钻探施工技术如何在复杂地层运用

复杂地层岩心钻探施工技术总结复杂地层岩心钻探施工技术总结复杂地层岩心钻探施工技术总结岩心钻探是在进行固体矿产地质勘探时经常采用的勘探手段之一。

在我国，岩心钻探仍然是目前和今后相当长一段时间内地质工作者在进行地质工程勘探时，获取直观地质资料的最主要方式。

本文对复杂地层特性和岩心钻探施工方法进行叙述,并就如何进行复杂地层的岩心机械钻探施工技术进行研究，进而提高钻探质量，降低勘探成本，以达到提高找矿效率的目的。

一、复杂地层分类根据钻探施工特点及地质情况,把复杂地层分为以下几类:(一)松散破碎地层:主要包括松散破碎和硬、脆、碎破碎地层。

较为典型的有胶结性很差的砂石和石灰岩组成的二叠纪地层,这种地层含有大量的砂岩,部分地区存在泥岩、砂岩和砾岩以及部分卵石。

受钻具振动碰撞和泥浆冲蚀作用,钻探钻孔易发生坍塌、漏失、超径等事故。

(二)水敏性地层:主要包括水化松散、水化剥落、水化膨胀和水化溶蚀煤系地层。

（三)漏、涌水地层:这类地层钻探施工护孔堵漏难度极大,漏失分大、中、小漏;涌水地层一般涌水量为10m3/h～50m3/h。

煤系地层硅质胶结,灰岩多破碎,且研磨性大,构造裂隙较发育,稳定性较差,透水性强,地下水丰富,承压水力大,钻孔缩径或涌水时有发生。

二、钻探方法和设备的选择（一）钻进方法的选择《岩心钻探规程》中按岩石硬度的大小分为四类十二级:软--可钻性1～3级、中硬--可钻性4～6级、硬--可钻性7～9级、坚硬--可钻性10～12级;按研磨性的强弱分为三类:弱研磨性、中研磨性、强研磨性;按完整程度分为三类:完整、较完整、破碎。

在具体施工中根据岩石可钻性、研磨性、完整程度等选择磨料和钻进方法。

1～6级和部分7级岩石可选用硬质合金、金刚石、复合片钻进;4～12级岩石可选用金刚石回转钻进,7～12级岩石也可选用钢粒钻进;6～8级岩石可选用硬质合金冲击回转钻进;6～12级可选用金刚石冲击回转钻进。

严格执行《岩心钻探规程》的规定是在复杂地层区提高钻探质量的保证。

（Ｉ）地 层 。 出露 地 层 自南 至 北 、 自下 而 上依 次 为 志 留 系 中统 罗 惹 坪 组 （Ｓ １）、上 统 纱 帽 组 （Ｓ３ｓ）、 泥 盆 系 上统 五通 组 （Ｄ ｗ）、石炭 系 中统黄 龙 组 （Ｃ，ｈ）、 二 叠系 下 统梁 山组 （Ｐ】１）、栖霞组 （Ｐ ｑ）、茅 １：３组 （Ｐ．ｎ１） 上 统 龙 潭 组 （Ｐ １）、 长 兴 组 （Ｐ ｃ）、 三 叠 系 下 统 大 冶 组 （Ｔ ｄ）、 中统 嘉 陵江 组 （Ｔ ） ，第 四系 （Ｑ）广 布 于 湖 区 及地 表 。其 中志 留系 为一 套海 相 砂 页岩 类 复理 石 建 造 ， 厚度 大 于 ３００ｍ； 二 叠系 属 浅 海 相 碳 酸 盐 和海 陆 交 互 相 含 煤 建 造 ， 厚 度 ６２１～ ７０７ｍ； 三 叠 系 为 浅海 相碳 酸 盐 及 滨 海 页 岩 建 造 ，厚 度 大 于 ７００ｍ。矿 区 志 留 系 到 三 叠系 不仅 会受 到 断裂方 面影 响 ，同时 也受 到褶皱 影 响 ， 并 且 从整 体来 看 ，呈现 出 ７０。左右 走 向 ，向西 北方 向倾
作 者 简 介 ： 刘智 光 （１９６４－） ， 男，硕 士 ， 高级 工程 师 ，研 究 方 向 ：岩土 工程 ；钟 叶青 （１９７７－），男 ，硕士 ， 高级工 程 师 ， 研 究 方 向 ： 岩 土 工 程 。
斜 ，倾 角 在 ４５。～ ６０。左右 。另外 ，在 Ｆ１断层 南 侧 ， 因为 受到 较严 重 的断层 逆冲 影 响 ，所 以导致 志 留系 纱帽 组 和 泥盆 系 五通 组 之 中一 小部 分 ， 出现 了倒 转现 象 ，甚 至 有 部分 会 出现 地层 接 近 于直 立情 况 ， 并且 部分 逆 冲会 对 黄龙 组 也有 所 影 响 。然而 在逆 冲 远 离 了岩体 和 构 造带 时 ，地层 又会 逐渐 恢 复正 常 。

