浅析钻探工程施工技术设计要求

[摘要]: 科学技术水平的快速发展，使得科技在各个行业得到普遍应用。近些年，随着人们对地下物质的勘探工作的不断加深，钻探工程得到了快速的发展，钻探技术水平也在快速提升。在钻探工程施工过程中的技术要求，是施工顺利进行的根本保证。有了先进的施工技术，不但能够提高施工速度，还能够提高施工质量。本文就钻探工程施工技术设计要求进行简单的阐述和分析，希望能够对钻探工程的施工提供一定的借鉴和指导作用。

[关键词]钻探工程 施工技术 设计

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

随着我国经济的发展，钻探工程施工技术也在不断的改进，所说的钻探工程主要是指利用钻探设备，选择一定的位置由表向里钻入一定的深度，将地壳内的矿样取出，通过一定的分析确定地下矿物质的成分，确定矿藏的种类。也可将作为工程的需要而进行的钻探。随着钻探技术的发展和钻入的深度增加，对相关的设备提出了更高的要求。根据不同的地质条件对钻具的材质、施工工艺都有不同的要求。下面就对相关的施工工艺和相关设备的技术要求进行分析。

二、钻探工程设备的选择

在钻探施工前要根据不同的地质条件、选用的施工方法、钻孔的设计深度、需要钻出的直径等具体情况对工程设备进行选择。在钻探过程中主要使用的设备有钻机、钻塔及拧管机、水泵、搅拌机、动力机、照明发电机等，钻机的选择在钻探过程中最重要，因此，在我们进行钻孔前都要对其进行计算，以便设备的参数能满足钻探工作的需要，达到最佳的经济技术要求。

三、钻孔结构的确定

我们在使用钻探施工前要依据施工条件、地质特点，对钻孔结构进行确定。所谓的钻孔结构就是钻孔本身口径的改变，在钻探过程中每一次换径都伴随着一次钻孔结构的变化，换径越频繁，钻孔的结构变化就越复杂；换径次数越少，钻孔的结构就越简单。换径的次数和当地的地质条件、钻孔深度有直接影响。终孔直径是设计钻孔结构的先决条件，以此为依据根据地层的复杂程度等因素，从下向上推算。影响终孔直径选择的因素是多样的，比如钻头型式、钻进方法、地质要求、钻孔用途、孔内测井仪器和装置的规格、钻机动力容量等。通常情况下，在满足钻进至给定深度和取样的要求下，钻孔直径尽可能小；但在新区上钻或地层复杂的地方上钻，终孔直径宜选大些，以便于在可能发生事故时留有备用口径。

四、冲洗液的选择

目前在钻探过程中使用的冲洗液主要有泥浆、清水、乳状液和空气四种类型。在钻探过程中使用冲洗液主要能起到对孔低的清洗，在钻探过程中冲洗液可以将在钻探过程中产生的矿石粉末进行润湿后带到地表面；对钻头的冷却，在钻探的过程中由于钻头的高速运转，钻头和矿石会产生一定的摩擦，生产大量的热量，冲洗液可以降低钻头的温度；对钻头进行，减少钻具的振动，在钻探过程中冲洗液可以直接作用在钻头和矿石的中间，能起到钻头的作用；同时，冲洗液还能形成泥皮，保护孔壁；输送岩心和传递动力等作用。因此，在钻探过程中对冲洗液的选择就显得十分的重要。

我们在进行钻探工程施工时要根据不同的地质条件和施工工艺选用不同的冲洗液来进行冲洗，一般情况下对于地质比较稳定，矿石结构又相当的致密可以选择使用清水进行冲洗。对于松散、掉块、裂隙或遇水膨胀地层，首选不分散低固相泥浆，也可选淡水泥浆或钙处理泥浆进行冲洗。对于易溶解的矿层（如岩盐等），为保护矿心，防止冲蚀孔壁，应选用盐水泥浆进行冲洗。需要使用金刚石钻进，应选用聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆、乳化泥浆作冲洗液。实际工作当中，大多情况下用清水与不分散低固相泥浆。

五、钻进方法

目前岩心钻探工作中，一般根据各矿区地层岩石力学特性、结构与构造，结合钻探设备与护壁堵漏措施等因素，常采用合金与金刚石分层钻进的方法。一般地，开孔采用合金钻进至完整岩面3至5米，然后扩孔下孔口管隔离上部松散层、覆盖层等不稳定地层，然后改用金刚石钻进至终孔。

