力学等来研究地层的稳定性，因为存在着高温高压的环境下，我们还要关注温度与压力的变化，我们还考虑到温度和水的渗透作用下，地质矿物的力学特性可能会对地层的稳定性造成一定的影响。所以我们要观察钻探区域的地层情况，还有相关的位移场的变化，总结出其中的规律来，在施工中运用好的控制技术来控制这些格律，在一定的范围内，使施工的过程中更加的安全，也更加的稳定。我们要找到非常合适的钻井技术来提高地层的稳定性。

1.2 有关钻井稳定技术的相关介绍

钻井稳定控制技术在固体矿产开采过程中，渗流场和应力场会发生一定程度的变化，导致开采区域渗透压变化应力实际值发生变化，影响井壁的稳定性，例如，在钻井和裸眼阶段，由于井筒周围地层的拉伸和压缩强度在高温环境下遇到地下水，强度、弹性模量等力学特性会降低小，钻井过程中会发生一定程度的热破裂导致孔壁失稳，甚至钻孔区域整体失稳，造成严重的钻后破坏情况；在钻进过程中，由于钻孔区域地层整体随时间推移由于各种力场的影响，在这个过程中会发生一定的流变变形，从而减小钻孔直径套管不断减少，然后套管承受的挤压力不断增加，导致直接损坏出现不良或缩颈问题的可能性增加等。为了防止出现上述问题，在具体施工过程中，需要将钻孔地层与埋深压差结合起来在不同的前提下；在适宜温度情况下，蠕变应力阈值为4000埋深在5km之间，荷载应力为100MPa～125MPa；钻孔围岩流变破坏条件应满足5km～6km的应力有针对性地从三个方面进行控制：埋深和温度在500度至600度之间控制和预防，以确保钻孔区域地质稳定性。

1.3 有关钻井技术应用时要注意的相关影响因素

在钻井技术时我们要注意相关的影响因素，以便钻井技术发挥到它最优的价值。在技术施工的同时，我们要多注意掩体方面的变化，例如我的演技可能会中途破裂，我们要对其进行紧急处理，防止防止技术对于其他矿体的破坏，或者说降低整个矿体的稳定性，对机器造成损害，或者造成施工中断降低施工效率，这都是其中存在的问题。并且在温度方面我们要控制好相关的因素，防止温度过高对于钻井技术的影响过大。使钻井技术不能很好的得以发挥。还有就是压力方面，因为从上到下的压力逐渐增大，所以说我们要注意底层稳定系统的压力，不能过大造成系统的技术的损坏，所以，对于整个钻进技术造成了影响，所以说我们要在许多方面都要注意，不能盲目使用。

2 破岩技术的相关应用

2.1 破岩钻井技术的介绍

在现阶段的破岩破岩钻井技术方面，包括冲击破矿技术，切削技术，使用两者结合的破岩技术为第三种破岩破岩钻井技术。前者通常适用于比较脆的，坚硬的矿石之中，就比如在开破岩钻井山，或者开挖矿井巷道的时候都会得到广泛的应用，但是在高温地层进行施工的过程中，因为矿石的物理性质会受温度的影响发生改变，所以说能量的冲击传输不能有效地传递，特别就是在热破裂的裂缝环境中，这样会使钻井的速度严重下降，并且还有可能出现停工的现象出现，这都会影响施工的各方面速率。还有就是在应用切削的技术时，如果保持钻压不变，则周围井壁的温度与切的速度之间，还有就是转速与速度之间，都会有着明显的正相关。在温度和转速都相同的时候，和速度之间则表示转速越大速度越快。可见，这种技术在温度高或者热破坏比较严重的延时环境中应用的效果就会比较理想。因为它对于温度和压都有折着正相关性。

在三种破岩破岩钻井技术的对比之中。通常温度比较低的时候，就应用第一种技术，如果温度比较高，而且就是环境比较复杂，就用第二种技术，如果温度在第一种和第二种之间的时候，我们就用第三种技术，就比如说在西藏地区矿产资源开采中，整体的工作环境温度在一定范围内，我们考虑到它的温度在90度左右，所以说我们要进行冲击波破岩技术为主的进行施工质量，可以更好的保证施工的效率。

2.2 应用破岩钻井技术时需注意的相关事项

同时，在采用破岩破岩钻井技术时，应注意对钻头的保护。以硬质矿层为施工对象，金刚石片钻头通常很贵。合理使用泥浆冷却设备，降低井下温度。合理应用预防喷射器等，以防止过热蒸汽落在钻头上损坏；合理应用气举反循环钻井等先进钻井技术。结合的钻井液技术和围岩稳定技术等可以达到本实用新型可结合施工实践灵活选择。

