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潜孔锤钻进在复杂地层中应用蒋荣庆殷琨辜华良摘要：在潜孔锤的结构形式、钻具匹配、钻头类型、钻凿工艺等方面研究的基础上，对潜孔锤套管隔离护孔法钻进；贯通式潜孔锤用于复杂地层钻进；大直径潜孔锤在孤石、漂石地层中钻进等实际应用方法和效果作了简明介绍。
关键词：贯通式潜孔锤同步跟管复杂地层DOWNHOLE HAMMER DRILLING IN COMPLEXFORMATIONJiang Rongqing,Yin Kun,Gu Hualiang Abstract：On the basis of studying downhole drills' structure,bit type and drilling technology,such technology as casing drilling with downhole drills',hollow-through downhole drills in complex formation,large diameter downhole drill in isolated big pepple formation are presented in this paper.Key words：hollow-through downhole drill,casingdrilling ,complex formation▲所谓复杂地层是指因受成因、构造运动及风化作用和地下水作用等影响，使地层岩石节理、片理、裂隙发育；软硬互层、破碎，胶结性、稳定性、强度等极差，或是遇水膨胀。
在这类地层中施工，一旦被钻孔钻穿后，其原来的相对稳定或平衡状态被破坏，使钻孔孔壁失去约束而产生不稳定。
常见现象是孔壁坍塌、掉块、漏失、涌水、缩径、超径等。
在上列地层中钻孔时孔壁不稳定产生护壁困难；地质岩心钻探时岩心被破碎、冲蚀、溶解，岩矿心采取又成为一个难题；在砂砾石层中含有孤石、漂石，风化层含有风化球、风化核，或岩石软硬不均，钻进时不仅效率低，而且很难按设计轨迹成孔，即防斜或提高钻速又成为一突出问题。
钻探工程中的复杂地层钻进技术分析新疆维吾尔自治区阿克苏地区阿克苏市 843100摘要：为了满足水文、矿产等诸多方面的需求，地质钻探已然成为一门炙手可热的重要行业。
但在实际钻探生产过程中，总会因为复杂地层而引发各种孔内事故。
不仅影响钻探工程进度，还影响了矿芯采取率。
因此，本文主要从复杂地层的成因入手，深入分析钻进技术的应用策略，并对措施成果进行小结，以供参考。
关键词：钻探工程；复杂地层；钻进技术引言在复杂地层中进行钻进工作始终是小口径岩心钻探的技术难题。
复杂地层从护壁角度来讲，指的是对钻进工作具有阻碍作用的所有特殊岩性的地层。
复杂地层包括胶结不良地层、遇水膨胀性地层、软硬互层、松散地层、溶蚀性地层以及由于地质运动导致的裂隙、破碎、断裂性地层。
在这些复杂地层中进行钻进容易导致漏失、涌水、掉块、坍塌等情况，若如处理失当，还会导致钻进困难甚至施工事故。
1、应用钻进技术过程遇到的问题及其原因分析（1）风化作用下形成的复杂地层：松散的孔隙地层（如流砂层、砂砾石层等）或者风化裂隙发育地层，钻探过程中遇到这种类型的地层，很容易出现孔壁垮塌、超孔超径、涌砂等状况。
（2）地质运动导致的复杂地层：岩层在形成过程中在不同地质运动（若挤压、沉积、溶蚀等）的作用下，形成像碎石带、松散层等复杂情况。
钻进工程中若遇到构造裂隙或成岩裂隙等因素形成的断层、节理发育地层，就会导致井壁掉块、坍塌、漏水等情况。
