浅议复杂地层中钻探施工技术的应用

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。

钻探技术在地质工程勘察中具体应用探讨摘要：钻探技术在地质工程勘察中占有重要地位。

主要利用钻机在测区内进行综合钻探。

形成的钻孔为圆柱形。

结合相关设备和技术手段的综合应用，便于准确获取测量数据，为后续方案编制和方案实施提供参考依据。

在此基础上，各部门只需根据自身工作职能和内容深入探索工艺系统，了解其系统性、复杂性等特点，在实践中根据地质条件确保钻井工艺标准化，降低现场作业难度，提高整体工作质量和安全性。

关键词：地质工程勘察；钻探技术；方法；应用实践1地质工程勘察中钻探技术应用特点1.1全面性开展地质工程勘察，必要的基础和前提是全面掌握实施现场的条件，然后根据工程建设的要求，控制钻孔技术的合理应用方法。

在获得准确的数据后，对各种信息数据进行综合分析，可以为方案编制、规划设计提供重要的参考依据，保证钻井位置的科学布局，为后续的现场作业奠定良好的基础。

1.2便捷性钻探技术在地质工程勘察中的标准化应用，不仅可以保证各种信息数据的准确性和完整性，而且可以提高钻探的效率和技术水平，在实际操作阶段表现出方便性。

例如，在进行隧道工程地质调查时，重点分析隧道工程的埋置位置和深度。

考虑到现场作业条件复杂，传统的测量方法和技术手段已不能满足实施要求。

为此，选择钻孔技术来控制隧道工程的具体深度。

整体操作简单方便，不会消耗太多的资源，节省了测量成本，提高了各项工作的效率。

2当前地质工程勘察存在的问题2.1地理因素和人为因素。

地理因素是当前地质工程勘察中的主要问题之一。

最重要的是，很难掌握地下水位，地下水位通常有三种变化。

首先，水位上升往往会对地质工程勘察产生显著影响，如土壤松动、土壤湿度高导致的土壤劣化，甚至对勘察设备造成不可逆转的损坏。

如果水位大幅上升，将给整个建设工程带来不可磨灭的打击，如最严重的建筑物倒塌。

第二，水位下降的主要原因是人为因素。

中国许多地区的日常饮用水是地下水。

当地下水开采过多时，很容易导致水位下降。

水位下降对地质工程勘察的影响不言而喻。

工程地质勘探中的钻探技术应用【摘要】工程地质勘探中的钻探技术应用在工程领域扮演着重要角色。

本文从钻探技术的基本原理、钻孔设计与施工、地层岩土样品采集与分析、岩土层面特征识别、地质构造的识别与分析等方面展开讨论。

钻探技术通过钻取岩土样品和识别地质构造，为工程设计提供必要的地质信息和参数。

文章指出工程地质勘探中的钻探技术应用的重要性，探讨了未来钻探技术的发展方向和在工程领域的应用前景。

随着科技的进步和需求的不断增长，钻探技术将继续发展，为工程领域的发展提供重要支持。

【关键词】工程地质勘探，钻探技术，基本原理，钻孔设计，地层岩土样品，岩土层面特征，地质构造，重要性，发展方向，应用前景。

1. 引言1.1 工程地质勘探中的钻探技术应用工程地质勘探是工程地质学的重要领域之一，其主要目的是通过一系列钻探技术和分析手段，获取地下岩石和土壤的相关信息，为工程设计和施工提供必要的地质数据支持。