钻探施工技术在复杂地层中的应用分析作者：张文斌来源：《文存阅刊》2020年第09期摘要：复杂地层中钻探施工技術的应用，是当前我国地质钻探领域学术研究的热点话题之一，在钻探施工技术中，设备作业能力、泥浆体系护壁堵漏以及钻进施工技术、事故预防等诸多方面是关键内容。

关键词：钻探技术;复杂地层;应用本文将社会的快速发展作为研究背景，针对复杂地层的矿山资源开发与利用，围绕钻探施工技术展开研究，侧重于通过理论研究为我国钻探施工技术水平的提高提供有利的理论参考，降低孔内事故发生概率。

在设计钻孔结构的环节中，本文将复杂地质特点和钻探施工原则作为基本依照，同时提出复杂地层钻探施工的具体钻进方法和相应的工艺参数。

一、钻探施工设计钻探施工设计是钻探施工得以顺利开展的基础依据，要想保证打钻的科学性，就必须做好先期的施工设计准备，进而在最大限度上降低钻探施工事故发生的概率。

首先钻探施工设计需要将复杂地层的基本资料、钻孔的深度、钻进工艺及钻探设备等纳入到考量范围之内，并遵循钻探施工设计原则依照钻探施工设计内容逐步展开，钻探施工设计原则与内容与下图1所示：二、孔身结构设计钻孔结构主要是指孔身口径在开孔至终孔之间基本变化，钻孔结构的选择需要考量施工作业区域的岩石性质、水文地质条件，同时应将钻孔深度、钻进方法及钻孔用途纳入其中。

一般情况下合理的孔身结构设计需要满足以下几点要求，第一，安全可靠、节约可行;第二，漏、塌、卡孔内事故低发生概率;第三，在保证钻进效果的基础上能够实现钻进速度的提升;第四，在满足钻进平衡要求的基础上保证安全钻进，同时相应的工艺饰品、设备条件满足钻进要求。

通过归纳现有的理论研究成果，结合目前我国复杂地质结构钻探施工实践对矿区地层岩石钻进特性规律进行总结，内容如下：（1）地表覆盖层通常在0-15cm，其中属古矿山尾矿、废渣堆积层的钻探是施工难点;（2）覆盖层以下至500m左右通常为碳酸盐层，岩石一般为中等硬度（6～8）级;（3）450～800m左右通常为水敏性凝灰岩缩径地层，可能内夹少量玄武岩，岩石硬度为4～10级;（4）800～1500m左右为可钻性的10·12级坚硬岩石，局部地段可能存在严重的硅化或者裂隙发育。

钻探施工技术在复杂地层中应用摘要在岩心钻探施工过程中时常会钻遇复杂地层，比如孔壁不稳定，孔内漏水或涌水，软硬互层、蚀变发育的构造带等地层，复杂地层是影响钻探施工的重要因素，当钻遇复杂地层时需要设备、工艺的相互结合及高性能冲洗液的合理运用。

本文分析了钻探工艺、冲洗液在处理复杂地层方面的作用，希望能对岩心钻探过程中处理复杂地层时有促进和指导作用。

关键词复杂地层；钻探施工；冲洗液复杂地层主要指岩心钻探过程中钻孔漏水或涌水、孔壁不稳定包括孔内坍塌、掉块、遇水膨胀、遇水分解破碎等及各种蚀变构造带的地层。

钻进复杂地层时容易出现卡钻、埋钻、断钻、烧钻、岩心采取率低、钻孔跑斜、水路不通导致憋泵、钻具磨损严重、钻头寿命低等问题，从而导致施工成本高、钻进时效低、钻孔质量难以满足地质设计要求等问题。

随着我单位铀矿找矿工作的逐渐深入，遇到的复杂地层较多，已成为影响我单位钻探施工效率的主要因素，急需有效的解决办法。

我单位钻探施工工作区主要地层为花岗岩，在钻进过程均遇到上述复杂地层，反映在施工方面主要有3个问题一是孔壁不稳定造成的孔内坍塌、掉块及遇水分解造成的钻孔超径导致孔内事故，造成施工无法进行；二是在钻遇蚀变构造带过程中，孔内裂隙较发育，冲洗液损耗大；三是岩心采取率低、钻孔跑斜不能满足地质设计要求。

以下就影响复杂地层正常钻进的各种因素进行分析。

1各类复杂地层形成的原因复杂地层通常是由于岩层本身发生地质构造运动且与外界相互作用而导致的，具体主要分为以下几种情况。

1岩性本身引起的复杂地层。

构造、蚀变较发育的地层在被冲洗液冲刷和钻具撞击作用下，极易发生破碎及掉块等问题，导致孔壁极不稳定，在钻进过程中，往往导致钻孔超径或缩径，未能及时处理或处理不当，易发生掉钻、卡钻甚至烧钻、埋钻等事故。

2溶蚀引起的复杂地层。

地下水主要通过溶蚀作用来破坏岩石结构。

当坚硬的花岗岩被溶蚀以后，原地层结构存在的溶于水的矿物质被流水带走，最终留下的是不能被水溶解的高岭土与石英颗粒的混合物，在岩心钻探过程中，该类地层发生机械破碎，导致岩心采取率低。

