深孔复杂地层钻进泥浆技术

223复杂地层深孔钻探孔内事故处理与预防研究分析刘虹志四川省能源地质调查研究所，四川　成都　６１００００摘 要：随着对矿产资源需求的增加，矿产资源勘探逐渐向更深更复杂的地层发展。

复杂地层深部钻探存在许多难点，孔内事故预处理是其中的重要关键技术之一，为降低深孔钻探孔内事故发生率，在施工过程中做好事故预防，本文分析常见深孔孔内事故特点，针对坍塌卡钻、压差／粘吸卡钻和缩径卡钻三种情况进行了形成原因、卡点原因及事故处理应对措施，重点分析了井漏和坍塌两重孔内事故，以及孔内事故的预防措施。

关键词：复杂地层；深部钻探；孔内事故；处理预防中图分类号：Ｐ６３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２４）０２－０２２３－３Research and Analysis on accident treatment and Prevention of Deep-hole drilling in complex formationLIU Hong-zhiＳｉｃｈｕａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００００，ＣｈｉｎａAbstract:　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，　ｍｉｎｅｒａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｏ　ｄｅｅｐｅｒ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｓｔｒａｔａ．　Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ　ｉｎ　ｄｅｅｐ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｓｔｒａｔａ，　ａｎｄ　ｉｎ－ｈｏｌｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ｏｆ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｉｎ　ｄｅｅｐ－ｈｏｌｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏｍｍｏｎ　ｄｅｅｐ－ｈｏｌｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ，　ａｎｄ　ｃａｒｒｉｅｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，　ｓｔｉｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｃａｓｅｓ　ｏｆ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｓｔｉｃｋｉｎｇ，　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　／　ｓｕｃｔｉｏｎ　ｓｔｉｃｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉａｍｅｔｅｒ－ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ　ｓｔｉｃｋｉｎｇ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｏｕｂｌｅ　ｈｏｌｅｓ　ｏｆ　ｗｅｌｌ　ｌｅａｋａｇｅ　ａｎｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ，　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．Keywords: Ｃｏｍｐｌｅｘ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；　ｄｅｅｐ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ；　ｉｎ－ｈｏｌｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ；　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－１１作者简介：刘虹志，男，生于１９９０年，四川遂宁人，本科，工程师，研究方向：岩土钻掘工程（钻探工程）。

