绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

顾洪亮

新疆煤田地质局 161队

摘要：随着国家经济的快速发展，科学技术不断发展，大家对矿产资源的需求也逐渐上涨，在一定条件下导致能源紧张局势趋于恶化，而我国相关工作者正在积极探索新型矿产地质勘查技术，从而为缓解能源紧张现状提供有力保障。以矿产地质勘查为例进行分析，该技术能够为其提供一定技术支持，同时亦属于地质勘察过程中相对核心的技术手段，但是对地质构造较复杂的地层进行钻探时，普遍存在的情况大多表现为涌水、漏失以及水敏性地层与矿层坍塌等，该现象在某种程度上对绳索取芯技钻探技术效率、质量等方面产生严重影响。

关键词：绳索取芯钻探；复杂地层矿区；施工技术措施

引言

在绳索取芯钻探技术的应用中，通过钻取岩芯，即可探查地层实际情况，被广泛应用于矿区勘查中。通过采用取芯分析方式，能够对样本资料以及特征进行分析，进而判断矿产结构形式和矿产资源储量。现如今，工业发展迅速，为了有效降低工业化成本，在矿产勘查中可推广应用成本低、可靠性高的钻探技术，而绳索取芯技术钻探效率高，而且能够保证钻探质量。因此，对绳索取芯钻探技术在复杂地层矿区钻探中的应用方式进行深入研究意义重大。

1绳索取芯钻探技术概述

在矿区勘查中，绳索取芯钻探技术是一种先进的岩芯钻探技术类型，在具体的钻探过程中，需采用大直径钻杆，同时还需在钻具中设置取芯管，在钻进过程中，取芯管即可缓慢收取岩芯，在回次进尺完成后，取芯管中即可充满岩芯。通过应用带有绳索的打捞器，能够取出取芯管，同时提取岩芯，再将取芯管放入至孔底，并继续进行钻进施工。部分矿区地层条件复杂，普通钻探施工难度较大，而通过应用绳索取芯钻探技术，能够有效提升钻探勘查效率。在绳索取芯技术的实际应用中，绳索取芯提下钻次数比较少，钻进施工效率高，与其他取芯技术相比，能够有效缩短施工时间。另外，由于钻杆、孔壁间隙均匀一致，有利于排出岩粉，保证孔内条件良好，能在复杂地层中顺利钻进。

2绳索取芯技术的特征

2.1节省了人力资源的消耗

随着时代不断发展和进步，人力成本逐渐上涨，各企业为提高经济效益，对人力成本进行大幅度遏制。众所周知，在地质勘探现场中，所需施工人员多达4名或5名，每个机台不仅需要配备记录员、机长，而且还应该设有班长，所耗人力成本相对较大。另外，在大多数情况下岩心管长度即2~3m，当钻进规定米数时，应该将与岩心管相连的钻杆提出孔底，并且把钻杆分别归于原位。地质钻探主要采用单管或双管钻进，在一定条件下可钻至几百米之下，所耗钻进时间微乎其微，由此推断该技术不仅对人力资源产生较大消耗，而且导致人力成本不断上涨。但是绳索取芯技术便可以有效避免上述提及的问题，使用绳索取芯技术时不需要提钻杆，当岩芯装满岩心管时，仅需要将钻具以及岩芯共同提至地表，并将打捞器放置孔底即可，既有效缓解人工体力劳动，同时又能够节省人力资源的消耗。

2.2降低了施工成本

除上述介绍内容外，绳索取芯技术在一定条件下能够降低施工成本，主要体现在人力以及效率两个方面。针对效率方面而言，该技术纯钻进时间有效利用率高达50%，相比普通双管钻进的纯钻进利用率共提高20%；针对人力方面而言，绳索取芯技术所需人力是普通双管钻人力的一半，而且劳动强度也得到有效缓解。当孔内发生事故时，辅助钻进时间无法预估，甚至可能影响整个钻孔流程，虽然绳索取芯技术投资大，但是其每米钻探成本较低而且使用寿命相对较长。