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。

“ 学技术 是第一 生产力 ”。这是邓 小平 理论对 马克 科 思主义科 技理论 的重要贡献 ，在 这一理论 的指 导下 ，我 国 的科学技术 水平 出现 蓬勃发 展 的局 面 。作为煤 田地质 勘探 专 业队伍的福建省 １ １ 田地质勘探 队，从上个世纪八 十年 ２煤 代 中期 为加 快勘探 步伐 ，缩 短勘探 周期 ，依靠科 技进步 ， 积 极推广应 用绳索 取芯金 刚石钻进 技术 （ 以下简 称绳钻 技 术 ）；经 过 二十 多 年 的努 力和 探 索 ，使 绳 钻 技术 不 断完 善 ，钻进效 率和勘探 质量 明显提 高。二十 二年来 累计完成 钻探进 尺４ ．万 米 ，在 闽、云 、贵 、川 等 省份探 明煤炭储 ８４ Ｉ
（） ２ 对上 部较 复杂、无煤系 开孔 的钻孔 、或存在灰岩溶 洞 的矿区，一般选用４ ５ － 级钻孔结构 ，利用技术套管将上部 复杂地层 隔离后 ，再使 用￥ ５ ７ 钻具完成煤 系地层的施工； 即
一
开 １ ０ 更 大 、 二 开 １ ０ 三 开 ９ 、 四 开 ７ 终 ３或 ： １、 ５ ７
量 ５ 余 亿 吨 ， 为 当 地 的 经 济 建 设 做 出 突 出贡 献 。通 过 多 年 Ｏ
煤 层有块 煤 、粉 煤两种 。粉煤取 芯难度 大 ，若操 作不 当往 往造 成采取率达不 到要求致使钻孔质量 降级 。
（ ）岩 层 倾 角 变 化 大 ， 软硬 互 层 频 繁 ，属 易斜 地 层 。 ５
对该技术 的研 究和应用 ，使福 建省１ １ ２ 队的钻探 技术竞争 力 不断提高，绳钻技术应用水平达到国 内领先 。
ｌ 含煤 田地层的基本特点
煤 田勘探施 工的主 要区域分 布在福 建 、云南 、贵州 、
四 川 等 省 份 。福 建 煤 田地 质 主 要 勘 探 对 象 见 三 叠 纪 童 子 岩

岩石 的整体性 、 固性 受到破 坏 ， 坚 从而形 成结 构松 散 、 裂 管 隔离 ， 以下地层采 用一 般冲洗 液 。 隙发育 的破碎 地层 ； 造作用对 岩 石 （ ） 构 体 施加 应力 形成 运用 高 分 子聚 合物 、 物 胶 、 植 复合 胶类 冲 洗液 进行
使钻 孔孔壁 失去稳 定性 。根 据遇 水产 生情 况 可 引言 ： 随着 我 国基础 建 设 的发展 ， 以及矿 产 、 油 、 石 水 化 作用 ， 文 等 资源 的勘 探 、 地质 灾 害 探测 的需 要 ， 质钻 探 愈来 分 为 以下 几种 ： 地 ＿ １ 愈成 为一 门不可或 缺 的重要 行业 ， 已成 为应 用普 遍 、 探 （ 遇 水溶 解地 层 ： １ ） 可溶 于水 的岩 土层 遇水 溶解 形 成 测 准确 的勘探 方法 。但 在钻 探 生产 中 ， 常会 遇 到各 种 溶液 ， 经 造成 泥 浆污 染 ， 孔超 径 、 塌 。 钻 坍 较典 型 的如盐岩 、 类 型 的复 杂地 层 ， 易 引起 各种 孔 内事 故 ， 极 导致 机 台钻 钾盐 、 卤石 、 光 芒硝 、 天然 碱 、 膏等地层 。 石 进 效率 及岩 矿 芯 采取 率 较 低 ， 至 钻 孔报 废 ， 重 制 约 甚 严 （ 遇 水 溶 胀 地层 ： 土 、 岩等 地 层 中含 有 大 量 蒙 ２ ） 粘 泥
了钻探 工程 进 度 ， 接 影 响 了钻 探 效 率 、 直 钻探 经 济 效 益 脱石 、 伊利 石 、 高岭 土 、 泡石 等遇 水膨 胀 的矿 物 。该类 海
和 勘探质 量 。 因此 ， 分析 各类 复杂 地层 的成 因 ， 并据 此 找 地层 遇水 易溶 胀分 散 、 离 ， 剥 导致 钻孔 膨胀 缩径 、 浆增 泥 出相应 的解 决措施 是非 常必要 的。 稠 ， 头泥 包 ， 钻 孔壁 表面 剥落 ， 崩解 ， 垮塌 、 径等 。 超 （ 遇水 松 散 地层 ： 质砂 岩 、 化 大 理岩 和 风 化花 ３ ） 泥 风 岗岩 等 地 层 遇水 后 粘 聚 力减 小 ，导致 钻 孔孔 壁 表 面剥 落， 崩解等 问题 。 （） 水 剥落 地 层 ： ４ 遇 页岩 、 片岩 、 干枚 岩 、 石 化 高岭 滑

