深孔巖心鉆探中孔壁穩定性與設備問(wèn)題論文
摘要：在深孔巖心鉆探過(guò)程中, 由于其孔深增加, 這也使鉆孔難度和鉆進(jìn)成本也會(huì )隨之增加, 因此在深孔巖心鉆探過(guò)程中, 對于鉆探技術(shù)人員和施工人員具有較高的要求。在具體鉆探過(guò)程中, 不僅要注意孔壁穩定性, 同時(shí)還要掌握深孔巖心鉆探時(shí)設備的具體應用技術(shù), 確保鉆探工作的有序開(kāi)展。
關(guān)鍵詞：深孔巖心鉆探; 孔壁穩定性; 設備; 鉆探技術(shù);
相較于普遍巖心鉆探, 深孔巖心鉆探難度更大, 在鉆探開(kāi)始之前, 需要科學(xué)對應力、孔隙壓力、坍塌壓力及破裂壓力進(jìn)行預測, 并采用適宜的鉆探技術(shù), 以此來(lái)確保深孔鉆探的高效、安全進(jìn)行, 并實(shí)現鉆探成本的最小化。
1 深孔巖心鉆探中孔壁穩定性問(wèn)題分析
在具體鉆探時(shí), 導致孔壁坍塌及孔徑穩定性變化的因素較多, 如地質(zhì)體基本構造、應力變化、實(shí)體給予的實(shí)際壓力等都會(huì )影響孔壁的穩定性。因此在鉆探過(guò)程中增加孔壁穩定性要先對地層孔隙壓力進(jìn)行分析, 即通過(guò)在鉆探前查閱相關(guān)資料, 依據相應的關(guān)系和計算方法來(lái)預測出地層孔隙壓力。也可以在鉆進(jìn)結束后對測井資料進(jìn)行評估計算, 以此來(lái)確定相關(guān)的孔隙壓力。通過(guò)對地層孔隙壓力確定后, 則要想辦法克服地層破裂壓力, 即要研究地層破裂情況并得到地層破裂的壓力值。由于地層破裂的方向與最小水平有效應力有關(guān), 裂縫的延伸方向與最小水平有效應力垂直, 因此對地層破裂壓力值的研究相對容易一些。明確具體的壓力值后, 即采取相應的方法來(lái)保證孔壁的穩定性, 有效的減少或是避免深孔巖心鉆探過(guò)程中坍塌及孔壁發(fā)生裂紋、開(kāi)口等情況的發(fā)生。
2 鉆探過(guò)程中的設備問(wèn)題分析
深孔巖心鉆探過(guò)程中鉆探設備直接關(guān)系到鉆孔的質(zhì)量管和鉆進(jìn)的速度。根據具體的地質(zhì)情況來(lái)選擇與之相適應的施工設備, 則會(huì )有效的提高施工的進(jìn)度。目前在深孔巖心鉆探中立軸式鉆孔機應用范圍較廣, 成本相對較低, 便于攜帶, 具有較好的實(shí)用性。但這種鉆機成功率較低, 而且工作過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生較大的作用力, 當地層結構不穩定時(shí)會(huì )導致嚴重的安全事故發(fā)生。我國現已使用的傳統鉆探設備已無(wú)法滿(mǎn)足深孔巖心鉆探的需要。在當前深孔巖心鉆探過(guò)程中, 鉆探設備可以采用全液壓動(dòng)力頭鉆機, 對于鉆探過(guò)程中對鉆進(jìn)深度具有更高要求時(shí), 則宜使用轉盤(pán)及高速頂驅相結合的驅動(dòng)方式, 這樣鉆頭鉆速較高, 有利于完成深孔巖心鉆探任務(wù)。鉆塔架設高度要精心計算, 通常情況下深孔巖心鉆塔高度宜保持45m左右。
2.1 全液壓動(dòng)力頭鉆機的應用
當前我國現行的全液壓動(dòng)力頭鉆機應用技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)之間還存在一定的差距, 因此在實(shí)踐應用過(guò)程中要不斷對技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化, 以此來(lái)提高全液壓動(dòng)力頭鉆機的應用效率。因此在對鉆機的結構布局進(jìn)行改時(shí), 增加孔口的有效空間, 提高操作面板的人性化水平。動(dòng)力配置要進(jìn)行改時(shí), 降低其實(shí)際能耗, 主卷?yè)P機要具備自由落體功能。在鉆柱下降過(guò)程要水剎車(chē)設施要給予有效配合, 以上來(lái)降低動(dòng)力負荷。鉆進(jìn)過(guò)程中要采取安全防護措施, 避免出現墜落及夾傷等事故。對于鉆機動(dòng)力頭自重較大的情況, 可以適當的對動(dòng)力頭的基本機量進(jìn)行優(yōu)化, 避免出現鉆桿螺紋受損的情況。在鉆機油管路的適當位置處安裝報警設備, 全程對其運行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)化監控, 避免出現漏油問(wèn)題。
