金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層的問(wèn)題探討

  　一、金剛石鉆進(jìn)技術(shù)
　　金剛石堅(jiān)硬、耐磨是地層鉆進(jìn)的最佳材質(zhì)，但同時(shí)金剛石也有性脆、不耐高溫等特點(diǎn)，這就要求我們?cè)谑褂媒饎偸@進(jìn)時(shí)一定要將金剛石的本身屬性考慮全面。影響金剛石鉆進(jìn)效率的因素有三。第一，與金剛石本身的硬度、質(zhì)量等。如金剛石的硬度越大它的耐磨性越大，鉆進(jìn)效果就越好。第二，與鉆機(jī)的選擇有很大關(guān)系。鉆機(jī)是金剛石鉆進(jìn)的主要設(shè)備之一，鉆機(jī)的型號(hào)等對(duì)金剛石的鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)磨損率等有很大影響。如鉆機(jī)使用不當(dāng)就會(huì)增加金剛石的承受的振動(dòng)和沖擊力，造成金剛石鉆頭的損壞、減小了金剛石的使用壽命。第三，金剛石的鉆進(jìn)效率和鉆頭參數(shù)的設(shè)置有密切關(guān)系，鉆進(jìn)參數(shù)的設(shè)置不當(dāng)很容易引起鉆頭磨損嚴(yán)重、燒鉆、鉆速下降等問(wèn)題。影響鉆頭參數(shù)設(shè)置的常見因素有：鉆機(jī)型號(hào)、鉆壓、鉆速、沖洗液量、巖石性質(zhì)等。在設(shè)置參數(shù)時(shí)一定要掌握好金剛石鉆進(jìn)參數(shù)設(shè)置的合理性、和科學(xué)性，避免鉆頭的損壞，確保鉆進(jìn)效率。
　　二、金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層分析
　　地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是由多種巖石、礦物、泥土等的集合體，巖石本身的硬度也有很大差異。地層在形成過(guò)程中形式多變，如擠壓、風(fēng)化、沉積等，導(dǎo)致了地層的結(jié)構(gòu)有一定的復(fù)雜性。因此，在鉆進(jìn)中對(duì)于鉆進(jìn)的技術(shù)性、經(jīng)驗(yàn)性要求都非常高。金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層的鉆進(jìn)效率與地層的結(jié)構(gòu)等有密切的關(guān)系。如遇到破碎帶、松散帶、泥漿帶等復(fù)雜地層，鉆進(jìn)難度就會(huì)增加。在對(duì)待不同的復(fù)雜地層鉆進(jìn)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)你@進(jìn)方式，并設(shè)置好相應(yīng)的鉆進(jìn)參數(shù)，確保金剛石鉆進(jìn)的效率，降低金剛石的磨損率。同時(shí)解決好復(fù)雜地層鉆進(jìn)過(guò)程中常見的兩個(gè)難題：鉆孔坍塌和漏失，確保金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層效果。
　　1.復(fù)雜地層概述
　　復(fù)雜地層存在的形式是多樣的，大致可分為三類，第一類，在地層構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成的復(fù)雜地層。巖層在地層構(gòu)造的壓力、張力等作用力下發(fā)生碎裂、斷層、縫隙等現(xiàn)象。導(dǎo)致巖層的密度、硬度、結(jié)構(gòu)等方面的改變，增加了金剛石鉆進(jìn)難度。第二類，在風(fēng)化、沖積等作用力下形成的復(fù)雜地層。這類地層常含有大量的泥沙、粘土等。同樣不利于金剛石鉆進(jìn)效率的提高，使鉆進(jìn)效果難以保證。第三類，水敏作用下形成的復(fù)雜地形。如石膏層、碳酸鹽層等，在產(chǎn)期的水流侵蝕下會(huì)形成地下溶洞等，造成地層結(jié)構(gòu)的突變，會(huì)加大金剛石鉆進(jìn)過(guò)程中問(wèn)題的發(fā)生率。
　　2.金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層的處理方式
　　面對(duì)不同的復(fù)雜地層所造成的鉆進(jìn)技術(shù)難點(diǎn)我們要仔細(xì)分析、逐一排解。首先，對(duì)于復(fù)雜地層的結(jié)構(gòu)要有深入的了解，對(duì)復(fù)雜地層的坍塌位置、特點(diǎn)等情況能準(zhǔn)確掌握。一方面通過(guò)廣泛收集資料分析、研究這一地域的地層特點(diǎn)。另一方面利用勘探技術(shù)來(lái)判斷地層的結(jié)構(gòu)。如沖洗液突然終止循環(huán)，可結(jié)合孔內(nèi)水位判斷鉆孔的漏失。此外，還可應(yīng)用井經(jīng)儀、孔內(nèi)照相等來(lái)判斷復(fù)雜地層的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。其次，針對(duì)不同的復(fù)雜地層采用恰當(dāng)?shù)?、科學(xué)的鉆進(jìn)方法。掌握好沖洗液、水泥等的應(yīng)用，確保金剛石鉆進(jìn)的順利。
　　3.金剛石鉆進(jìn)不同復(fù)雜地層的處理方法