利用二级单动机构在内管中单动。整个加工工序简单 ， 易于制造 。 （ １ ） 打捞悬挂状态下， 内管向下滑动到最低点 ， 卡簧座下边缘超｝ Ｈ 半合管 下 边 缘６ ０ ｍ ｍ左 右 ， 爪簧伸出 ， 处 于收 拢 状 态 ， 形 成 拦 网挡 住 半 合 管 中掉 落 的
２ ． ３ ． １三套 管钻 具 的结 构
（ １ ） 打捞 总成 部 分 ： 与 常规 总成 相 同 ， 起悬 挂 和一 级单 动 作用 ； （ ２ ） 加长 管部 分 ： 增 加 取心 管 总长 度 ； （ ３ ） 滑套 总成 部 分 ： 内管可 在上 面 自由滑动 ， 在 内管 内部 、 半 合管 上 端有 二 级单 动机 构 ， 起 二 级单 动作 用 ； （ ４ ） 半合 管 部分 ： 为取 心 管 ， 长度 为 １ ｍ左右 ； （ ５ ） 内管 部 分 ： 保 护半 合 管 ， 隔离 水路 ； （ ６ ） 爪簧 机 构 ： 包括 卡 簧 和爪 簧 ， 设 置在 内管 卡 簧座 中 ， 卡 取 较硬 岩 心 和阻 挡半 合管 内的岩 心 掉 出 ； （ ７ ） 底 喷钻 头 ： 使 冲洗 液不 通 过钻 头 内径 ， 避 免 了其 对岩 心 的 冲刷 。
２ ． ３ ２功 用机 理
入打 捞器 取 心 ， 使得 钻 具对 孔壁 的保 护 时 间长 。 总 的 来说 ， 使 用 全液 压动 力 头
式钻 机减 小 了对 孔壁 和取 心 管 内岩心 的破 坏 。
立轴 式 岩心 钻 机代 表 型号 有 Ｘ Ｙ 系列 ，这类 钻 机多 数 要 用主 动钻 杆 连 接 孔 内绳 索取 心钻 杆 ， 由于 是机 械传 动 ， 主 动钻 杆 缺少 孔 口导 正 稳定 装 置 ， 设 备 产 生的 高频 振动 直 接传 递 到孔底 ， 这种 振 动无 论对 孔 壁还 是 岩心 都 有一 定 程

复杂地层钻探困难原因及治理方法些问题的出现对于钻孔来说是十分不利的。

为了能够更好的提高在复杂地层的钻孔，就需要对这些地层进行合理的分析，这样才能够有效的避免这些问题的出现。

本文针对复杂地层钻探困难原因进行分析，然后根据实际情况及钻进要求，合理运用综合治理方法。

关键词：复杂地层；岩心钻探；；原因分析；综合治理引言复杂地层是指岩心钻探中孔壁不稳定（坍塌、掉块、遇水膨胀、遇水溶解等）、钻孔漏水或涌水的地层。

地质岩心钻探在我国社会经济建设中的有着举足轻重的地位，近几年发展速度也非常迅速的。

由于矿山地表的矿产资源被过度的开发，而现有地质岩心技术的落后，矿山的深部矿产资源得不到有效的利用，导致矿山现有的服务年限非常短暂，市场矿产资源需求也得不到满足。

为了解决以上问题，我国大部分地区将地质找矿的重心转向矿山深部资源的开发上。

开发矿山深部资源将会大大增加复杂地层深孔钻探的施工难度，这对于复杂地层岩心钻探技术的要求大大提高。

因此，提高我国复杂地层情况的岩心钻探技术水平的任务就显得十分紧迫。

1复杂地层岩心钻探困难的原因分析在钻探生产中，从复杂地层的护壁角度来说，是指阻碍钻进的一些特殊岩性的地层。

地层松散、胶结不良、软硬互层、吸水膨胀，遇水溶解或地质构造运动而造成的破碎、裂隙、断裂，再加上地下水的融蚀活动等等，给钻探生产带来坍、掉、涌、漏不利因素。

（1）风化作用形成的复杂地层。

风化作用破坏了坚固岩石的全部或部份的颗粒之间的联结，使岩石变得疏松，具有较大的缝隙，易于坍塌掉块与漏失。

（2）流水作用、沉积作用形成的复杂地层。

流砂层、沉积的泥质地层，皆为流水沉积作用从而使岩石胶结不牢而造成极为严重的坍塌、缩经。

（3）地质构造引起的复杂地层。

在地质构造运动形成的压力、振力和扭力等作用下，造成所谓压性、张性、扭性、压扭性和张扭性各类断层，这些大都由断层泥、糜棱岩、断层角砾，压碎岩、碎块岩和片状岩等分别组成，此类断层的延伸和宽度可以达几米、十几米、数百米不等。

