复杂地层深部找矿钻探技术分析

陈方尤

广西壮族自治区地球物理勘察院 广西 柳州 545005

摘要：近年来随着我国科技水平的显著提升，各类工程技术水平同样也实现了创新和进步，其中在我国矿产资源开发领域中钻探施工为重中之重。因为钻探施工相对隐蔽，孔内情况复杂，特别是在复杂地层的条件之下进行钻探施工的整体施工周期较长，所遇到的各类复杂因素较多。基于此，本文针对复杂地层深部找矿钻探技术开展分析与讨论，希望不断提高我国深部钻探技术的整体水平和安全效果。

关键词：复杂地层；深部；找矿钻探技术

引言：在矿产资源开发领域中，复杂地层相比于浅、中位置的地层在岩心钻探工程方面相差较大，不仅需要配备更加专业配套的钻进设备，同样也要采取高水平的找矿钻探技术，针对孔内以及钻探过程中的各类问题进行及时处理，避免受到其他因素的影响，导致钻探施工质量或安全效果无法保证，因此本文针对复杂地层深部找矿钻探技术开展分析有较强的实践意义和应用价值。

1 绳索取心钻进技术分析

在针对复杂地层深部位置开展找矿钻探技术时，可以采用绳索取心钻进技术。该技术主要指的是，在对复杂地层岩心进行取心钻进期间，当岩心充满岩心管时，可以不必直接提起钻杆支柱，而是将其内部涵盖的通孔作为主要通道并应用绳索以及更加专业化的打捞工具。将取心钻进过程中，储存在岩心管内的一部分岩心直接提取至地面。此种绳索取心钻进技术因为不必再一次提起钻杆柱，同时也能极大的减少了找矿钻探技术的开展时间，特别是在起下钻时间方面较之其他类型的技术所用更少。

例如在针对金刚石岩心进行绳索取心钻进时，如果用常规的找矿钻探技术则单独凭借钻孔相关工具的升降，这一环节就已经占据了整个施工生产时间的四成左右，特别是随着钻孔的不断加深，钻头下钻的辅助效果会逐渐增加，受到机械化程度相对较低的影响，使得常规钻进手法劳动强度更大。因此应用绳索取心钻进技术能够有效提高钻进水平和效率，与此同时也能进一步增加钻进的施工时间，因此针对复杂地层深部位置进行找矿钻探时，可以应用绳索取心钻进技术。除此之外，此类技术对于岩心的采取率与采取水平相对较高，再加上钻头的使用寿命长，始终沿用绳索取心钻进技术的劳动强度相比于其他技术而言会更低，在设备成本投入和人力成本投入方面更低。

当前，如果在复杂地层深部找矿钻探时，该矿区的钻孔深度超过800米以上，则可以始终沿用绳索取心钻进技术和方法，但是值得注意的是，在应用绳索取心钻进技术之前，要保障钻头的使用情况始终维持在良好状态，避免钻头寿命过短或钻进时效与整个钻探工程施工不匹配，造成施工进度延误的问题。除此之外需要根据不同的矿区复杂地层情况开全面的研讨与分析，并在实际情况的基础上优化选择钻头，对钻头进行改良和调整，以更好的满足矿区长期钻探施工的实际需要，也可以根据矿区复杂地层中的不同地层选用多种类型的钻头，提高钻进效率和水平。应用绳索取心钻进技术时，所采用的取心钻需要配备金刚石扩孔器或金刚石钻头，其中要特别注意扩孔器和钻头与施工的孔径始终保持一致，在使用之前提前检查扩孔器的外径，避免出现磨损，影响施工质量和水平。

