摘要：目前，矿业开采速度显著加快，在促进经济发展的同时，也容易导致矿业资源被消耗殆尽。在进行复杂地质岩芯钻探的过程中，必须关注有关影响因素，并提出相应的解决措施，从而使钻探工作取得更好的效果，并保证矿产资源的有效性。在地质条件较复杂的情况下，钻孔施工的难度较大，要确保钻孔施工的顺利进行，就必须依靠各种技术装备，并且对钻探设备以及冲洗液进行科学使用，只有这样才能促进钻井工作的更好进行。基于此，文章从影响因素和治理技术两方面出发，对复杂地形岩心钻探有关工作进行了研究，为国内地层钻探相关工作提供借鉴参考。

关键词：复杂地层;岩心钻探;影响因素;解决对策

中图分类号：P624  文献标识码：A  文章编号：1004-2660(2024)02-0115-03

收稿日期：2023-09-11

作者简介：佟茂林(1987-)，男，安徽亳州人，高级工程师。主要研究方向：固体岩心钻探。

0  引言

复杂地层是指实施岩心钻探工作时，其孔壁出现坍塌、掉块等不稳定现象的地层。我国岩心钻探工作的发展，一直以来受到社会的广泛关注，针对复杂地层的特殊情况，应采取合理的解决措施进行科学处理。对复杂地层实施钻探工作具有很多影响因素，使得这项工作的开展面临着诸多的困难和挑战。在钻探过程中，应加强对复杂地层的认识，区分各种影响因素，制定可靠的处理措施，使复杂地层的岩心钻探工作能够有序进行。

1  相关概念

我国对地质岩心钻探工作的研究相对较早，可以追溯到20世纪80年代。那时候，能够达到的钻孔深度基本_上不到500m。到了21世纪，通过对技术的深人研究，钻探企业基本上都能够达到800~1500m的钻探深度，一些企业甚至已经可以达到2000m的钻探深度。而对于一些较为复杂的地层，如果出现钻空的现象，经常会遇到塌陷、渗漏等问题，这些问题对钻探工作的开展非常不利。为了更好地改善复杂地层的钻井效果，有必要对这些地层进行合理分析，以便有效避免这些问题的发生，更好地开展岩心钻探工作。

2  复杂地层岩心钻探困难的原因分析

在对复杂地层进行开采过程中，其钻孔壁极易发生坍塌、钻孔漏水、遇水膨胀等不稳定现象，这些问题是影响我国现代矿产管理的关键因素，并且在我国经济建设中，地质岩心钻探技术也具有十分重要的作用。与此同时，由于开采技术的不足，在开采过程中只能对地表的大量资源进行开采，但是无法对矿山深部的资源进行开采，因此无法满足社会发展对资源的需要。复杂地层岩心钻探是解决深部资源开发的主要途径。从复杂地层的实际开采环境来看，其面临的不利因素较多。例如，在钻井过程中，存在遇水溶解、吸水膨胀、土质松散等多种因素。并且地下水溶蚀情况也较为突出，这严重阻碍了钻进工作的开展。从资源开采环境来看，对复杂地层的岩心钻探工作还存在以下几个问题：

(1)由于地质结构的特点，使得在复杂地层中很难进行钻探开采。在地质构造的运动，会给岩层带来一定的扭力、压力和振力，从而产生多种不同的断裂层，如压扭性、张性、扭性等。该断裂由碎块岩、片状岩组成，其延伸长度可覆盖几百米的范围，一旦钻探施工进人到该断裂区域，钻具碰撞或冲洗液冲刷将导致岩层出现大面积的垮塌。

(2)在地下水的溶蚀过程中，由于水化、溶蚀等因素会对岩体带来一定的损害，例如:花岗岩与其周边溶质发生了化学反应，从而导致岩体受到损伤，形成松软的石英颗粒，这就给钻探工作带来了很大的难度，而且钻到里面后，可能会与水溶环境相连接，里面的水溶液就会随着孔洞涌出，发生涌水、漏水等危险^[1]。

(3)在流水和沉积作用下，钻井过程中存在.着很大的危险，比如流动的砂层，淤泥层，这些.都与流水作用有关，很可能会造成钻井过程中的崩塌，从而导致钻井过程中被破坏。

(4)在风蚀作用下，由风蚀而成的复合岩层，岩体会变得比较松软，在岩层与岩体的夹缝中产生更大的裂缝，从而引发渗漏、崩塌等问题。

3  复杂地层岩心钻探工作中的影响因素

3.1  地应力因素

在有序开展地层岩心钻探工作时，通常会受到许多因素的影响，因而表现出一定的不确定性，如果在底层复杂的情况下开展工作，更应该对多种影响因素进行及时观察。在复合地层中，有许多不同的地质构造，例如:断裂结构、凸起等等，这些不同地质构造中相应地应力的高低也会有所不同。如果在钻探的时候，没有将断层、地应力等集中的情况和范围都考虑进去，那么就会造成套管破裂，孔壁崩塌等问题。

3.2  机械设备因素

从某种角度上来看，钻探企业实际运用到的机械设备，也是对复杂地层岩心钻探效果产生影响的重要因素，它可以直接决定钻探的效果。在煤炭开发过程中，由于钻探工作对机械装备性能，的的要求较高，一般都会选用煤矿专用钻机，这种钻机转速较低，可调性不佳，在实际操作过程中会影响到工作进行的效率，而且在可靠性和安全性方面也有很大的缺陷。如果在实际操作过程中，钻机出现了不稳定的情况，这将会增大复杂地层岩心钻探中坍塌的面积^[2]，还会在某种程度上对钻壁造成破坏。