矿层 中的磁铁石英岩 ， 石英含量在 ７ ％以上。覆盖 ０
层厚 度在 ８ ０—１０ｍ 之 间 ， 铁 石 英 岩 埋 深 在 ４ ０ ５ 磁 ８
～
便， 但对钻探施工护壁堵漏却十分不利。
１ ２ 矿 区地 层简述 ．
８０ｍ 之间 ， ６ 厚度 在 ３ ０—１２ｍ 之 间 。 ７
该 矿 区 主要 为 磁铁 石 英 岩铁 矿 ， 区 内第 四 系 矿
ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ． ｔ ｏ ｎ ｈ ｘ ｅ ｎ ｅ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｍｅ ｉ ｍ— ｅ ｐ ｈ ｌ ；ｃ ｒｎ ｒｌ ｎ ；ｄ ｌ ｎ ｆ ｃｅ ｃ ；ｂ ｒ ｈ ｌ ｌｌｐ ｏｅ ｔ ｎ；ｃ ｓ ｄ ｕ ｄ ｅ ｏｅ ｏ ｇ ｄ ｉ ｉ ｇ ｒ ｌ ｇ ｅｆ ｉｎ ｙ ｏ ｅ ｏｅ ｗａ ｒ ｔｃ ｉ ｉ ｌ ｉ ｉ ｉ ｏ ａｅ
１ 矿 区概况 及地 层简 述 １ １ 矿 区环境 概况 ．
覆盖 层钻探 护壁 工 作 做 好 ， 成 了重 中 之 重 。２ ０ 就 ０８
该施工地点紧邻唐钢司家营矿铁矿 （ 北区） 北 ，
区为 全 国特 大 型 铁矿 ， 于 ２ 已 ０世 纪 ７ ０年代 完 成 地
年， 我单位施工的 ７ 个钻孔 中， 第四系覆盖层至上而 下为 ： 亚粘 土 、 卵 （ ） 层 （ 石 直 径 在 ５ 砂 砾 石 卵 ０～６ ０
孔钻探施工的效率 ， 当前岩 心钻探施 工的重点。通 过司 家营铁矿 南区深 部钻探施 工情 况 ， 述 了该 工程 的施工 是 论
经验和方法 。
关键词 ： 中深孑 ； Ｌ 岩心钻探 ； 钻探效率 ； 护壁 ； 套管 中图分类号 ：６４ Ｐ３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２—７２ （ ００ ０ ０ ２ ０ １７ ４ ８ ２ １ ） ２— ０ ４— ３

复杂地层成因分析及钻进技术措施地层成因分析是地质学中非常重要的一部分，它用于确定地层形成的原因和过程。

钻进技术措施则是在地层成因分析的基础上，通过钻探取样和其他相关技术手段，获取地下岩层的物理性质和构造特征。

首先，地质历史的重建是通过对地层中的岩石和化石进行研究，确定地层的形成年代和沉积历史。

通过研究地层中的岩石类型、化石的种类和分布等信息，可以推断出地层的沉积古环境，了解当时的气候、水动力条件等，并进一步分析地层的成因和发育过程。

其次，地层的沉积环境分析是通过对地层剖面的观测和采样研究，确定地层的沉积环境。

通过分析地层剖面的层序、堆积体系、沉积构造等特征，可以判断地层的沉积环境类型，如河流、湖泊、海洋等，并推断出当时的气候、流动条件等环境参数，有助于解释地层的成因。

最后，构造解析是通过对地层中的构造特征进行研究，了解地层的构造演化过程。

通过对地层剖面的构造特征、岩石变形等进行分析，可以揭示地层的运动和变形历史，解释地层的构造演化。

在进行地层成因分析的过程中，需要采用一系列的钻进技术措施来获取地下岩层的信息。

钻进技术措施包括岩芯取样、测井、野外观测等。

岩芯取样是通过钻井设备将地下岩层取样到地面，以获取岩石的物性参数、成分组成和结构特征等信息。

测井是通过将测井仪器下放到井内，测量岩石的物性参数和脆性指数等。

野外观测是通过对地表地质特征的观测，结合地质地球化学分析和地震等数据，研究地层的构造特征和沉积环境。

此外，还可以结合其他地球物理勘探方法，如重力、磁法和电法等，对地下岩层进行探测。

这些勘探方法可以提供地下岩层的密度、磁化率、电阻率等物理参数，有助于进一步了解地层的性质和构造特征。

总之，复杂地层成因分析及钻进技术措施是地质学中重要的研究内容。

通过对地层的成因分析，可以揭示地壳演化的规律和过程，为资源勘探和环境评价提供科学依据。

同时，钻进技术措施可以获取地下岩层的物理性质和构造特征，有助于对地质问题的深入研究和理解。

第四章复杂地层的钻孔技术1 什么叫复杂地层复杂地层是相对好地层而言的。

一般人们习惯于把出现坍塌、掉块、漏水、涌水、缩径、膨胀等一系列现象的地层，叫复杂地层。

复杂地层是客观存在的，是不依人的意志为转移的的。

不管你承认不承认都会发生，是一种地质现象。

不管你用什么设备，什么钻进方法；也不管大口径或小口径，合金或钢粒，还是金刚石；也不管是地质钻探、工程钻探、水文钻探或工程施工都会遇到这种现象，而且随着水电工程的发展，复杂现象也愈加严重。