（3）地层本身的矿物岩石组成造成的复杂地层：由于地层本身存在着储油、气、水的封闭型的背斜构造，或者逆掩断层封闭构造，会给钻探施工带来极大的工作难度。
一旦出现问题将会出现井喷等一系列不良后果。
（4）岩性自身导致的复杂地层：由于岩浆活动或放射性矿物相关的地层，都属于高温地层，当地热井或超深井遇到这类地层时，泥浆处理剂将会失效，导致地层不稳定，带来的危害也是可想而知的。
因此，在钻进施工过程中，若不能及时处理很容易出现掉钻、埋钻等情况。
（5）溶蚀作用导致的复杂地层：地下水主要通过水化与溶解对岩石进行破坏。
空气潜孔锤钻进工艺嘿，咱今天就聊聊这空气潜孔锤钻进工艺。
这玩意儿可厉害啦！就像个超级战士，在地下世界冲锋陷阵。
空气潜孔锤钻进，那可是个充满挑战和惊喜的过程。
想象一下，一个巨大的钻头，像一头凶猛的野兽，狠狠地咬进大地的怀抱。
而空气潜孔锤呢，就像是这野兽的心脏，不断地跳动，为钻头提供强大的动力。
它的工作原理其实并不复杂。
压缩空气通过钻杆进入潜孔锤，推动锤头高速冲击岩石。
这冲击的力量，那可真是惊人！就好像无数个小锤子，不停地敲打，把坚硬的岩石一点点地打碎。
这过程，不就像一个勇敢的战士，拿着武器，与敌人展开激烈的战斗吗？在实际应用中，空气潜孔锤钻进工艺有很多优势。
首先，它钻进速度快。
那速度，简直就像火箭一样，嗖的一下就钻进了地下。
相比传统的钻进方法，它能节省大量的时间。
这对于那些着急完成工程的人来说，可真是个大宝贝。
其次，它对地层的适应性强。
不管是硬岩还是软岩，它都能轻松应对。
就像一个万能的工具，不管遇到什么难题，都能找到解决办法。
这一点，可让很多工程师们省了不少心。
而且，空气潜孔锤钻进工艺还能提高钻孔的质量。
钻出的孔壁光滑，直径均匀，就像用尺子量过一样。
这对于后续的工程施工来说，可是非常重要的。
不过，空气潜孔锤钻进工艺也不是完美无缺的。
它对压缩空气的要求比较高。
如果压缩空气的压力不够，或者质量不好，就会影响钻进的效果。
这就像一个运动员，如果没有足够的氧气供应，就无法发挥出自己的最佳水平。
还有啊，操作空气潜孔锤钻进设备也需要一定的技术和经验。
如果操作人员不熟练，就容易出现问题。
这就像开车一样，新手司机和老司机的水平肯定不一样。
但是，这些问题都不能阻挡空气潜孔锤钻进工艺的发展。
随着技术的不断进步，这些问题都在逐渐得到解决。
现在，越来越多的工程都开始采用空气潜孔锤钻进工艺，它的应用前景一片光明。
总之，空气潜孔锤钻进工艺是一种非常有前途的钻进方法。
它就像一颗闪亮的星星，在地下工程领域绽放着光芒。
让我们期待它在未来能为我们带来更多的惊喜吧！。
空气潜孔锤在复杂地层中的钻进
作者：楚贤峰
来源：《中华建设科技》2013年第12期
【摘要】本文介绍了空气潜孔锤钻进技术在粘土层、破碎坍塌地层以及河床卵砾石地层中的钻进工艺。
【关键词】空气潜孔锤；钻进工艺；复杂地层
1. 空气潜孔锤钻进的原理
空气潜孔锤钻进的原理，是用地面的钻机通过钻杆对孔底施加压力和扭矩，用压缩空气驱动潜孔锤对岩石进行冲击碎岩，实现冲击回转钻进，同时利用压缩空气冷却钻头，并将孔底岩屑排出地表。
2. 复杂地层分类
（1）钻进过程中，孔内经常出现各种复杂情况，如涌水、岩石破碎、孔壁坍塌、钻孔直径扩大或缩小等，使钻进工作不能正常进行，严重的会导致孔内事故，被迫停钻，甚至造成钻孔报废。
容易出现上述情况的地层称为复杂地层。
（2）在工程地质及水文地质钻探中，经常遇到的复杂地层主要有：粘土地层、破碎坍塌地层和卵砾石地层。
3. 在粘土地层中的钻进