在工程地质勘探中，钻探技术被广泛应用，为工程师提供地下条件的详细描述，从而准确评估工程风险，并制定合理的工程设计方案。

钻探技术在工程地质勘探中的应用涉及钻孔设计与施工、岩土样品采集与分析、地层岩土特征识别、地质构造的识别与分析等方面。

通过钻孔设计与施工，工程师能够获取不同深度地下岩土的物理性质和构造情况，为工程设计提供可靠的基础数据。

岩土样品采集与分析使工程师能够获得地下岩土物理力学特性的详细信息，为地质工程参数的确定提供依据。

钻探技术还可以帮助工程师识别地层岩土面特征，对地质构造进行分析，从而准确评估地下岩土层的稳定性和可靠性。

工程地质勘探中钻探技术的应用不仅提高了工程设计的准确性和可靠性，也为工程施工过程中的风险控制提供了重要参考依据。

2. 正文2.1 钻探技术的基本原理钻探技术的基本原理主要包括钻井设备、钻进工艺和钻井液三个方面。

首先是钻井设备，通常包括钻机、钻杆、钻头和钻井液泵等。

钻机是用来提供转动力和推进力的设备，通过转动钻杆和钻头来实现钻井作业。

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。

钻探技术在地层工程调查中的应用地层工程调查是地质工程领域中非常重要的一项工作。

它对于工程设计、施工和监测都起着至关重要的作用。

地质条件的了解，尤其是地下水、岩土情况和地层结构的调查，可以有效地指导工程的设计和施工过程。

在地层工程调查中，钻探技术的应用非常广泛，它可以提供准确的地层信息和岩土力学性质的数据，为工程实施提供可靠的基础。

首先，钻探技术在地层工程调查中的应用最为普遍的就是岩土样品的获取。

通过钻探，可以实现对地下岩土的采样。

钻孔获得的岩土样品可以进行室内试验，来评估岩土的力学性质和工程可行性。

不同类型的岩土样品可以在实验室中进行不同的试验，如抗剪、抗压等试验。

这些试验结果将为工程设计提供重要的参数，如土层的强度、稳定性和可持续性等。

通过准确了解地层情况，可以避免工程施工过程中可能发生的问题，提高工程质量。

其次，钻探技术还可以进行现场的地下水位测定。

地下水位的测定是地层工程调查的一个重要环节。

了解地下水位的高低和波动情况，可以帮助工程师判断工程的可行性，预测不同季节地下水位的变化情况，并采取相应的措施来防止工程被水淹。

钻探技术可以通过钻孔测量地下水位，将其与地表标高进行比较，得出地下水位的高度，并记录在相关的调查报告中。

这些数据对工程设计和施工都起到了至关重要的作用，可以帮助工程师制定科学合理的工程方案。

此外，钻探技术还可以用于地下管网的勘察。

在城市建设中，地下管网是非常重要的基础设施，如给水、排水、天然气等。

钻探技术可以用来确定管道的敷设深度、地下管道的密度和它们之间的距离。

通过钻孔，工程师可以了解地下管网的实际情况，包括管道的材质、直径、长度等。

这些数据对于修建管道、维护管道以及管道的使用和管理都非常重要。

综上所述，钻探技术在地层工程调查中的应用非常广泛，可以提供准确的地层信息和岩土力学性质的数据。

通过钻探，可以获取地下岩土样品，进行室内试验。

钻探技术还可以进行地下水位的测定，帮助工程师预测地下水位的变化情况。

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。

复杂地质环境下钻探施工技术的探讨[摘要]：本文总结了煤田复杂地质环境特性下的钻探施工方法，再根据具体案例用来说明钻探施工技术的可行性，并取得了钻孔施工较好的钻探效率和经济益。

[关键词]：钻探技术：复杂煤岩；施工技术；地质钻探；冲洗液；引言近年来，复杂地质钻探技术虽然有所发展。

但仍处于起步和摸索阶段，随着钻探工艺的完善，将会使复杂地层煤田钻探水平有更大的提高。

1、复杂地质环境分类根据钻探施工特点及地质情况，把复杂煤岩地层分为以下几类：（1）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。

（2）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。

（3）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10 m3/h～ 50 m3/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。

2、钻探钻孔根据地层特点和地质钻探对孔径的要求，首先进行了钻孔结构优化，尽量简化钻孔结构。

即先用d133mm的普通型pdc复合片钻头开孔。

穿过第四系松散破碎地层，下人d127mm双层岩芯套管；然后抉用d113mm普通型和加强型pdc复合片钻头钻进，穿过复杂煤岩地层，下人技术套管，以保护孔壁，导正钻孔；最后煤系地层用d108mm半合管取煤钻进。