具体讲，复杂现象的钻孔包括覆盖层，特别是深厚覆盖层的钻孔、岩溶地层的钻孔，以及不均匀地层的钻孔等。

2 复杂地层对钻孔施工的影响在钻孔施工中，假设遇复杂地层，就会严重地影响钻孔生产，轻者，使钻进不能正常进行，停待时间增多；重者，导致孔内事故，质量达不到要求，拖延工程进度；再重者，钻孔报废。

复杂地层的钻孔事故屡见不鲜，这里不细述。

复杂地层对钻孔的影响是多方面的：2.1 生产效率低由于地层复杂，难以钻进，或钻具下不到底，或被卡、夹、埋，反复处理，辅助时间增多。

发生孔内事故多，又把大量时间用在处理事故上，纯钻时间相应减少，生产效率下降。

据有关资料，钻探发生的各类事故中，有70%以上都与复杂地层有关，有的大工程因地层复杂拖延了计划工期；有的钻机完不成任务，有的承包者赔本，连工资都发不出来。

2.2 工程质量得不到保证一方面由于孔内事故多，使一些钻孔在未到达设计孔深时被迫提前终孔；有的因为岩石破碎，岩心采取率达不到要求；有的因孔壁坍塌严重无法按时进行试验或灌浆；另一方面，由于人们把大量的精力用在处理事故上，无心去研究工程质量问题，使工程质量得不到保证。

2.3 成本增加，盈利减少〔1〕效率的降低使单位成本增加；〔2〕处理事故使费用增加。

如原材料消耗加大；运输量增多；机械磨损加剧；劳动量加大；而且，往往由于孔内事故导致机械事故，机械事故又引起人身事故，形成恶性循环，使单位成本和总成本骤增，盈利大幅度下降，甚至亏本。

钻探施工技术在复杂地层中的应用发表时间：2017-11-09T13:50:14.770Z 来源：《防护工程》2017年第13期作者：黄杰[导读] 本文对钻探施工在复杂地层中的应用进行了讨论。

江苏省地质环境勘查院江苏南京 210002摘要：钻探施工技术是常见于复杂地层中的技术类型，在复杂地层施工处理中发挥着重要意义，但从其应用情况来看，依然存在多方面的质量问题，对其应用效果产生影响。

本文对钻探施工在复杂地层中的应用进行了讨论。

关键词：钻探施工技术；复杂地层；应用钻探施工是矿产开发过程中的重要环节，在钻探施工过程中，由于地层条件不同，有的地层环境比较复杂，因此施工过程中的难度较大，对钻机的工作效率有很大影响。

在复杂地层中进行钻探施工，应该要根据具体的地质情况对钻探设备、钻探工艺进行合理选择，并且要对钻探施工技术进行管理，提高钻探工程的施工效率。

1 影响复杂地层钻探施工的主要因素在复杂的地层以及地形环境中施工，对钻探机械产生影响的因素有很多，比如地层条件、钻探施工工艺、钻探机械设备等，在对钻机进行控制的过程中如果不能对各种外在和内在因素进行协调，则很容易导致钻探施工失败，比如钻孔弯曲、漏钻等，进而对采矿过程产生影响，不能对地层的承载力和压缩性等参数进行准确地评价。

1.1 地层条件目前，常见的复杂地层主要包括各种粘土、泥岩、页岩、盐类地层等（如图 1所示），这些地层在强度、脆性、层理等方面具有复杂性，容易影响整体钻探施工质量。

例如，若在施工过程中发现岩石的层理方向与垂直方向的层理硬度较大时，很容易在钻孔过程中出现较大的弯曲现象，并且在碰到断层破碎带、溶洞时，出现掉钻、卡钻等不良工况的概率更大，最终对工程施工效率产生影响。

1.2 钻探施工工艺钻探施工工艺也是影响复杂地层钻探施工效率和质量的重要因素，由于钻机施工过程中的一些不规范的操作行为，使得钻探过程中的问题较多，比如在钻探施工过程中，如果钻进的压力比较大，则很容易造成钻杆弯曲，进而使得钻孔也出现弯曲；当钻机旋转的速度过快，则很容易造成钻杆回转离心力增大产生横向振动，使得钻孔的孔径变大、孔壁之间的间隙变大。

钻探施工技术在复杂地层中的应用摘要：从工程实践结果来看，钻探施工技术能够很好的适应复杂地地层环境，因此钻探施工技术是一种很实用的工程施工技术。

对有关工作人员来说，在进行钻探施工技术的运用时，要注意探讨其具体的施工技术操作技巧，以便取得较好的施工成果。

本文首先对影响钻探施工质量的因素进行了简要分析，其中主要有地层条件、钻探施工技术因素等；然后探讨了钻探施工技术在复杂地层条件下的应用，随后着重论述了钻探施工技术在复杂地层条件下的运用，以供相关人士交流参考。

