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摘要：巖心鉆探是地址勘探工程運作階段的常用技術手段之一，在勘探工作推進工程中發(fā)揮重要作用。應結合不通過地質環(huán)境的特征，選擇不同的巖心鉆探方法，進而從技術層面上保證地質勘探工作順利推進。在現(xiàn)實工程建設中，為進一步提升鉆探工作效率，作業(yè)人員應積極嘗試采用多種高端技術，進而更有效的應對現(xiàn)實問題。本文以巖心鉆探技術為論點，重點探究促進巖心鉆探工藝方面新技術應用的有效策略，以供同行參考。

關鍵詞：巖心鉆探；施工工藝；新技術；策略探究

近些年，在國家相關政策引導、社會經濟驅動下，多項重大找礦行動陸續(xù)實施，深孔及超深孔的鉆探工作量將會不斷增多，鉆探技術迎來一定發(fā)展機遇的同時，也面對較沉重的挑戰(zhàn)。既往大量生產實踐表明[1]，鉆探技術水平高低直接關系著地址勘探工作質效及推進過程順利性。從宏觀層面上分析，巖心鉆探施工時一類富有較高技術性、綜合性的工藝類型，結合生產作業(yè)要求，有針對性的創(chuàng)新巖心鉆探技術，不僅能降低鉆探的工作量，還能減少工程生產成本，確保施工質量，協(xié)助企業(yè)獲得最大經濟效益。

1巖體鉆探技術的應用思路

1.1技術方面

在既往的巖心鉆探施工實踐中，金剛石是鉆頭的主要結構類型，鉆進階段可能會滋生出打滑、時效性降低等問題，在以上工況中開展鉆進作業(yè)，對施工進度與成本均形成不良影響。很多工程技術人員再長期實踐中持續(xù)探索，總結經驗，探尋應對以上情況的有效辦法，斷水干磨加壓就是典型技術。在現(xiàn)實鉆進活動中，其能提升高度能達到2.0m，一方面維持了鉆頭胎體造型的合理性，另一方面也延長了鉆頭的使用年限，且這種鉆探方法在繩索鉆進施工領域中表現(xiàn)出較好的適用性。金剛石鉆探發(fā)展對巖心鉆探技術改革過程起到良性促進作用，繩索取心技術日益完善，其撼動了既往巖心鉆探對劍中調換鉆頭的傳統(tǒng)觀念，越來越多的人們持續(xù)探究與研發(fā)不提鉆換鉆施工工藝。近些年，在世界范圍內，各類不提鉆換鉆頭技術方案陸續(xù)被提出，巖心鉆探領域中相關人員給予其較高重視。繩索取心和反循環(huán)取心鉆進技術隸屬于不提鉆取心范疇，盡管以上兩種工藝技術有益于減縮鉆探輔助時間，提升鉆探效率，但未檢查鉆頭狀態(tài)或更換，伴隨勘探深度拓展，地下鉆進作業(yè)量相應增加，巖層結構更為復雜化，下鉆是影響純鉆實踐的重要工序，并且以上環(huán)節(jié)容易滋生出各種問題而影響施工進度。針對不提鉆換鉆頭鉆進的實質，可以做出如下概述：省略了升降鉆桿工序，在特殊結構鉆具協(xié)助下于地表調換服役鉆頭。從大量工程實踐中可以得知，大部分在工業(yè)領域中有廣袤發(fā)展前景的技術方案，基本上均是采用轉變工藝的方法將鉆頭提升到地表，檢查或調換后再由鉆桿柱投放到孔底。

1.2技術先進性與意義

不提鉆換鉆頭鉆進的先進性主要表現(xiàn)在其掙脫了傳統(tǒng)調換鉆頭的作業(yè)模式，在鋼繩協(xié)助下升降鉆頭，不必起下鉆便可以順利把服役鉆頭由孔中提升到地面，或經由地面投到鉆孔內，使鉆進輔助作業(yè)內容更具精簡行，其意義主要表現(xiàn)在如下幾方面[2]：（1）能較為及時的掌握孔底鉆頭作業(yè)狀況與磨損程度，使其更為快速的適應地層環(huán)境，進而提升工作質效及降低鉆頭成本投入量的目的。（2）延長了純鉆時間，明顯降低勞動力投入量，優(yōu)化施工作業(yè)條件與鉆探設備作業(yè)狀況。（3）有益于保護孔壁，規(guī)避，規(guī)避鉆孔彎曲情況。（4）對鉆頭使用壽命未能提出較嚴苛的要求，為各類金剛石鉆頭加工制造創(chuàng)作了便利條件，特殊情況下可以采用合金鉆頭，進而規(guī)避數次起下鉆的情況。