3、冲洗液的选择3.1冲洗液根据矿田的地层特点采用清水加乳化剂做冲洗液是适宜的。

不用泥浆钻进的主要原因是：①影响钻进效率：②易烧钻；③一旦钻遇坍塌严重地层时，用水泥封孔时还需冲孔、沈孔、置换泥浆工作，否则水泥与孔壁之间不能凝固在一起，形成两层皮，达不到封孔的预期目的。

钻探施工技术在复杂地层中的应用发布时间：2021-05-11T07:36:05.849Z 来源：《新型城镇化》2021年2期作者：林圣明杨忠彦[导读] 随着找矿工作的逐渐深入，面临地层环境也越来越复杂，地层环境已经成为制约钻探施工效果的重要影响因素，进一步提升钻探施工技术在复杂地层中的实用性和适用性尤为重要。

天津地热勘查开发设计院天津 300250摘要：随着找矿工作的逐渐深入，面临地层环境也越来越复杂，地层环境已经成为制约钻探施工效果的重要影响因素，进一步提升钻探施工技术在复杂地层中的实用性和适用性尤为重要。

为进一步明确钻探施工技术在复杂地层中的应用要点及策略，本文以具体的钻探施工项目为例，进行具体的分析论述，为相关的从业人员提供参考性意见。

关键词：钻探施工技术；复杂地层；应用复杂地层结构性质分析就现阶段实际情况而言，地质钻探工作常见复杂地质主要包括两种类型：一种是在受到地质构造影响下形成破碎性复杂地层。

岩石岩层在受到地质构造运动产生的张力、拉力、剪力、挤压力等影响作用而出现裂缝、断层此类问题，其中坚硬程度较高且脆性较大的岩石岩层即形成了复杂破碎地层。

另一种是由于受到外来地质作用，如风力侵蚀、雨水冲击等而形成的洪积层、风积层、冲积层等。

在风化作用下，使得岩石性质产生了松散化，变成了胶结情况较差的风蚀地层。

由于破碎地层中的碎块岩石大小与软硬程度不一、胶结性差、地层结构松散，以及在颗粒级配比方面的差别较大，所以在进行钻探施工时碎块岩石并不具备稳定的承载力，在钻进过程中出现滚动现象也就较为常见，因此而产生的较多数量的切削面使得破岩效率不高，卡钻、垮孔、掉块等安全事故发生概率大幅增加。

除此之外，破碎地层还具备较强渗透性，因此在钻进冲洗过程中极易出现冲洗液漏失、涌水问题。

钻探施工技术在复杂地层中的应用我国钻探技术研究现状我国从 20 世纪 60 年代开始着手对金刚石钻头的研制，并在 70 年代开始推广金刚石钻探技术，不仅促进了我国钻机的研制和制造业的发展，同时使得我国金刚石钻头制造水平得到了很大提高。

地质勘察中钻探技术的方法及应用探讨摘要：目前，我国的地质勘查工作中，最常见的技术手段就是钻探技术，该技术应用过程中主要是利用钻杆、钻头、泥浆泵、钻机等工具，在工程施工前对施工场地的地质情况进行勘察，对保证工程的施工质量具有非常重要的作用。

同时，工程建设者也可以根据工程地质勘探得到的数据信息对施工方案进行合理的设计及规划。

鉴于此，文章对工程地质勘探中钻探技术的具体应用进行了研究，以供参考。

关键词：钻探技术；地质勘探；应用研究1工程地质勘探的相关概念在现代地质勘查工作过程中，勘探、测绘、调差分析等环节是必要的工作环节，这些环节与工程建设的整体质量有紧密的联系。