关键词：钻探施工；施工技术；复杂地层；应用引言：在目前工程建设生产中，由于工程地层条件复杂，对工程施工流程都有一定的影响，因此，做好复杂地层条件下的钻探施工技术，对改善工程建设的效益具有十分重大的作用。

钻探施工技术是一种在复杂地层条件下普遍采用的施工技术，它对复杂地层条件下的工程治理具有十分重大的作用。

一、影响复杂地层钻探施工技术的因素（一）地层条件要充分了解影响钻探施工作业效果的因素，对改善钻探施工作业的质量有着十分关键的作用。

为此，必须进一步探讨有关因素对钻探施工作业的影响，以便取得更好地钻探施工作业结果。

在地层中普遍存在着各种类型的粘土地层、泥岩地层、页岩地层和盐地层，它们的强度、脆性、层理等因素都比较复杂，从而会对整个钻探施工工程的施工造成不利的影响。

比如，在施工中，如果在地层中发现地层的层理和竖直的岩层硬度比较高，那么在钻探施工时很可能出现大的弯折，当遇到断层破碎带、溶洞时，出现掉钻、卡钻等不利条件，从而会对钻探项目的建设造成不利的影响。

（二）钻探施工技术钻探施工技术直接关系到钻探施工作业的成败，比如，如果在钻探施工技术中无法对钻探施工压力进行有效的调控时，那么在钻探施工中很容易发生钻柱的弯折等问题，从而造成钻头弯折；在钻进时，如果钻头速度太高，很可能使钻柱旋转时的离心作用力增大，引起侧向振动，使钻孔孔径和孔隙增大；当工程建设中遇上泥岩、页岩等软岩时，如果不能对冲刷液量进行有效的调控，将会造成钻探施工孔壁破损，最后造成卡钻等问题。

， 能取得 较好 的效 果 ， 在大于 １ ０ ｍ ／ ｈ 及 以上 的中等及 严 内投入带有纤维质的（ 如石棉纤维或锯末 ） 黏土球 ， 而且 钻压保持 的堵漏剂 ） 在８ ０ ０ ｋ ｇ 一１ ２ ０ ０ ｋ ｇ 之间，钻数保持在 １ ５ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 一２ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ之间 ， 待 重漏失地层时 ，则采用粘土球进行堵漏 （ 即黏土与 ８ ０ １ 堵漏剂按
取高粘度（ ３ ０ ｓ 一４ ０ ｓ ） 、 大 比重（ １ ． １ ５ ｇ ／ ｅ ｍ 一１ ． ２ ５ ｇ ／ ｅ ｍ ） 、 小失水量 （ ＜
０ １ 堵漏剂进行堵漏 （ 即泥浆中加入 ２ ０ ｋ ￣ ｍ一２ ５ ｋ ￣ ｍ １ ０ ｍ ｌ ／ ３ ０ ｍ ｉ ｎ ＝优质泥浆钻进 ， 对渗透率 比较大的地层 ， 可采用 向孔 地层 进行钻进。
３ ． 煤 系地 层 钻进
２： １ 的 比例充分 混合并制成直径 ４ ０ ｍｍ～５ ０ ａ ｒ ｍ的黏土球投入孔 内， 再用同径钻具分段捣实 ） ， 也能取得较好的堵漏效果 。 为 防 止 出 现 大 漏后 清 除岩 粉 困难 ，可 加 长 泥 浆 循 环 槽
根据煤 系地 层特点 ， 在选择单 管取芯工具 的 同时 ， 要选择 灵
活好使 的双管单动取芯 工具 （ 如Ｄ ＭＤ ８ ４ — １ 型取 芯器 ） ， 一般 确定 （ ０ ． ４ ｍ Ｘ ０ ． ４ ｍ Ｘ ２ ． ０ ｍ）和设 置不 少 于 ２个 泥浆 沉 淀池 （ ０ ． ５ ｍ Ｘ 钻具组合 为： ８ ９ ｍ ｍ×８ ９ ａｍ六方主动钻杆 （ ｒ 又称立轴 ） 一 ５ Ｏ ｍ ｍ Ｏ ． ５ ｍ× ０ ． ５ ｍ） 进行多 次人工打捞 ， 以确保 泥浆有 害固相增 多和影
Ｎ ａ ２ ｃ ｏ ３ ） 调节 ｐ Ｈ值 到 ８～９ ， 搅拌 １ ｈ后加入 ｌ ％ ～２ ％Ｐ Ｈ Ｐ （ 水解 厚， 属 于与煤 系地 层呈不整合 接触 ， 下部有 ３ ０ ｍ一７ ０ ｍ 的古 风化 （ Ｏ ％） 和Ｎ ａ － Ｃ ＭＣ水溶解进行充分搅拌。 这时泥浆性能为 ： 漏斗 破碎带 ， 侏 罗系地层由北向南逐渐加深 ， 下部 多属 断裂带 断层 ， 褶 度 ３ 皱较 多 ， 区域南 部有火层岩侵入 。 沙层较 厚 ， 约５ ０ ｍ ７ ０ ｍ厚不 等 ， 泥浆易 出现沙侵 ， 从而增加泥浆 含沙量 ， 迫使泥浆黏度 、 比重增大 ， 造 成孔 壁泥饼松散 而增厚 ， 失 水量 随之增大 ， 使孔 壁失去稳定作用 。