（1）粘土及粘土质页岩地层为高水敏性地层，岩石松软，吸水后膨胀，钻孔缩颈。
目前钻进此类地层，大多应用回转钻进的方法。
潜孔锤遇此类地层极易出现糊钻，形成泥包或泥环，以致造成卡埋钻事故。
通常岩芯钻探对付此类地层的方法为加入各种冲洗液添加剂，如水玻璃、PAM、PHP低固相泥浆等，意在采用优质泥浆护壁，以降低失水。
（2）实践表明：空气潜孔锤钻进粘土层时，进尺仍然很快，但为了避免缩颈造成的提钻困难，应采用减压钻进，且进尺一定深度后应反复上下串动钻具，进行扫孔，等粘土应力基本释放，不再缩颈为止。
若一旦发生因缩颈引起的提钻困难，则应采取以下措施：一是提钻，用动力头把钻具提到最高点；二是钻磨，让动力头带动钻具不停地转动；三是上下串动钻具，在原地转动约10分钟后，用动力头上下串动约1分钟。
为有效地解决或避免泥包和泥环，防止事故，期间应向孔内加入泡沫，因其比重小，含水少，润滑作用好，可有效地减少粘土对钻具的夹持作用。
4. 在破碎坍塌地层中的钻进
（1）通常岩芯钻探中遇到破碎坍塌地层时，除减压钻进、适当降低转速外，着重从护壁材料入手，力图保持孔壁稳定。
（2）空气潜孔锤钻进此类地层应注意：一是钻孔结构设计不宜过于复杂，因变径多势必影响上返风速；二是严格控制钻压和转速，使其低于正常值，即轻压慢转，以免加速地层坍塌，造成卡钻和折钻事故。
（3）若坍塌掉块相当严重，常规方法无法钻进，可考虑提出钻具，灌入水泥浆（一般采用C40以上水泥，以期较高的早期强度）。
待水泥浆渗入裂隙将破碎岩石胶结凝固后，再用潜孔锤钻进。
（4）潜孔锤在钻进破碎地层时，高速气流携带较大岩屑上返，反复冲刷粗糙的孔壁，致使孔壁碎块脱落而造成掉块。
若掉块较大，而风量不足，就难以将其携带出钻孔，而落至潜孔锤与钻杆变径处，造成卡钻或赌风，使下部岩屑难以上返，同时钻杆扭矩增大，钻杆很容易折断。
实践表明，在出现卡钻事故时，钻具可以暂停回转，潜孔锤继续冲击，并同时提动钻具，尽可能用潜孔锤的振动解除卡钻。
提动钻具时，先以最低速试回转，待回转正常后，再继续钻进。
卡钻严重时，在未采取其他措施前，要维持送风不间断，防止埋钻。
5. 在河床卵砾石地层中的钻进
（1）卵砾石地层钻进目前已有多种钻进技术，如传统的跟管、冲击成孔、普通回转方法等，较先进的有孔内预裂爆破、反循环连续取芯、ODEX、双回转跟管等方法。
但均存在一定弊端，传统钻进方法速度慢、效率低、质量差，较先进的方法一是成本高，二是不同程度地受到具体条件的限制。
（2）目前在河床卵砾石地层中钻进，国内已有较好的施工方法。
例如，重庆南江岩土勘察设计院在嘉陵江大堤勘察施工中采用偏心跟管空气潜孔锤技术，在河床卵砾石层钻探中取得成功。
由于偏心潜孔锤的碎岩方法改变了传统的碎岩机理（切削、研磨、压裂），在冲击器做功时产生粗颗粒（2～3cm）的体积破碎，加之套管跟进封闭隔绝了空气在卵石层的泄露，在套管与钻具的间隙产生高速气流（>15cm/s），迅速将岩屑排出孔外，避免了重复破碎。
此外，对难以及时破碎的岩石，在回转钻进压力作用下，钻具可将它挤向孔壁，有利于继续向下破碎。
6. 结语
以上所述空气潜孔锤在各种复杂地层中的钻进技术，是对近年来较为成功的实践经验的总结，希望能为广大同仁今后的工作有所帮助。
参考文献
[1]郭绍什.钻探手册武汉：中国地质大学出版社，1993.
[2]耿瑞伦，陈星庆.多工艺空气钻探。
北京：地质出版社，1995.
[3]武亚军，卢文阁.风动潜孔锤在小山电站灌浆孔施工中的应用 [J]世界地质，1998，17（1）.
[4]陈六一.偏心跟管潜孔锤在河床卵石层中的应用[J]探矿工程，1998，4.。