3绳索取心钻具的技术要求

1)当内管总成下到外管总成预定位置时，能即时发出信号，使操作者能够及时得知内管总成已到位，可转入钻进程序。在钻进过程中，内管不上窜、下滑，内外管间不产生相对转动并能保证有良好的水力学特性。2)钻进过程中岩心充满内管或发生岩心堵塞时，能及时向地表发出信号。由于双管结构，必须保持内外管的同心度，以便使岩心顺利进入内管。在提取岩心时，防止内管因受力过大而损坏。3)应保证打捞器顺利下入，并将内管总成抓提至地面。万一打捞岩心失败，应有使打捞器与内管总成安全脱离的“脱卡机构”，防止二次事故发生。如:拉断钢丝绳及其他事故等。

4绳索取芯钻探技术在矿区施工中的应用优势

4.1可减轻操作人员劳动强度

在矿区勘查中，所需人工比较多，施工成本较大。尤其是在传统钻探施工中，施工人员工作效率比较低，人力资源浪费问题严重，钻探成本较大。通过应用绳索取芯钻探技术，结合实际情况采用不提钻或者少提钻的钻进方式，能够有效降低钻探劳动强度。

4.2可提升钻进效率

在绳索取芯钻探技术的应用中，不仅劳动强度比较低，而且能够有效节约时间成本。如果矿区钻探深度比较大，则节约时间的优势更为明显。

4.3孔内事故率发生率低

在矿区复杂地层钻探施工中，常规钻进技术的应用原理为：钻机能够提供一定的压力以及扭矩，钻头可对地层产生磨削作用，通常情况下，钻杆长度在3m左右，在具体施工中，可结合实际情况采用螺纹实现连接加长，在常规钻探施工中，需反复提升及拧卸钻杆，不仅钻探所需时间长，而且螺纹磨损问题严重，而通过应用绳索取芯钻探技术，能够有效规避上述弊端，提升钻探施工安全性。

5矿区绳索取芯钻探漏失原因及堵漏措施

5.1对绳索取芯钻探施工现场泥浆池不同时间段的泥浆量进

行密切监测，即可得出钻孔漏失量随深度而发生变化的特征。通过对钻孔泥浆漏失图进行分析可见，当深度发生变化时，泥浆漏失量也会随之发生变化，在应用堵漏材料后，部分地层段中泥浆漏失量显著降低，以达到良好的堵漏效果。

5.2漏失的原因

矿区地层因素。该矿区地层结构形式复杂，并且裂隙发育严重，孔隙较大。泥浆使用性能。在绳索取芯钻探施工中，管内容易结垢而发生堵塞问题，对此，在本工程施工中，采用低固相不分散泥浆体系，能够有效解决管内结垢问题，但是无法在孔壁上形成泥饼，因此无法控制漏失问题。人为因素影响。在绳索取芯钻探施工中，部分技术人员没有严格依据相关规范施工，比如下钻速度过快，可引发诱导性裂缝，进而造成严重的漏失问题。

5.3堵漏措施及效果

如果部分孔段漏失问题比较严重，则应根据施工现场实际情况对泥浆配方优化调整，比如，在本工程施工中，通过加入锯末，即可达到良好的堵漏效果。对于漏失问题严重的孔段，还可采用水泥浆进行堵漏。从孔口将水泥浆导入至孔内，通过泵送替浆水，将水泥浆送至漏失地层中，在起钻24小时后即可下钻扫至孔泵入泥浆冲洗液进行循环。通常情况下，在一次性堵漏后孔口即可返泥浆。新疆的地层比较复杂在还不起作用的情况下可改用普钻来施工。

结语

综上分析，工程施工团队想要加强经济效益，则需要合理运用绳索取芯钻进技术，该技术虽然具备很多优势，但是其在参数确定、工作人员专业能力、材料选用等方面还需要深入研究，因此建议相关技术人员加强对绳索取芯钻进技术的创新，从而确保该技术能够在煤炭勘探中获得效益最大化。

参考文献

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