　　金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層會(huì)遇到很多問(wèn)題，第一要考慮和解決的就是鉆孔坍塌和漏失問(wèn)題。當(dāng)金剛石鉆進(jìn)坍塌層時(shí)，鉆井液是最好的護(hù)孔方法。如鉆進(jìn)到比較松散的破碎層，可利用適當(dāng)?shù)挠幸欢ㄕ硰椥缘你@井液促進(jìn)孔壁穩(wěn)定，防止鉆孔漏失，確保鉆進(jìn)的速度和效率。其次，還可使用水泥及化學(xué)漿液的灌入改變巖層的松散狀態(tài)，防止鉆孔的坍塌或漏失。再次，還可以結(jié)合復(fù)雜地層的復(fù)雜程度進(jìn)行套管隔離法，確保孔壁的穩(wěn)定性。當(dāng)金剛石鉆進(jìn)水敏地層時(shí)，應(yīng)采取抑制水化造漿的方法。如鈣處理泥漿、鹽水泥漿等，可有效的保護(hù)鉆孔，防止鉆孔坍塌、漏失。
　　4.金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層分析
　　破碎地層是常見的復(fù)雜地層之一，通常是在地質(zhì)構(gòu)造過(guò)程中形成的。破碎帶巖層會(huì)產(chǎn)生節(jié)理、縫隙、斷層等，加之水流等作用形成了復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)層碎石分布不均、大小不一、軟硬懸殊較大。此外，還有結(jié)構(gòu)松散、滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，鉆進(jìn)難度急大，護(hù)壁難、取心難，目前，仍是金剛石鉆進(jìn)的技術(shù)需攻克的難題。實(shí)際操作中很容易造成沖洗液漏失、涌水等現(xiàn)象。使用金剛石鉆進(jìn)破碎復(fù)雜地層時(shí)，主要采取金剛石結(jié)合鉆井液回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。這種工藝技術(shù)的鉆進(jìn)效率和巖心采取率與鉆井液的選擇有很大關(guān)系。一般的鉆井液作用有四：1.鉆頭在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，鉆井液可做鉆頭冷卻劑，用來(lái)冷卻鉆頭。這對(duì)于不耐高溫的金剛石鉆頭的意義重大。2.鉆井液可有效清除鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉，確保鉆頭底部的有效間隙，防止金剛石嵌入巖石或由于孔底條件惡化造成的燒鉆、鉆速下降等問(wèn)題，確保鉆進(jìn)的最佳狀態(tài)。3.部分鉆井液可起到保護(hù)孔壁的作用。如金剛石鉆進(jìn)中泥漿的合理有效使用可很好的保護(hù)孔壁。4.潤(rùn)滑鉆井液可起到潤(rùn)滑鉆具的作用。但一般鉆井液在發(fā)揮其作用的同時(shí)也帶來(lái)了一些問(wèn)題，如鉆井液在沖洗掉巖粉的時(shí)候也沖掉破碎復(fù)雜地層巖心中的松軟破碎及巖石細(xì)顆粒，影響了巖心樣本的采集，同時(shí)降低了采集到的巖心質(zhì)量。隨著金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，鉆井液的材料和用法在不斷的進(jìn)步，如在泥漿中加入一些增粘劑，又如用植物膠類粘彈性鉆井液的使用等，都為金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層帶來(lái)了新的革命。特別是植物膠的使用，這種鉆井液不但有以上作用，還能有效的保護(hù)破碎復(fù)雜地層的巖心的完整性、客觀性，確保了取心質(zhì)量。此外，植物膠鉆井液的粘彈性還有效的減弱了鉆進(jìn)對(duì)金剛石的振動(dòng)和沖擊，確保了鉆進(jìn)復(fù)雜地層的效率。隨著勘探技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，鉆井液的生產(chǎn)、應(yīng)用也會(huì)不斷的發(fā)展，其粘度、流變性等將更適合于鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)鉆井液新材料的應(yīng)用將更方便、更環(huán)保，為金剛石鉆進(jìn)提供更好的支持。
　　結(jié)語(yǔ)
　　金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層目前還存在很多難題期待進(jìn)一步的解決，如采用水泥護(hù)壁的操作工藝如何確保灌注水泥漿能產(chǎn)生良好護(hù)壁效果等，這些難題困擾著中外的勘探技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)在復(fù)雜地層鉆進(jìn)技術(shù)研究中有較好的成績(jī)，某些領(lǐng)域已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。而且隨著金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，一些技術(shù)難題也會(huì)迎刃而解，相信通過(guò)我們的不懈努力，可以在金剛石鉆進(jìn)復(fù)雜地層方面有突破，從而提高施工效率。