1、合金钻头

合金钻进是靠固定在钻头体上的硬质合金来破碎岩石的，而各种岩石都具有一定的强度和研磨性，钻进时钻头上受力也很复杂，因此，所使用的硬质合金应具有如下性能：

1.1、硬度大且耐磨性强。便于钻头能有效地切入或压入岩石，并能抵抗岩石对硬质合金的磨蚀作用。

1.2、抗弯强度大且韧性好。便于能承受破碎岩石过程中各种变化的负荷而不至于崩刃和碎裂。

1.3、热硬性好而导热性高。钻进中孔底会产生很高的温度，因此要求较高的热硬性，而且在冲洗液中易于释放热量。

1.4、成型性好，容易镶焊在钻头体上。地质勘探用的硬质合金主要是钨钴合金，这类合金其性能满足上述要求。

1.5、合金钻进的技术参数主要包括钻压、转速和冲洗液量。它们对钻进效率、钻孔质量、磨料消耗、施工安全等直接有关系。在操作过程中，应根据岩石的物理机械性质、钻头结构、钻探设备和钻具的可能性以及钻孔质量要求等条件来合理掌握，并通过实践当中进行修正、总结出适合矿区的最优钻进技术参数。

2、金刚石钻进

2.1、金刚石钻头

在这里我们要了解和掌握金刚石钻头的组成、类型和规格及其结构等知识，才能在进行设计或审查设计时对矿区所选择使用的钻头是否合理做出一个评价。

钻头的组成：由三个部分组成，即金刚石、胎体、钻头体。

金刚石：分底刃、边刃、侧刃金刚石。底刃用于克取岩石，要选择晶形较好的金刚石；边刃主要用于克取岩石并要保内外径。因此要选择质量最好的金刚石；侧刃仅用于保内外径，可选择较次质量的金刚石。

胎体：是钻头底部包镶金刚石的一圈假合金，采用粉末冶金法或电镀法制成各种需要的形状，用来包镶金刚石颗粒并牢固地与钻头体焊接在一起。胎体部分开有水口，供冲洗液流通之用。金刚石钻头胎体硬度一般在HRC20―50之间，要根据矿区岩性研磨性、破碎程度等因素来合理选择钻头胎体硬度。

钻头体：钻头钢体部分，用中碳钢制作，上部车有丝扣，用来与扩孔器连接。

2.2、金刚石钻进的优点：与其它方法相比具有如下优点：在钻探过程汇总钻进效率高；钻孔质量好；在钻探过程中事故少；劳动强度低；钻探成本比较低；钻探的应用范围比较广。因此，目前大多数固体矿产勘探、水文工程地质勘探以及石油天然气勘探中广泛应用金刚石钻进技术。

2.3金刚石钻进技术参数

在正确选择金刚石钻头的情况下，金刚石钻进效率取决于钻进规程参数的合理调节，即钻头轴向载荷、钻头转速和冲洗液量。许多可变因素对规程参数均有直接影响，如岩石物理机械性质、钻头类型、钻孔直径和深度、所用设备与钻具等。金刚石钻进所采用的是以高转速为主体的钻进规程，转速参数的变化影响钻进效果非常明显。评价所选择的钻进规程的合理性，主要是根据钻速、钻头进尺和单位进尺金刚石的消耗量（克拉/米），其中以单位进尺金刚石消耗量和钻头进尺尤为重要。在实际工作中应结合以下的分别论述根据矿区地层岩性特点和选择的设备、孔径和深度等因素，综合选定出自己所在矿区施工的技术参数范围，而不是盲目在设计中套用规程参数。

六、结束语

随着科学技术的不断进步和生活水平的不断提高，人们对地下矿藏的需求量在不断的增加，这就需要我们不断的对钻探工程施工技术进行研究，以便能达到更深的钻探需要，减少在钻探工程施工过程中各种事故的产生。在钻探工程施工过程中我们可以不断采用新的设备、技术和工艺对整个钻探过程进行详细的计算和控制，做到钻探工作的准确性，提高钻探的工作的效率，为钻探工作的发展奠定基础。

参考文献：

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