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地质勘探金刚石岩心钻探施工技术分析

地质勘探中岩心钻探作为研究和评价地址矿产的重要实物资料来源,岩心钻探所得岩矿数量与品质直接影响了地质构造判断。矿产资源性质评价。矿产储量评估与矿山开采设计等。关系到地质勘探工作的质量与可靠性。所以,重视岩心钻探成为必然。国内目前在岩心钻探方面主要论文网采用绳索取心岩钻进和金刚石钻进,二者对对冲孔的要求和对孔壁的稳定都有较高要求,广泛应用在地质勘探领域岩心钻探[1]。金刚石岩心钻探施工技术重视采心质量,适合复杂地层地质勘探,可准确的从孔中采集中对应相应孔段岩矿层的岩心,在数量。质量上满足勘探评估需求,应用价值高。下面我们对地质勘探中金刚石岩心钻探施工技术略作分析。

1金刚石岩心钻探工艺特点

金刚石岩心钻进工艺主要有三大特点,分别是岩粉颗粒细小。单位时间产生的岩粉量少,孔壁间隙小和钻具高钻速。

金刚石钻进的一个显著特点就是冲洗液本身不需要也不能采用高粘度和高切力,高粘度冲洗液会导致细小岩粉难以沉淀清除,且随着岩粉含量增加,维护岩壁稳定等性能随之下降。所以,即使对冲孔内有坍塌物,也必须首先选用防塌性较好的冲洗液冲孔,以达到稳定孔壁的根本目的,避免像其他钻进一样以增强排粉为目的提升冲洗液粘度。像抑制类冲洗液如钙处理泥浆。盐水泥浆等对泥质岩屑分散造浆效果较好,但是并不适用于金刚石岩心钻探,这主要是由于固体矿产尤其是金属矿产钻探中遇到泥质类地层较少,且金刚石钻进的冲洗液需添加润滑剂,会导致钙处理泥浆效果下降,钾盐类抑制剂则对煤炭地质勘探效果较好[2]。

金刚石岩心钻探得以顺利实施的一个重要条件就是孔壁间隙小,以此达到高钻速钻进的目的,同时也是钻进节理。裂隙发育。岩石较破碎地层时避免或减少孔壁掉块的重要因素,不过孔壁间隙小不利于对冲孔和孔壁的稳定。孔壁间隙作为钻进中影响较大的因素,像蚀变带地层。泥夹角砾层的钻进,冲洗液防塌性不强时会引发孔内蹩水夹钻,从而导致废尺。废孔甚至坍塌事故。像普通金刚石钻进,孔壁间隙小会提升钻具的抽吸作用,下降会产生动压,二者均会导致孔壁失稳[3]。绳钻大佬内管时部分冲洗液会返出孔外,孔壁间隙小则会在每提出1L冲洗液时导致Φ75孔壁间隙内水位下降2m,提出的水量越多内里水位下降越深,进一步增强坍塌危险性,实际施工中也有不少坍塌物抽进钻杆的实例,另外冲洗液粘度过大也会导致提出水量增加,都需要加以注意。

金刚石岩心钻探的另一个显著特点是钻具高钻速,高转速转是取得高的小时进尺的重要举措,配合其他工艺可共同完成岩心钻进目标。比如孔壁间隙小可保持钻具平稳,合适的冲洗液可润滑减阻。减磨,绳钻中冲洗液固相含量少可防止钻杆内壁结皮。

2金刚石岩心钻技术探在地址勘探中的应用

国内目前在岩心钻探领域采用金刚石钻探技术已成主流,根据国内1982年颁布的规程来看,岩心钻探主体口径主要包括46。56。66。76。91?五个口径,对比国际通行标准来看,以R(28)。E(36)。A(46)。B960)。N(76)。H(95)。P(120)。S(150)八个级别为标准的模式有望成为目前国内与国际接轨的新一代口径标准,成为影响金刚石岩心钻探技术的重要指标[4]。2005年之前国内金刚石岩心钻探主要采用56?口径,但是随着钻探工艺的升级。钻探需求的多样化,以上口径已经无法满足岩心矿评价和调查需求,79?口径逐渐取代它成为目前钻探的主体口径,这与金刚石岩心钻探工艺的发展。钻进行业发展需求。相关技术指标等均有密切联系,成为目前岩心钻探的主流口径。不过,由于钻孔口径越大钻探成本越高,所以在口径的选择上目前又出现了新变化,56?口径再次兴起。目前的岩矿分析技术和鉴定水平经过多年发展,与56?口径时兴的年代已存在天壤之别,在口径发展方面经历了返璞归真的发展历程,在56?口径即可满足多矿种岩心勘探需求的今天,不再简单以口径大小作为岩心矿评估标准,现行技术条件下,56?口径岩心钻探已可满足多种地质矿产研究和分析需求,地质效果获得突破性改善。依托当前快速发展的电子技术和分析技术,岩心矿分析已经逐步实现了自动化。仪器化与信息化,可对矿岩样品中多达七十余种有机成分和无机元素进行测定,结果准确可靠,这意味着在金刚石岩心钻探技术领域56?口径钻探完全可以满足当前需求。

金刚石岩心钻探技术的一个显著优势适用于复杂地层。像胶结性很弱的砂。砾石层。风化岩层。断层角砾层等,使用硬质合金钻头并下套管互孔即可完成岩心钻探。金刚石岩心钻探中经常遇到的是金属矿产地质钻探,困扰钻进的孔壁不稳定地层主要以复杂地层中的含泥与角砾断层带地层。水敏性地层中的蚀变岩层。破碎地层中破碎层带等,当孔内漏水或伴有涌水层时,钻进工作的技术难度更进一步加大。像破碎地层,因风化作用与地层构造影响产生断裂破碎带,形成断层泥。糜棱岩。压碎岩。碎块岩和片状岩等交互存在的岩层,由于孔径小。孔壁间隙小,钻进过程中破碎岩块掉落现象严重,可以说是目前困扰金刚石岩心钻探技术的一大难点,也是未来技术升级的重要方向。另外一种水敏性地层是以粘土矿物为主的岩层,比如煤田地质条件下常见的泥岩。粘土岩与页岩等,金属矿产地质条件下常见的绿泥石化。高岭石化等断层泥层和蚀变岩层等,这些地层孔壁遇水后,会因膨胀作用导致缩径或者岩层剥落,因水的湿润作用出现片状或块状掉落等。所以水敏性地层岩心钻探技术问题的解决也是未来金刚石钻探技术的另一发展要点。在复杂地层岩心钻探施工中,钻孔漏水可以说是困扰钻进的典型问题。像钻孔漏水情况,常见于裂隙构造,由于本身开放性。伸展性和成群性,所以导致钻孔漏水情况发生。裂隙的主要结构特征是以裂隙倾角。裂隙宽度为主,宽度上多数不超过0。005mm,少数宽度较大者达到几毫米或者更高。钻孔漏水的防治关键在于裂隙的堵漏,裂隙本身的分布。表面的粗糙度与密集程度。裂隙的连通性和充填物等,都会影响防治效果[5]。

地质勘探岩心钻探作为矿产研究开发的重要组成部分,钻探施工技术直接决定了岩心矿产采集质量,钻探过程中虽然会遇到许多技术难题,但是在积极分析施工问题的基础上加强技术研究。实践与开发,将会更好地服务于金刚石岩心钻探施工技术的进步,服务矿产资源的开发与应用。

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