通常情况下，工作人员通过工程地质勘查工作，可以得到施工场地地质情况的相关信息，包括水体、岩体等方面的数据参数，还有施工场地环境变化的特点及规律。

在此基础上，结合工程施工的相关标准，制定科学、合理的施工方案。

长期以来，钻探技术始终是工程地质勘查中最重要的技术手段，其主要是针对岩土的内部结构及特性等方面进行分析，且能够快速地得到准确的地层信息，为工程施工方案的制定提供有价值的参考。

2钻探技术的应用要求在对地质项目进行钻探时，由于实际地质条件比较复杂，要结合不同的施工条件，因地制宜地选择地质勘探方式，从而保证在不同的地质条件下，能够更顺利地进行地质钻探工作。

在应用地质钻探技术时，一定要做到精益求精，综合考虑各种环境因素，高效采样。

钻探技术的要求比较高，如岩层的实际采取率不可以低于80%、夹层的整体采取率不得低于60%等。

需要根据实际情况，结合不同的岩土层，制定科学的勘察方案。

如采取适宜的钻探技术、做好地质勘察工作、注意把控钻探速度、采取适合的取土设备等。

同时，还要开展地下水位测试，保证水文地质实验工作有序开展，根据当地水层的位置与水文实验的实际要求，确定钻机的钻进位置。

同时，对不同地质单元的含水层进行处理时，要注意选择不同的钻探方法。

3地质钻探技术应用研究3.1顶驱钻探技术顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS（TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），该技术可以从井架空间上部直接旋转钻杆、钻柱，并沿专用导轨向下送钻、提钻，完成钻柱旋转钻进、循环钻探液、接单根、上卸扣和提下钻开泵扫孔等多种操作的钻探作业装备。

探究工程地质勘察中钻探技术的应用工程地质勘察中，钻探技术是一种重要的地质勘察手段，通过钻探可以获取地下岩土的物理性质、化学成分、地下水情况等信息，从而为工程设计和施工提供可靠的地质资料。

钻探技术在土木工程、矿山工程、水利工程等领域都有广泛的应用，对于保障工程的安全和质量具有重要意义。

本文将探究工程地质勘察中钻探技术的应用，包括钻孔方法、钻进设备、勘察数据分析等方面，并结合实际案例进行分析，旨在全面了解钻探技术在工程地质勘察中的重要作用。

一、钻探技术在工程地质勘察中的重要性1. 获取地下岩土的物理性质通过钻探可以获取地下岩土的物理性质，如岩土的颜色、密度、质地、孔隙率等信息，这些信息对于地质构造和岩土稳定性的评价具有重要的意义。

在公路工程中，岩土的稳定性是影响路基和路基工程的重要因素，而钻探可以获取路基下方岩土层的物理性质，为路基工程的设计和施工提供可靠的地质资料。

3. 获取地下水情况钻探技术在工程地质勘察中的重要性主要体现在获取地下岩土的物理性质、化学成分、地下水情况等方面，为工程设计和施工提供可靠的地质资料，保障工程的安全和质量。

二、钻孔方法钻孔是指在地下进行钻探，取得地层岩土的物理性质、化学成分等信息的过程。

在工程地质勘察中，常用的钻孔方法包括岩心钻探、岩土样品钻探和地下水钻探等。

1. 岩心钻探岩心钻探是通过钻孔设备在地下取得岩石的岩心样品，对样品进行物理性质分析和岩石学鉴定，了解岩石的结构、成分和性质。

岩心钻探通常采用岩心钻机进行，其优点是可以获取地下岩石的连续岩心样品，对于岩石学的研究和岩土工程的设计具有重要意义。

地下水钻探是通过钻孔设备在地下取得地下水的样品，同时测定地下水位和水质，了解地下水的情况和分布。

地下水钻探包括取样、水位测定、水质分析等过程，对于水文地质勘察和水资源评价具有重要意义。

以上所述的钻孔方法是工程地质勘察中常用的钻孔方式，通过这些钻孔方法可以获取地下岩土的不同信息，为工程设计和施工提供有力的地质支持。