江苏省地质矿产局第一地质大队江苏南京210041
摘要：矿产勘察钻探是获取地质资料的重要手段。随着相关技术的发展，矿产勘察钻探的深度及孔径日益提高。我国地质条件具有较强的复杂性，矿产勘察钻探的事故概率相对较大，事故种类较多且复杂性较强。因此，有必要对矿产勘察钻探中不同地层钻进方式进行分析。本文简述了矿产勘察钻探的含义，浅析了矿产勘察钻探中不同地层的钻进方式，以期为我国矿产勘察钻探的相关工作提供借鉴。
关键词：矿井勘察；钻探；地层钻进
前言：当前，我国对于矿产资源种类、矿产质量以及矿产开发途径的相关要求日益提高，矿产勘察钻探技术得到了广泛应用。对于当前部分矿产勘察项目钻探，诸如干热岩资源勘察钻探项目等，其钻探深度已达2000米—3000米，其孔口径已达91mm—122mm。
一、矿产勘察钻探概述
矿产勘察钻探技术，是对地下实物资料进行获取，并以此为参考依据，查明某地区矿产的各类实际状况，诸如矿产品种、具体分布位置、实际储量等。通常，矿产勘察钻探施工，要在施工过程中，将钻探岩心提取作为材料，供项目后期测试化验使用。在实际钻探施工中，钻具及钻头在钻孔孔底以圆圈环状将岩石破碎，并将柱状岩心保留在了孔底的中心位置。因此，又将该技术称之为岩心钻探[1]。
二、矿产勘察钻探中不同地层钻进方式
1、松散破碎地层钻进
松散破碎地层，通常位于第四纪地层上部，该地层缺乏良好的稳定性，且相对于一般岩层，其强度较差，矿产勘察钻探在对该地层进行钻进时，极易导致孔漏、卡钻等事故，甚至引发塌孔，对矿产勘察钻探施工进度及施工质量造成了严重的不良影响[2]。
对于松散破碎地层进行钻进，要注意采用有针对性的工艺方式实施钻进，并实现对护壁保护的有效加强。对松散地层选择适当的钻进方式，要综合考虑包括钻具、钻头、钻进工艺在内的诸多因素的影响。通常，对松散破碎地层进行钻进，可采用单管硬质合金取心钻头、阶梯式金刚石复合片钻头以及双粒并排式金刚石复合片钻头等。对于不同种类的松散破碎地层，要选择适应该类地层的钻头。对于松散破碎地层，可采用螺旋钻、班加钻以及振动钻等进行取心钻探。当前，谐振钻是一种新型钻头，对松散破碎地层钻进中的使用，能有效降低钻探成本及施工扰动。另外，对于松散破碎地层的钻进，通常可采用套管护壁法、水泥封堵法以及钻井液护壁法等加强护壁保护。当前，最常用的护壁方法是泥浆护壁。采用泥浆护壁法，要确保各项泥浆性能参数良好，使用密度、粘度较低的高分散性泥浆，能实现对孔壁稳定性的有效保障和钻进效率的大幅度提高，且能有效避免钻杆内壁出现结垢。
2、溶洞地层钻进
溶洞地层大多具有松散破碎的地层结构，且溶洞遍布，位于河谷阶地的溶洞地层有砂砾石覆盖。对溶洞地层进行钻进，要深入考察溶洞填充物的实际状况以及溶洞的具体尺寸，合理选择溶洞处理方法[3]。常用的溶洞处理方法包括抛填法、护筒跟进法以及根管钻进法等。当前，在矿产勘查钻探钻进施工中，对于溶洞，普遍采用以下处理方法：预先将片石回填入孔中，或者将水玻璃灌注入孔中实施固结，再对冲击钻进的方法进行采用。该钻进方法对于尺寸较小的溶洞，或者是以硬塑状砂土以及粘性土为主要充填物的溶洞具有良好的效果，但对于穿越大尺寸溶洞或者是充填物呈流动状的溶洞难以取得良好的处理效果，且极易引发涌浆。对于涌浆问题，可在不清孔的情况下，预先将细石硅回填入孔中实施固结，再进行钻进。另外，要加强护孔堵漏，有效保障钻进的正常进行。通常，可采用套管进行护孔，并对水泥浆液进行配合使用。在使用套管时，要注意防止套管弯曲形变，有效避免套管折断。