2巖心鉆探施工難點分析

我國國土遼闊，不同地區(qū)地質條件存在差異，這就要求一定要結合工程所在地地質條件，科學選擇鉆探設備與鉆探形式，金剛石、硬質合鉆、牙輪鉆頭鉆進等均是可供選擇的方式。當下，國內鉆探技術成熟度還不是很高，實踐中還存在一些技術難點，使地質勘探工作運作階段遇到諸多阻力，主要表現(xiàn)在如下幾方面[3]：（1）地表土層沉積著風化層和殘坡物，厚度通常在5m～20m區(qū)間內取值。因巖層破碎、巖痕現(xiàn)象較為嚴重，促進了高嶺土化與綠泥石化現(xiàn)象發(fā)生過程，增加了該地區(qū)土質的松散度，膠結性明顯降低。地質勘探施工階段，開孔操作時孔壁坍塌率相應增加，孔眼形成難度增加，不利于巖石鉆探施工作業(yè)的順利推進。（2）許多礦區(qū)巖礦層內存有碳質板巖，遇水以后松散性相應增加，孔壁容易塌陷，護壁工作難度提升，斷鉆事故發(fā)生風險相應增加，對作業(yè)人員晟敏個安全構成威脅，也不利于施工進度計劃順利實施。（3）對地表行巖心鉆探時，泥、頁巖等地質成分會相繼裸露出，以上成分和地下水融合后會誘發(fā)膨脹現(xiàn)象，以上是造成坍塌事故的主要原因之一。鉆探過程中出現(xiàn)的凝灰?guī)r、火山灰?guī)r等結合地表水后，產物為硅化石英巖，出現(xiàn)“打滑”狀況，導致鉆頭作業(yè)階段不斷被磨損、使用年限減縮、鉆進工效降低。

3鉆探施工技術創(chuàng)新與應用方案

3.1落實套管護壁工作

既往國內很多礦區(qū)生產階段，巖心鉆探開孔難度均偏高?；趲r層風化破碎較嚴重的實況，鉆進實踐中通常會采用低固相泥漿進行護壁堵漏。但以上處理效果整體欠佳，鉆孔中經常出現(xiàn)塌陷、掉塊等問題，開孔難度進一步增加。為促進巖心鉆探技術順利應用過程，將技術效能充分發(fā)揮出來，就一定要削弱開孔施工難度，認真落實開孔護壁工作。建議將110硬質合金鉆頭與108mm套管下端側，用套管做鉆桿，同時準備數量充足的短套管輔助鉆進，長度以0.3m～0.5m為宜，伴隨鉆桿朝下方推進。若工程實踐中發(fā)現(xiàn)鉆頭下降過程受阻，棵推薦采用76mm硬質合金鉆具進行透孔，并將泵開啟至一定量完成沖孔，隨后再跟進套管鉆進，借此方式抵達預設的孔深[4]。在以上施工實踐中，一定要保證套管絲扣間持有較高穩(wěn)固性、緊密銜接，規(guī)避套管反扣、脫節(jié)等情況。巖心鉆探套管降落環(huán)節(jié)中，要準確計算，進而保證套管內落至預設位置。與此同時，還需將適量脂膏均勻的涂刷于在套管外側壁，有益于減少鉆取巖心時起拔難度。針對外層觸及孔壁的套管，建議把鐵片增設于絲扣位置，并緊固焊接，保證焊接緊固性。

3.2選用適宜鉆頭設備

對礦區(qū)巖石層行巖石鉆探施工階段，經常會出現(xiàn)硅質板巖、長石石英巖等成分，有含量高、硬度大、抗磨性和抗壓強度大，結構緊湊等特征，同時以上成分基本儲留于堅硬底層和他類巖層間，屢次出現(xiàn)，厚度不勻稱。以上成分接觸淺表層地下水融合后會有膨脹表現(xiàn)，很可能使礦區(qū)生產階段出現(xiàn)坍塌的危況。針對以上情況，地質勘探施工時間中，應加大金剛石粒度與濃度，鉆頭的硬度與辱面形狀等方面的研究，立足于礦區(qū)巖石層的實況，選擇適宜的巖心鉆探探頭。例如，金剛石繩索取心鉆進工藝中，建議選用高品級人造金剛石加工制造的鉆頭，品級達SMD25 C60/70、濃度偏低（60±15）、粒度中等（65±5mm）；而針對鉆頭胎體，推薦選用尖齒形辱面構造，器對應的硬度為HRC20-25，使用年限較為長久，下鉆效果較好，有較高的應用價值[5]。在長期的施工實踐中發(fā)現(xiàn)，若僅依賴孔底巖石修磨鉆頭，很難取得較好的出刃成效，通常推薦聯(lián)合使用人工磨削反復，即使用砂輪機對鉆頭的作業(yè)辱面進行打磨處理，維持打磨與鉆頭回轉方向兩者的統(tǒng)一性。為規(guī)避金剛石過早脫落問題，要求相關人員一定要準確把控打磨操作力度，以防因鉆頭“打滑”而不進尺。為應對鉆頭突發(fā)“打滑”問題，建議將粒徑較小的石英顆粒投進鉆桿柱中，對鉆頭胎體起到磨損作用，能較為有效的優(yōu)化金剛石出刃效果。