2 地层压力预测技术分析

在针对复杂地层深部开展找矿钻探时，可以应用地层压力预测技术，其中主要针对地层的压力分析以及压力预测来实现找矿钻探技术。

2.1 压力分析

针对地层压力开展有效的分析，主要体现为地应力，也可以直接将地层压力归结为在复杂地层深部位置处，岩石受到其周边岩体的影响和挤压作用，并进一步产生强大的内应力效应。地层出现压力变化也会使找矿钻孔出现更加复杂的情况，甚至能够直接影响钻孔的质量和安全性因素，但是要切实注意地应力的形成和作用情况相当复杂，并且能够随着时间和空间的转变而进行变化。例如受到复杂地层上层岩体自重压力影响、该地区板块边界呈现挤压力情况、地下水的压力和地下温度、地热对流以及更为严重的地质构造运动等，都能直接影响地层压力并造成地层压力的变化。因此对于复杂地层深部钻探工程而言，需要针对地层压力进行有针对性的研究与分析，特别是对于钻探工程的局部应力以及岩体地质构造运动等综合产生的应力情况开展分析与研讨，以进一步实现复杂地层深部找矿钻探技术的良好效果。

2.2 压力预测

在针对复杂地层的压力进行预测时，需要综合判断地层结构情况以及压力分布情况，其中可以采取合理的钻探技术和泥浆工艺手段，以更好的实现孔内压力平衡的状态，避免在复杂地层深部找矿钻探技术应用以及施工过程中出现孔壁坍塌等风险事故。与此同时也能有效提高钻探施工的工作效率，近年来我国在复杂地层钻探作业中，地层压力预测广泛应用，但是如果该复杂地层为小口径岩浆区域，一再应用岩心钻探等施工技术则很容易受到施工技术和操作规程的影响，所以也导致了地层压力预测在该领域中无法普遍使用。

在地层压力预测期间，可以开展钻探之前预测和随钻预测以及钻探施工后预测三种形式。岩心钻探的压力相比之下更加复杂，因此在钻探施工之前进行地层压力预测往往只能参考相关资料，而岩石强度法等主要钻进方法也无法在找矿钻探和岩心钻探中进行应用。而在钻后预测过程中，也往往是通过各类测井数据进行评价与压力评估的，所以采取岩心钻探压力预测技术最主要的手段在于随钻预测形式，其中也可以应用漏失试验法以及密度变化法等综合实验方法，有效开展压力预测。

3 复杂地层泥浆技术分析

3.1 泥浆制备与维护

因为在复杂地层深部找矿钻探技术应用过程中需要对泥浆进行制备，其中泥浆的主要配置工艺需要始终坚持分散原则、增稠原则和增粘原则，并将膨润土、PacR等等进行预分解并存放备用。根据泥浆设计方案的相关要求，合理调配泥浆比例。在进行泥浆配置时，要始终坚持专人负责的工作态度，并严格按照泥浆的搅拌顺序开展搅拌。在泥浆制备完成之后，需要对其性能情况进行测量，同时也可以对泥浆的整体性能开展微调，确保其整体性能与预计的指标相一致，随后可以将泥浆投放入泥浆池中，以待后续施工应用。值得注意的是，在后续钻进施工过程中，要定时测量泥浆的基本性能、泥饼质量、含砂量等等，确保泥浆池中的泥浆始终与性能指标相一致。

3.2 泥浆操作与监测

在针对复杂地层深部进行找矿钻探时，钻进施工一旦受到阻力影响或扭矩出现剧烈的升高变化等等情况，会直接影响钻进效率和安全性能，因此可以根据非正常情况的具体需求加密测量泥浆的性能情况，如果在施工过程中发现泥浆的性能导致各类异常原因，要立即将钻头升起至安全稳定位置，保持泥浆循环，随后上报给管理层，得到后续指令之后需要对泥浆的性能进行进一步调整；如果钻进施工现场情况危急也可以立即起钻、尽快处理，避免酿成更为危险的问题和情况。在钻进过程中要针对泥浆进行实时检测，避免出现循环断流、坍塌等多方面问题，如果钻戒施工的地层为膨胀性地层并进一步引发缩径问题，则需要在钻井泥浆中增加膨胀抑制剂对该问题进行有效解决。

结论：综上所述，现如今我国在复杂地层岩心钻探工程方面，整体水平与其他发达国家相比仍然有较大的差距，对此需要不断提高我国复杂地层深部找矿钻探技术的整体水平，本文从三个维度进行深入的研究与讨论，希望能够为我国当前的钻探工艺提高奠定良好的基础。

参考文献：

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