3、坚硬打滑岩层钻进
对于呈现出显著的坚硬致密特征，且缺乏较强研磨性的地层实施勘探钻进施工时，极易发生钻头打滑，严重影响钻进效率。通常将此类地层称之为坚硬打滑岩层。坚硬打滑岩层通常具有较大的岩石硬度，且石英含量较高，其结构致密而研磨性较弱[3]。对于坚硬打滑岩层进行钻进，可采用以下方法进行处理：（1）人工出刃法。采用该法对部分坚硬打滑岩层进行勘探钻进施工，通常能取得较为良好的钻进效果，但人工出刃法要求操作人员具备较高的操作技术水平。（2）软胎体钻头法。该法要求以地层硬度以及研磨性、致密度等为根据对金刚石钻头胎体进行适当软化。（3）异形唇面钻头法。该法要求钻头唇面具备较多的自由面，减少和岩石的直接接触面积，并实现对比压的有效提高，并有效提高破碎岩石的工作效率。（4）弱包镶金刚石钻头法。该法是对钻头胎体合金内金刚石颗粒的内包镶牢固程度进行减弱，使金刚石颗粒从钻头胎体中更易脱落。
4、易斜地层钻进
在矿产勘查钻探的钻进施工中，钻头的实际钻进轨道难免偏离理论轨道，发生孔斜。当孔斜严重时，就会导致孔斜事故。孔斜的影响因素较多，诸如人工操作以及施工器械因素等。另外，当所钻进的地层呈现出较为显著的倾斜特征，或者该地层的非均质性较强时，钻头会产生受力失衡，进而导致孔斜事故的发生。钻孔倾斜会对矿产勘察钻探施工产生严重的危害性影响，导致地质材料缺乏真实性、钻杆折断以及钻孔坍塌等。易斜地层通常具有产状倾斜的特点，且呈现层理、节理发育，可钻性较高。对于易斜地层进行钻进，要有效防止钻孔弯曲。具体可从以下两方面着手：（1）对勘探线方向进行科学设计，尽量保持垂直地层走向。（2）充分利用钻孔自然弯曲规律对钻孔孔段曲线进行科学设计，有效保障其达到预定位置。采用上述方法，可实现钻孔质量的有效提高。通过科学准确的设计，无需对其他防斜纠斜技术措施进行采用，即可有效保障钻进质量，且能实现钻进效率的大幅度提高。同时，为进一步改善钻进效果，可在钻进施工中采用一般工艺措施进行辅助。另外，可采取相关技术措施，加强对钻孔弯曲的有效控制。常用的技术措施包括：（1）对粗径钻具刚度进行有效增加，并实施双管钻进。（2）采用扶正器以及轴向导正器等有效增强钻具稳定性。
结语
综上所述，在矿产勘察钻探中，对于不同地层，诸如松散破碎地层、溶洞地层、坚硬打滑地层以及易斜地层等进行钻进，要采取有针对性的钻进方式，有效避免复杂地层对矿产勘察钻探施工进度及施工质量的不良影响，为正常钻进提供有效保障，并实现钻进效率的有效提高。
参考文献
[1]贾文忠.矿产勘察钻探中不同地层钻进方式分析[J].中国资源综合利用,2017,35(4):53-56.
[2]孙丙伦,陈师逊,陶士先.复杂地层深孔钻探泥浆护壁技术探讨与实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,35(5):13-15.
[3]肖涛.岩土工程勘察中钻探工艺的选取分析[J].大科技,2015(36).