盾构法隧道径向深孔注浆施工工法盾构法隧道径向深孔注浆施工工法是一种针对地下环境复杂或存在边坚软交替地层的隧道施工方法。

该工法结合盾构机和深孔注浆技术，通过盾构机在土层中推进，同时进行真空抽吸和地层注浆，以提高土体强度和减小沉降，确保隧道施工的安全和稳定。

一、前言随着城市发展和交通网络的需要，地下隧道建设成为现代城市建设中重要的组成部分。

然而，在现实工程中，往往会遇到地质条件复杂、土层强度差异大等问题。

为了解决这些问题，盾构法隧道径向深孔注浆施工工法应运而生。

二、工法特点该工法的主要特点是采用盾构机进行推进和注浆过程的同步进行。

盾构机通过盾构面管片和推力平衡系统保证推进的稳定性，同时通过真空吸附装置进行土层的抽吸处理，使土体松软，便于推进。

在推进过程中，根据地质情况和隧道结构要求，通过深孔注浆技术进行地层的注浆加固，提高土体的强度和稳定性。

三、适应范围盾构法隧道径向深孔注浆施工工法适用于地下环境复杂、地质条件差异大的隧道施工。

特别适用于软弱地层、沉积地质、砂质黏土地层等，可以有效解决地质条件不利于隧道稳定施工的问题。

四、工艺原理该工法的工艺原理是通过盾构机的推进和深孔注浆技术的应用，来达到隧道的稳定施工和地层的加固目的。

具体来说，盾构机在推进过程中，通过真空抽吸装置将土体松软，减小推进阻力，同时进行地层注浆，提高土体的强度和稳定性。

通过施工工法与实际工程之间的具体分析和解释，让读者了解该工法的理论依据和实际应用。

五、施工工艺该工法的施工过程主要分为盾构机推进、真空抽吸、深孔注浆等几个阶段。

在盾构机推进过程中，根据地质报告和设计要求，合理调节推进参数，保证盾构机的稳定和推进效果。

同时，采用真空抽吸装置对土体进行抽吸处理，减小土体阻力，便于推进。

在推进过程中，根据实际地质情况进行深孔注浆，提高地层的强度和稳定性。

六、劳动组织针对盾构法隧道径向深孔注浆施工工法，需要合理组织施工人员，确保施工现场的安全和效率。

关于复杂地层钻进技术的探讨摘要：采矿工作在露天或地下采场。

劳动量大，工作条件差，安全性差，不易实现综合机械化和自动化，故需特别重视改善劳动保护和环境条件。

在地质条件复杂、地层破碎的矿区，存在一些勘探难题，采用贯通式潜孔锤反循环连续取芯(样)钻进技术进行探矿施工，取得了良好的效果。

该方法具有钻进效率高、岩矿样采取率高、钻孔质量好等优点，有效地解决了破碎漏失地层的钻孔问题。

关键词：复杂地层；钻进技术；探矿abstract: mining jobs in the open air and underground mining. labour is big, bad working conditions, poor safety, not easy to realize comprehensive mechanized and automation, reason need to pay special attention to improve labor protection and environmental conditions. in the complex geological conditions, the strata broken mining area, there are some exploration problem, the breakthrough type dth hammer reverse circulation continuous core (sample) drilling technology prospecting construction, and have achieved good effect. this method has high drilling efficiency, rock ore samples taken rate is high, drilling quality advantages, which can effectively solve the problem of the mall broken strata drilling.keywords: complex formation; drilling technology;prospecting中图分类号：tu74文献标识码：a文章编号：近年来随着生产规模的逐年扩大，原有的地质勘探资料勘查网度稀，可靠性差，工程揭露矿体与地质详勘阶段探明矿体存在较大差别，已不能有效地指导生产。

收稿日期:2006-01-06　基金项目:中国地质调查局2003年地质调查实施项目“西部复杂条件下综合钻探技术研究与示范”(编号:20023000066)　作者简介:孙建华(1962-),男(汉族),山东人,中国地质科学院勘探技术研究所教授级高级工程师,探矿工程专业,从事勘探技术研究工作,河北省廊坊市金光道77号,(0316)2096185,sunjianhua@cniet .com 。

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术研究孙建华,张永勤,赵海涛,刘秀美(中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊065000)摘　要:研究开发成功的S Q 系列高强度绳索取心钻杆首次采用了薄壁钻杆内镦粗技术。

同时,通过优化接头螺纹参数,改进钻杆接头热处理和表面处理工艺,简化钻具结构等措施,使绳索取心钻杆强度提高40%以上,使用寿命明显增加,钻具冲洗液过流阻力大幅降低。

钻杆可以采用垫叉和扳叉拧卸。

在地质条件复杂的勘探区试验示范,取得了良好的应用效果。

关键词:绳索取心;钻杆镦粗;螺纹优化;复杂地层;示范推广中图分类号:P634.5 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2006)05-0046-05Research on D eep Hole W i re L i n e Core dr illi n g Tech .i n Co m pli ca ted Stra tu m /SUN J ian 2hua,ZHAN G Yong 2qin,ZHAO Hai 2tao,L I U X iu 2m ei (The I nstitute of Exp l orati on Techniques,C AGS,Langfang Hebei 065000,China )Abstract:I nner up setting technol ogy for thin wall drilling p i pes was used in Series S Q high strength wire line drilling p i pes .The strength of drilling p i pes was increased 40%by op ti m izing j oint thread parameters,i m p r oving heat treat m ent and surface treat m ent techniques and si m p lifying structure .The life of the drilling p i pes was obvi ously increased .The p res 2sure dr op thr ough the drilling p i pes was decreased .A good result was gained in comp licated geol ogy conditi ons .Key words:wire line coring;drilling pi pe up setting;tread op ti m izati on;co mplicated stratu m;de monstrati on and popularizati on1　概述我国西部地区地质调查钻探工程钻遇地层复杂,钻探工作量分散,施工区域偏远,钻探施工技术难度很大。

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。

五、钻进中遇复杂地层的护孔堵漏技术读者对象：探矿技术人员、钻机机班长完稿时间:2008年8月21日提示:豫西地区的蚀变破碎带型金矿，地层十分复杂,在这类地层中钻进，坍塌、掉块、漏失、甚至严重漏失、岩矿心难采，时而可见.由于孔壁不稳定，常出现卡、埋钻事故。