3.3  排粉因素

为使石屑能够顺畅排出，通常采用清水静压冲刷方式，但这种方法存在着较大缺陷，在实际的排粉过程中，其效果并不理想，也容易造成钻堵的现象。当井径越大，基础钻得越深时，地层中的石粉量就会越来越多，同时也增加了排粉工作的难度。当排粉效果不佳时，就会使钻机负载增大，使钻进的基本效率和速度降低，从而减缓工作进度。假如在钻探过程中发生了一些意外的事情，例如停电、停水等，这些都会造成岩粉持续地在钻孔底部累积，这类问题会加大复杂地层岩心钻探的难度，甚至导致钻探事故的发生。

3.4  冲洗液因素

一般情况下，清水是钻井设备中比较常见的清洗液体，因为钻井设备需要深人到地底深处，因此，一定要保证供水系统处于正常的工作状态，如果供水系统运行出现问题，达不到预期的效果，将对清洗设备的整体流程产生影响。当水压和水量比较受限时，很难根据实际需要进行调节，这将直接影响到排粉的效率，并且会造成钻杆不能运动。同时，这就确定了清洗液会对钻机的基本安全产生影响，并且也会埋下许多安全隐患。

3.5  人为因素

人是开展钻研工作的重要参与者，但是由于主观判断的失误，很容易导致一些问题和事故的发生。从某种层面.上来看，钻井工人的实践经验、管理者的管理措施等都会对钻探结果产生影响，尤其是一些钻探企业雇佣的临时性工人，既没有实践经验，也没有专业知识。因此，在复杂地层中，很难保证钻探工作的有效开展。除此之外，在钻探阶段的管理工作也没有真正贯彻下去，特别是在技术和安全管理方面没有做好，导致管理工作的总体成效并不理想。

4  复杂地层岩心钻探工作解决对策

4.1  基于地层特点优化钻孔结构

从一定程度上来看，钻孔构造的科学与合理常常依赖于钻井作业的平稳性与基础质量。对于复杂地层中的岩芯，在钻探过程中，会在原来设计的基础上对钻孔进行合理扩孔。因为，在出现事故问题时，大一点的钻孔有特定处理的空间。若在复杂地层中，钻孔壁的结构相对稳定^[3]，就可以对钻机的套管进行适当改造和改进，经实地考察发现，调整等级通常从1级到3级。

4.2  结合实际选择适宜钻探设备

在进行设备选择时，钻探企业应做出科学的分析，并与工程需求及周围环境相联系。在工程场地较小的情况下，如果大型装备不能顺畅进人，那么就很难达到高效的搬运和拆卸。因此，建筑企业必须优先使用装卸速度快、搬运速度快的钻探装备。此外，钻孔装备的可靠性和效能性也应予以重视，并以此为基础。在地质条件比较复杂的情况下，钻探设备越先进，成孔的成功率就越高。在钻探过程中，动力头式全液压钻机是比较理想的选择^[4]，能够发挥了非常好的应用价值，这种钻探设备在灵活性上有很大优势，而且还具有很强的适应性，可以根据特定的施工需求，对各种不同的地质情况展开分析，保证了钻井施工的顺利进行。

4.3  合理的选择和使用供液设备

在供油装置的选用过程中，要注重供油装置的科学与合理，因为它不仅关系到岩粉的真实排放，而且还会对钻具的散热情况产生直接影响。在选用供液装置时，应对钻探作业的实际岩粉排出量进行主动分析，同时，还应反映出供液设备的具体调节功能和压，力控制能力。在满足要求的情况下，钻探单位应当适时使用具有自动特性的供液装置，根据液体压力的高低来对排量进行自动调节，并可以将冲洗液的水压和供水量都控制在一个合理的范围内。

4.4  积极应用防浆液逆流措施

在替换钻头和钻管时，要尽快建立起清洗系统，如果相关的系统停用，那么由于压力作用，岩粉和泥浆将会出现严重的逆流现象，这种液体不仅会倒灌入井底，而且还会进人钻头内，造成钻头堵塞。为防止泥浆倒灌，一般会在钻头和钻杆的交叉点上设置倒灌阀门^[5]，从而达到对压力的合理控制，同时也可以防止出现阻塞现象。

4.5  建立健全岩心钻探管理体系

有了相关管理体系的支持，才能保证施工的安全性与技术的规范性。各部门应进一步明确工作职责，保证有关工作能及时的落实到人员。此外，企业还需要加强培训，让员工得到相应的技术指导，确保技术的应用是按照规定来进行的。要注重对施工现场的科学管理，使各种配套工作能得到有效实施，并对现场情况进行定期巡查，防止留下各种隐患。

5  结语

综上所述，在复杂地层岩心的钻探工作中，具有较多的影响因素，因此在开展钻探工作时要主动分析各类影响因素，寻找科学合理的解决方案，贯彻落实各种防范措施，为后续钻探工作的开展奠定基础，保障开采工作的有序进行。

参考文献：

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[2]夏东，向文斌，郑玉桥，等.SYZX96液动潜孔锤在青海都兰那更康切尔沟银多金属矿钻探工程项目中的应用[J].世界有色金属，2019(06):201-202

[3]刘丰.复杂地层处理常见井故简易打捞工具的制备一以满洲里矿区岩心钻探工程为例[J].科技经济导刊，2018，26(15):84.

[4]张云祖.管跟进与绳索取心组合钻探技术的应用探析[J].世界有色金属，2016(21):22-23.

[5]王小龙.复杂地层岩心钻探综合治理技术分析[J].城市建设理论研究(电子版)，2017(2):233-234.