在破岩钻井技术的应用方面，需要注意许许多多的因素，就比如在选择破岩破岩钻井技术的时候，我们要依据外界的环境，矿石的种类来选择相关的破岩方法，如果方法使用的当时则会造成非常严重的后果出现，所以，我们要认真勘测地形，选择正确的方式来进行破矿作业，选择正确的破岩钻井技术不仅可以提高工程的工作效率，还可以更加安全地完成项目。所以说在破岩钻井技术应用方面，我们要根据相关的环境因素和相关的技术因素来选择好的开采技术，应用在各种施工的工程之中。所以说，我们要了解科研技术之中的每一个关键点，从而找到突破口更好的研究开采技术，并且更好的应用在每一的破岩工作中，这样我们才能有一个好的研究成果。

3 关于钻井液技术的相关研究

3.1 关于钻井液技术介绍

因为该钻井液具有富集岩屑、稳定岩壁、平衡地层压力的优点具有延长钻头使用寿命，实现液力传动的功能施工过程中应灵活采用高温高压钻孔，本阶段采用钻孔钻井液主要包括磺甲基单宁、磺甲基单宁提取物、磺化苯乙烯马来酸酸酐共聚物等高温降粘剂；磺甲基褐煤、磺甲基酚醛树脂水解聚丙烯腈等高温降滤失剂；磺化钻井液和聚磺酸盐钻井液等耐高温钻井液体系 ，在具体配置过程中，钻井液应密度计算准确，因此可以有效地处理热应力和地应力平衡，并注意高温过滤的合理控制，以确保井筒的稳定性稳定性在使用钻井液时，应自觉防止其损坏井壁渗漏。此外，在使用过程中应注意钻井液的安全性可以进行有效的维护，确保其功能的充分发挥。例如，渝北地区在固体矿产中进行矿山钻探工程施工过程中，需要考虑其地基结构复杂，施工中发现大量的造泥、崩塌石目前，井漏或卡钻的可能性很大。结合实际情况，进行磺化处理钻井液使用合理，效果显著。

3.2 高温处理剂

3.2.1 抗高温降黏挤

在钻井中，需要有相应的钻井液来支持钻井工作。首先就是抗高温的将降黏剂，因为在盐水和饱和盐水的钻井中，它会造成一定的粘性，有粘性以后会造成钻井的运行不畅，会出现一定的故障，造成相应的损失，所以我们要用化学试剂来调整钻井中的专业形态，主要的抗黏剂就是硫化丹宁。生于在各种水基钻井液中，当作降黏剂来进行使用。它的抗温效果最高可达到200℃。它的PH值在11左右。还有一种就是硫化栲胶，它的抗温可以达到180°，它的性能与上一种基本相似，可作为12种的替代品。还有一种就是一种聚合物。叫做硫化苯乙烯马来酸酐共聚物，这种物质的抗温可以达到230°，它在许多领域都运用的比较广泛，但是他有一个缺点，就是成本较高，但是许多企业由于需要的抗温效果比较严格，所以都选择使用此类设计来进行使用。

3.2.2 抗高温的降滤失剂

这种东西可以抵抗高温，可以保证钻井的使用寿命延长，在神光中减少不应当的磨损和高温对串行带来的影响。其中，硫化合酶就是一种抗高温的降粘剂，它它同时也是抗高温的降滤失器，它可以抵抗高温220℃。是非常好用的一种抗高温降滤的试剂。还有一种就是硫化酚醛树脂，它可以在更高的温度下不会出现降化，并且它的抗盐析能力特别的强，可以有效的防止钻井中被盐析，并且保证了钻井的工作环境良好。在我们国家通常使用的还有硫化木脂素磺甲基酚醛树脂等一系列其他的聚合物，因为这些更适用于我们国家的研制环境和温度环境，并且他们的造假比较廉价且实用，可有效地用于我国的生产企业。

3.3 钻井液实验与稳定性影响

钻井液实验主要是做了一种试剂和抗盐降失水剂的配合使用一下的情况分析。结果表明了，盐水钻井液具有非常好的高温的稳定性，它可以达到高温的要做你的要求，并且可以有效地对钻井实施实行保护。这个实验主要就还是验证了设计对于高温钻井的效果。

钻井液在对矿山钻探地层的稳定性有一定的影响作用。在钻井液到到达层底的这个过程会被加热，但它的温度要低于达到目的层的温度，在实际的这种低层的条件下，钻顶的过程中井壁会给钻井液起到一个冷却的作用，但是由于精辟中物质各式各样会有许多性质不一样的东西出现，所以可能造成轻微的影响。从而使钻井液的功能下降。面对这些影响，我们也提出了应对措施，就比如在钻将也的平台同时，要计算好钻井液的密度，并且计算好受热的范围，将钻井液的流失量控制好控制在一定的范围内，减小液体向围岩的渗透，并且保证整个井的完整性与稳定性，这样就可以更好地利用钻井液来方便施工，给施工带来相应的便利。

4 结语

根据矿产资源开采区域的地质特征，经深入研究后我们可以发现，要根据实际情况选用适合固体矿产开采施工的关键技术，我们得到了以下的结论。根据我们国家不同区域矿产资源赋存特征，我们提出了固体矿产钻井施工的关键技术。