3.3合理選擇沖洗液

在復雜地層鉆探施工中，沖洗液起到護壁、潤滑、防止鉆具結垢、冷卻鉆頭等諸多作用。在選用沖洗液過程中，應予以如下幾點問題一定重視[7]：（1）若地層上部土層較松散、容易坍塌，則建議選用護壁性能較優(yōu)良的泥漿。將泥漿粘度控制在35s內，密度以1.03kg/L為宜，失水量取值區(qū)間為11mL～15mL，pH值為8.5。（2）針對鉆進較長，和開孔段相比較硬脆碎地層及容易坍塌掉渣地層，推薦選用護壁性能較好的優(yōu)質低固相泥漿。泥漿主要性能參數如下：粘度以18s～25s為宜、密度為1.03kg/L～1.05kg/L；失水量10mL～15mL；pH值為8～9。（3）若確定鉆進的地層隸屬于水敏性地層，則推薦采用低固相鉀鹽泥漿，該類沖洗液能較好的控制該類地層膨脹縮徑、坍塌水化等問題。性能參數如下：粘度25s～35s、密度1.07kg/L～1.1kg/L；失水量區(qū)間6mL～8mL；pH值8.5～9。

3.4優(yōu)化金剛石鉆進新工藝

小口徑金剛石是水平鉆孔結構的主要構成，最好于基巖內進行開孔。針對硬度偏大的巖石層，推薦采用孕糧金剛石鉆頭進行鉆進。具體開孔操作前，可以組織人力于基巖表層開鑿一深度以（15±5）cm、半徑適宜的孔，為鉆頭精確定位創(chuàng)造便利條件，有益于強化鉆具的穩(wěn)固性，使礦區(qū)工程鉆進作業(yè)有序推進。既往有大量生產實踐表明，當鉆進角度為0°～25°時，孔壁對鉆具形成的阻力偏大，伴隨鉆進深度的拓展，摩擦阻力也會隨之增加。為有效解除以上阻力，調整鉆進角度是有效方法之一，將其調整為25°～60°時，鉆孔深度增加，阻力有不斷被削弱趨勢，以上是提升鉆孔作業(yè)效率的有效方法之一。

3.5積極應對金剛石鉆頭遇“打滑”地層的問題

工程隊在長期實踐中，探尋到一套應對“打滑”地層的方法，即投砂短時斷水干磨加壓法，能使鉆進時效性由最初不足1m提升至1.5m～2.0m，且因強化了鉆頭胎體破度造型結構合理性（通常HRC=40～45），鉆頭壽命均值能達到30m～35m。具體方法可以做出如下表述：①在工程現(xiàn)場選擇3mm～5mm的堅硬碎石；②對內管進行打撈處理后，每次朝向鉆桿中投入0.5kg～0.5kg碎巖粒；③上主桿以后開啟大泵，將碎顆粒泵送到孔底；④投放內管，而后對準主桿，卡盤卡牢固。無需開啟泵，斷水2min～4min，采用油缸加壓干磨處理，干磨操作環(huán)節(jié)采用油缸竄動鉆具，加壓與干磨操作同步推進，使鉆頭胎體外露[6]。

4結語

近些年，國內鉆探工藝技術持續(xù)發(fā)展進步，各種技術手段日益完善化，且應用范疇有不斷拓展趨勢。但這些技術和國際最先進技術相比較，在水平上還存在較大差異，鉆探施工實踐中還需有較多問題需要處理。故而，一定要完善專業(yè)的配套設施，加大新技術的研究，完善工藝流程，及時應對施工中存在的問題，選用適宜的鉆頭，進而使地質勘探工作質量得到根本保障。

參考文獻

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作者：董學銀 單位：山東省煤田地質局第一勘探隊