若不及时治理,就可能造成事故频繁发生，或处理时间过长,或导致钻孔报废。

不少机班长往往存在侥幸心理，不能及时治理，造成孔内隐患.近年在机械岩心钻探工程施工管理中，多次发现，不止一个矿区，不止一个钻孔,发生孔内事故后，有的处理月余，有的中途移孔，在复杂地层中基本没有不出现孔内事故的钻机.本文为河南省地矿局第三地质探矿队原总工程师刘江（教授级高工），在豫西复杂地层中多年指导岩心钻探工程施工的实践总结,意在为机班长、技术人员提供一整套钻进中遇复杂地层时的护孔堵漏技术方法,仅供参考。

前言:豫西地区的蚀变破碎带型金矿，地层十分复杂，主要表现为：岩石可钻性级别高、研磨性强、节理裂隙发育、坍塌漏失严重、岩矿石破碎、软硬互层等.如：洛宁上宫金矿、虎沟金矿、干树金矿、吉家洼金矿,嵩县庙岭金矿、萑香洼金矿、柿树底金矿、龙潭沟金矿，栾川北岭金矿，三门峡崤山金矿。

还有爆发角砾岩型金矿，如：嵩县店房金矿、祁雨沟金矿等，也属这类地层。

其它矿种,同样存在这类地层。

在这类地层中钻进，坍塌、掉块、漏失、甚至严重漏失、岩矿心难采，时而可见。

由于孔壁不稳定，常出现卡、埋钻事故。

遇到这类地层若不及时治理,就可能造成一个事故接一个事故，或处理事故时间过长，或导致钻孔报废。

不少机班长往往存在侥幸心理，不能及时治理，造成孔内隐患。

近年在机械岩心钻探工程施工管理中,多次发现,不止一个矿区,不止一个钻孔,发生孔内事故后，有的处理月余，有的中途移孔,也有的中途撤离,在复杂地层中基本没有不出现孔内事故的钻机.为此,本文特为机班长,提供在钻进中遇复杂地层时的护孔堵漏技术方法，仅供参考。

一.复杂地层中应选择好钻孔结构(一）采用大于常规口径两级的口径开孔如果你机台的常规口径为φ75㎜的绳取（或φ76㎜普双），开孔口径最好采用φ110㎜,见到基岩下入φ108㎜的孔口套管,不要见岩心稍完整就下入孔口套管。