地质钻探工艺技术在复杂地层中的应用摘要：对于一些地形比较陡峭、岩层复杂的区域来说，在进行地质钻探的时候很容易出现钻孔弯曲变形等问题，进而导致钻探质量受到严重影响。

由此可见，加强对地质钻探工艺技术在复杂底层中的应用研究是非常必要的。

本文笔者首先分析了地质钻探工艺技术的定义和重要性，其次罗列了地质钻探工艺技术的主要类型，最后对地质钻探工艺技术在复杂地层中的应用进行了具体分析。

关键词：地质钻探工艺技术；复杂地层；应用伴随我国地质钻探工艺技术的进一步改进和更新，地质钻探行业在人才培养、设备制造等方面都取得了比较显著的成就，各种钻探技术的应用范围越来越广泛，特别是一些新兴地质钻探工艺技术的推广和普及，使得我国复杂地层的地质钻探质量得到大幅提升。

一、地质钻探工艺技术概述（一）地质钻探工艺技术的内涵所谓地质钻探工艺技术，指的就是以考察相关区域的地质结构、形态以及矿体储藏情况为主要目的的一类工程技术，其主要可分为钻探工程技术与坑探工程技术两类。

在应用地质钻探工艺技术的时候，需要按照设计方案在规定的地点进行岩层钻孔和取样，获得土样、水样等各种各样的真实资料，与此同时，还应当利用钻孔技术来对地下水动态等物理状况进行准确探测。

总的来说，地质钻探工艺技术主要涉及地球物理学、地球化学、地质学等多方面的学科领域，这些学科之间是相互补充、有机结合的关系。

（二）地质钻探工艺技术的重要性地质钻探工艺技术的应用领域主要包括文物勘查钻探、石油钻探、水文钻探、地热钻探等。

我国占地面积十分广阔，矿产资源的储量也比较丰富，科学合理地应用地质钻探技术，可实现对矿产资源的有效开发，进而为我国社会经济的发展提供动力。

在科学技术不断更新与改进的时代背景下，地质钻探工艺技术水平也取得了大幅改善，在当前的地质工程中，地质钻探工艺技术的应用主要涉及矿产资源勘探、地下水勘探等方面，此外，其在资源的可持续开发、生态环境保护方面发挥的作用也越来越明显。

现阶段，怎样使地质钻探工艺技术更好地满足资源开发与社会经济发展需求，已经成为相关学者与专家关注的重点课题之一。

二 、钻孔 结构设计
根 据 地 质 要 求 ， 钻 孔 类 型 为 直 孔 ，设 计 倾 角 ９０。 ，终 － － 径不 小 于 ／／ ＬＬ ７ ｍ 。采 用 浓 度 为 ｌｌ ｍ ５ 、粒 度 为 ０％ ４ ０～６ ０目、胎 体硬 度 ＨＲＣ３ ０～４ ０孕
化 ， 坚 硬 ， 破 碎 ，不 均 质 ， 遇 水 易
牛 。
绳 索 取芯 钻进 工 艺是一 种 不提 钻而 从 钻 杆 内捞 取 岩 芯 的 钻 井 工 艺 。 它 的
米 ，破 碎 ， 遇 水 后 易 掉 块 、坍 塌 ； ②英 安岩 ：ｌ ０～３ ，节 理 裂 ８ ５ ５米
特 点 ，是 在 钻 探 过 程 中提 取 岩 芯 时 不
坍 塌 ；
④英 安岩 ：４ ５ ６ ｌ ～４ ０米 ，节理 裂隙 发育 ，岩 性硬 脆 ，岩体破 碎 ，可钻性 ｌ ｌ
级。
极 好效 果 。以 Ｓ ９ ５ ｍｍ 系列 为例 存在诸 多 不 足 ， 如 ： 钻 杆 易 弯 曲 ， 起 下 内 管 不 畅 甚 至 卡 死 ：安 全 脱 卡 机 构 （ 安
寸 ＼ 外 内 壁 外 外 内 壁 外 内 壁 外 内 壁 接 格 径 径 厚 径 径 径 厚 径 径 厚 径 径 厚 头 由７ ５
由９ ｌ
７ ４ ｌ ７ ５ ５ ２ ７ ５ ９ ３ ５ ６ ５ ｊ ５ ３ ５ ５ ３
① 层 采 用 绳 索 取 芯 钻 进 ，在 穿越 后 至 第 ② 层 较 完 整 段 ， 提 出 内 管 ， 将 ９ ｍｍ 钻 杆柱 及 钻具 留置 在井 内 当作套 ｌ
引 起 打 捞 成 功 率 偏 低 ；钻 头 寿 命 短 ，
辅 助 时 间加 长 等 。 近 年 来 ，随 着 研 究 的 不 断 深 入 ， 技 术 上 不 断 改 进 ，其 相