2.2 泥漿泵的應用
相較于普通鉆機的泥漿泵, 深孔巖心鉆機泥漿泵泵壓較高。由于深孔巖心鉆機鉆孔直徑較小, 鉆桿較細, 在鉆進(jìn)過(guò)程中遇到火成巖或是變質(zhì)巖等地質(zhì)結構時(shí)鉆孔會(huì )產(chǎn)生較大的自然彎曲度。特別是斜孔鉆孔施工過(guò)程中, 更需要對開(kāi)孔方位角和鉆塔進(jìn)行合理選擇。泥漿泵具體應用過(guò)程中, 要針對斜孔鉆孔工藝來(lái)科學(xué)選擇泥漿泵的參數。近年來(lái)深孔鉆探技術(shù)的發(fā)展, 也使泥漿泵從全液壓動(dòng)力頭鉆機中分離出來(lái), 成為單獨的動(dòng)力配置。
2.3 鉆桿柱
在深孔巖心鉆探過(guò)程中, 需要在鉆探開(kāi)始之前要嚴格檢查繩索取芯鉆桿的強度。由于在具體鉆探過(guò)程中, 鉆桿壁厚薄情況、強度等因素會(huì )導致取芯鉆探結果存在較大的差異。因此需要對取芯鉆桿進(jìn)行分類(lèi), 這樣在具體鉆探時(shí)可以根據需要來(lái)選擇適應類(lèi)型的鉆桿。具體鉆桿柱的選擇要基于鉆桿管體、接頭材質(zhì)、螺紋形態(tài)、管壁厚薄及連接強度等多種因素, 確保選擇的合理性。在鉆探施工過(guò)程中, 下鉆過(guò)程中上扣預緊扭矩相對要大一些, 鉆進(jìn)過(guò)程中采用人工方式來(lái)進(jìn)行鉆桿擰卸, 由于勞動(dòng)強度較大, 可以加大液壓吊鉗方式的推廣, 以此來(lái)保證預緊扭矩, 降低勞動(dòng)強度。
3 最常用的巖心鉆探技術(shù)
3.1 反循環(huán)連續取巖心鉆探技術(shù)
反循環(huán)連續取心鉆探技術(shù)是目前最為先進(jìn)的地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)。針對于這種情況我國應用還較少。近年來(lái)國外一些企業(yè)進(jìn)駐我國市場(chǎng), 這些企業(yè)具有較為先進(jìn)的鉆探技術(shù), 雖然與我們當前發(fā)展鉆探技術(shù)的目的不同, 但能夠為我們提供更多的學(xué)習機會(huì ), 以此來(lái)推動(dòng)我國目的巖心鉆探技術(shù)的發(fā)展。
3.2 繩索取心鉆探技術(shù)
繩索取心鉆探技術(shù)最實(shí)用的巖心鉆探技術(shù), 其發(fā)展已有幾十年的時(shí)間, 雖然在鉆探成本和效率上都達不到反循環(huán)連續取巖心鉆探技術(shù)的水平, 但利用繩索取心鉆探技術(shù)取得的標本更便于研究人員分析。反循環(huán)連續取巖心鉆探技術(shù)與繩索取心鉆探技術(shù)是當前全世界鉆探行業(yè)最普及的兩大鉆探技術(shù)。因此, 我國在未來(lái)發(fā)展規劃中, 應該將這兩大技術(shù)結合起來(lái), 提高鉆探效率, 使得我國礦產(chǎn)資源可以得到充分利用。
另外, 在實(shí)際鉆探過(guò)程中還有一些技術(shù)也有效的促進(jìn)了我國地質(zhì)勘察事業(yè)的發(fā)展。特別是我國成功研制的液動(dòng)潛孔錘, 其具有較好的穩定性和能源利用率。錘鉆閉環(huán)控制系統的研制成功, 更是為我國巖心鉆探技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎。
4 結語(yǔ)
通過(guò)深孔鉆探來(lái)獲取巖礦樣品實(shí)物, 為了確保取芯的成功率, 則需要進(jìn)一步對深孔巖心鉆探技術(shù)進(jìn)行改進(jìn), 以此來(lái)推動(dòng)我國鉆探事業(yè)的快速發(fā)展, 為我國礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用提供可靠的技術(shù)手段。
參考文獻
[1]孫建華, 周紅軍, 王漢寶, 等.深孔巖心鉆探裝備配置應用技術(shù)趨勢分析[J].探礦工程巖土鉆掘工程, 2011 (05) .
[2]吳棣華.關(guān)于深孔巖心鉆探的若干情況和看法[J].地質(zhì)與勘探, 2010 (02) .
[3]張培豐.深孔巖心鉆探問(wèn)題探討[J].探礦工程 (巖土鉆掘工程) , 2011 (08) .
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