深井钻探施工技术在煤田勘查中的应用摘要:随着我国经济的飞速发展各种能源短缺问题也逐渐显现出来了,煤炭作为基本能源的一种在日常生活中使用的量是非常巨大的。

如何勘探开采大量的煤来满足生产需要一直是人们关注的问题。

深井钻探技术施工技术近年来在煤田的勘探中得到了广泛的应用,本文就这一问题展开相关探讨研究。

关键词:深井钻探施工技术煤田勘查作为开采石油、煤田等重要能源的一种手段,深井钻探技术在进行深层的地下资源的勘探中发挥着重要的作用。

随着能源储备问题的日益突出,人们把目标转向了挖掘深层地质下的能源来满足需求问题,这就离不开深井钻探技术的支持。

深井钻探技术主要用来取得地下深层矿物资源并且依据现获得的矿产信息来推断矿物储量从而更好的进行地下矿物资源的开采利用。

自工业革命开始,全世界对矿物和金属的需求就呈爆发式增长,各国家对开采矿物和金属的投资在逐年增加,开采钻探技术也逐渐取得了进步。

1 深井钻探技术的发展现状从80年代开始我国开始借鉴苏联模式,在钻探技术方面进步比较慢。

钻进的周期比较长而且使用的单井钻头数量较多。

由于技术的限制,在深井勘探的煤矿资源的数量非常有限,严重阻碍了生产发展的进步。

近20年来,我国从各国引进先进的钻探技术,借鉴国外成熟的技术背景开始研发属于自己的特色产品,逐步投入生产实践,使深井钻探技术得到明显提高。

在90年代深井钻探的成本非常高,不算科研成本和技术引进成本之外6000 m深的深井钻探成本高达五千万元以上。

近些年以来,深井钻探技术在国内外都取得了较好的发展。

在国外尤其是一些发达国家地区,主要采用岩心钻探方法进行钻探,包括三牙轮钻进、金刚石回转钻进以及气动潜孔锤钻进,使用较多的取芯方法是反循环取芯及绳索取芯。

钻机采用全液压动力头长行程的跟进,钻进动力都非常强大。

在近几年,我国的钻探技术也取得了一些进步和成绩。

形成了具有先进水平的硬岩深井科学钻探技术,包括扩孔钻进技术、泥浆技术、井斜控制技术和硬岩深井取芯钻进技术。

长距离复杂地层水平钻进敷设管道的泥浆技术戴斌【摘要】In long distance pipeline laying, to meet needs of complexstrataof Ganjiang River in Nanchang city, Jiangxi province, scientific grouting parameters design which highlights the values of shear force, viscidity, and fluid loss, has been applied to acquire effective mud formula, and it has been verified to be effective by application.%针对江西南昌赣江的松散破碎与强水敏性复杂地层，在进行长距离水平定向钻进敷设管道时，采用科学的泥浆参数设计，重点分析和确定切力、黏度与失水量的取值，以此获得合理有效的泥浆配方。

经工程应用，验证该技术行之有效。

【期刊名称】《上海煤气》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P1-3)【关键词】复杂地层;钻进;泥浆切力【作者】戴斌【作者单位】上海煤气第二管线工程有限公司【正文语种】中文0 引言由上海煤气第二管线工程有限公司承建的江西南昌英雄大桥段赣江穿越工程是南昌市天然气利用工程(引进川气东输气源)关键控制性工程。

工程采用直径508 mm直缝双面埋弧焊钢管，穿越总长度1 374 m。

工程穿越近千米的主区段为中风化泥质粉砂岩及中风化砂砾岩，地层复杂多变，工程地质性质较差。

施工中极易发生沉砂、缩径、垮孔、埋钻和抱管等负面情况，严重时会导致恶性的工程事故。

对此，在工程设计与实施中必须采用先进高效的钻井泥浆技术，以防垮塌、防水敏为主，同时兼顾减阻和润滑。

我们紧密依据本工程的地质条件和岩土性质，通过科学的分析与计算并结合针对性的实验与测试，合理确定泥浆的切力、黏度和密度，严格限制泥浆的失水量，为本次长距离复杂地层大型穿越工程的泥浆配制拟定出关键的性能指标，从而研发出行之有效的泥浆体系。

钻探施工技术如何在复杂地层运用对于岩石软硬程度不一、岩石层较为繁杂、产状较陡的钻探施工区域，在实际的钻探过程中较容易出现钻孔弯曲的现象，这不单降低了钻孔的质量，更严重时会使得钻孔报废。

所以，加大有关复杂地层使用钻探技术的探究力度，提高钻探施工技术，提高施工质量，减少施工成本，增大寻找矿的成果。

标签：复杂地层钻探施工技术1钻探施工方式与机械的选择1.1钻进方式的挑选根据《岩心钻探规程》，依据岩石的硬度将岩石划分为四种类别十二种可钻性等级：软、中硬、硬、坚硬，其分别对应可钻性为1～3级、4～6级、7～9级、10～12级，而依据岩石的研磨性将其划分为三种类型：弱研磨性、中研磨性、强研磨性，依据岩石的完整度将其划分为三种类别：完整、较完整、破碎。

而钻探人员在实际的钻探过程中可以依据当前地层岩石的具体特征，例如研磨性、硬度等，来挑选钻进的方式，具体的挑选方式如下：1～6级以及一些7级的岩石可以选择硬质合金、金刚石、复合片进行钻进过程，4～12级的岩石则可以选择使用金刚石回转来实施钻进工作，6～8级的岩石可以选择使用硬质合金冲击回转技术来进行钻进工作，而至于6～12级的岩石就可以选择使用金刚石冲击回转技术来实施钻进工作。

认真谨慎地选择钻进方式、严格按照相关规程的规定实施工作是确保钻探技术在复杂地层得到运用且提高钻探效果的基本条件。

1.2钻孔构造的挑选使用众所周知，钻孔的基本构造以及恰当的挑选使用过程会关系到钻探过程工作效率的高低与钻探项目成本投入的多少，特别是对于在复杂地层中所开展的钻探施工项目，所以应当尽可能地参考当前施工地形地质的具体情况、钻孔的深度、终孔直径、所选择的钻进方式、钻探的机器设备、护孔方案，进而科学恰当地挑选开孔的直径、套管的相关程序等钻探内容。

按照以往的钻探经验，对于复杂地层实施钻探施工项目应当选择1.3钻探过程所使用的机械设备的挑选在实际的钻探施工过程中，应当按照当前施工的钻孔规定深度、所选用的钻孔方式、地表岩层的具体情况等因素，科学恰当地挑选钻探过程所运用到的机械设备，而且应该尽可能使用电动机或者动力机的机械设备。