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[摘要]复杂地层是地质钻探中的施工难点，其施工的有效性影响决定着后续开采工作的进度。基于这种背景，本文探讨论述了钻探设备、钻探工艺以及冲洗液在复杂地层岩心钻探工作中的作用与影响，介绍了对于各个因素进行治理的方法，仅供相关人士参考。
[关键词]复杂地层 影响因素 钻探设备 三套管绳索取心 冲洗液
[中图分类号] P634 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-11-164-1
1复杂地层
复杂地层指的是在岩心钻探的过程中遇到的钻孔壁不稳定的地层，这类地层对于钻孔设备的伤害性极大，随着国家勘测以及开采作业范围的扩展，复杂地层的钻孔取心技术成为了钻探技术必须克服的难关。
复杂地层可以分为松散破碎地层、水敏性地层以及漏水或者涌水性地层。其中松散破碎地层的代表为胶结性差的砂石以及石灰岩组成的二叠纪岩层；水敏性地层的主要表现为地层的水化松散、剥落或者是膨胀变形；漏水以及涌水类地层具有灰岩破损以及研磨性大的特点，岩层的稳定性差，渗水性强，钻进的过程中时常发生涌水现象。
2复杂地层钻进面临的问题
复杂地层面临的主要问题是取心难，钻进的过程中岩心由于受到多种作用力的影响，会出现局部或者整体的碎裂，而碎裂的岩心则会堵塞岩心管，并且会在岩心管内继续相互摩擦，致使水路受阻；此外，冲洗液的冲击与侵蚀也会影响到岩心的取心率，因为很多复杂地层会出现水化松散、剥落或者是膨胀变形等现象，所以很容易在冲击以及侵蚀的作用下出现软化、散落，连同冲洗液同时受到钻机的搅动，进而在被取出之前，便消蚀殆尽了。因此，解决复杂地层取心难的问题迫在眉睫。
3影响钻进取心的因素
（1）钻探设备的影响
目前，大部分钻孔工作队伍配备的都是立轴式的钻孔机，该种钻机主要的工作动力来自于钻机的机械振动，通过上部钻机的运动带动下面钻杆及岩心管运动，由于机械振动在钻进工作过程中会对岩心造成很大的破坏，进而导致取心率低下。加上经济条件以及技术推广的时间限制，大部分钻孔工作队伍配备的都是立轴式的钻孔机，这就直接导致了钻孔成功的概率小、深度浅，急需引进先进的设备，提高钻孔取芯的成功率。
（2）冲洗液的影响
常规的冲洗液在复杂地层钻进中很难使用，由于冲洗液中水的影响，很容易造成这类地层的松散坍塌、水化膨胀，从而造成取心难的问题；另一方面在漏失严重地层常规的冲洗液无上返，不能携带岩屑，更容易造成孔内事故。所以解决复杂地层用冲洗液至关重要。
4解决办法
（1）采用全液压动力头钻机
这种钻探机在实际使用的过程中需要配合绳索来完成岩心的拿取，其在钻探以及取心方面的优势包括：因为钻杆是在液压式的动力头的夹持下进行工作的，所以其工作过程中的偏失能够得到及时的矫正，进而稳定钻头的振动，在作业的过程中能够很好的保护了孔壁，减少坍塌现象的发生几率；同时由于采用了液压传动的动力方式，极大的减少了钻机的动力传送对于钻头工作稳定性的影响，进而减小了由于机械振动对岩心的破坏，极大的提高了岩心的采取率。
（2）三套管绳索取心技术
图1为三套管绳索取心钻具结构示意图。三套管绳索取心钻进是指钻具具有三层管，即外管、内管以及耦合管（半合管），其取心过程与普通绳索取心技术过程没有差别，只是在内管里设置有有耦合管（半合管），避免了岩心因机械和人为的破坏，能较好的保持其原生结构态，并且能极大的提高取心率。
三套管的式的绳索取芯工具综合了目前的取芯技术的优点，规避了相应技术的缺陷，进而极大的提高钻孔取芯的成功率。三套管式的钻探取芯工具在组成结构方面进行了革新与创造性发展。表现：滑套的总成部分，不仅实现了内管的自由滑动、还在内管的内部增加了单动结构，同时内管也具有了对于水路的隔离作用；此外，将半合管作为了取芯管，并且将长度调整为了一米左右，从而保证了取芯的成功率。
（3）根据地层选择合适的冲洗液
常用的护壁冲洗液有泥浆和无固相冲洗液，泥浆的护壁机理主要是通过泥浆中的粘土由于孔内液柱压力与地层侧压力之间的压差而压滤形成的泥皮；无固相冲洗液主要是靠高分子聚合物吸附胶结护壁，聚合物能够在岩石表面或是深入岩石孔隙内部吸附产生胶结。二者的作用机理不同，应根据不同地层做出选择。
在钻进较松散、胶结性较差的地层和破碎地层时，采用细分散泥浆，配方主要组成为膨润土加分散剂，其中的造浆粘土高度分散，在钻进上述地层时能起到很好的抑制作用，同时这种经过实践摸索配比出来的植物胶综合了泥浆以及无固相冲洗液的优点，不仅能够很好的实现对于孔壁的保护作用，还能够明显的减少冲洗过程中冲洗液对于孔壁的侵蚀效果，加上与三套管工具的配合使用，极大的提高了复杂岩心的钻孔取芯的成功率，解决了实践中的难题。解决了取心难的问题。
5结束语
复杂地层的钻探取心问题由来已久，但是经过了多年的实践摸索以及科研创新，依然没有一种能够完全没有副作用，能够实现100%取心的钻探技术，然而任何事情都不是绝对的，经过设备的合理选配，然后在选出合理的冲洗液体系，从而达到对复杂地层的抑制，取到地下的岩心，以满足地质上的需要。复杂地层难取心是我们现在亟待解决的问题，这需要广大的钻进工作者坚持探索与研究，不断的突破当前的技术难关，相信经过多方的努力，复杂地层的钻孔取心将不再是难题。
参考文献
[1]曾石友.嵩县多金属矿区复杂地层岩心钻探施工综合技术[M].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（11）.
[2]汪涛.云南某矿区复杂地层深孔岩心钻探关键技术应用研究[D].中国地质大学，2012（10）.
[3]郑思光.迁安红山铁矿破碎复杂地层钻探施工技术[M].探矿工程（岩土钻掘工程），2012（08）.
[4]张昊.铁路隧道复杂地层钻探综合治理[M].铁道勘查，2010（02）.
[5]乌效鸣、胡郁乐、贺冰新、蔡记华.钻井液与岩土工程浆液.中国地质大学出版社.
[关键词]复杂地层 影响因素 钻探设备 三套管绳索取心 冲洗液
[中图分类号] P634 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-11-164-1
1复杂地层
复杂地层指的是在岩心钻探的过程中遇到的钻孔壁不稳定的地层，这类地层对于钻孔设备的伤害性极大，随着国家勘测以及开采作业范围的扩展，复杂地层的钻孔取心技术成为了钻探技术必须克服的难关。
复杂地层可以分为松散破碎地层、水敏性地层以及漏水或者涌水性地层。其中松散破碎地层的代表为胶结性差的砂石以及石灰岩组成的二叠纪岩层；水敏性地层的主要表现为地层的水化松散、剥落或者是膨胀变形；漏水以及涌水类地层具有灰岩破损以及研磨性大的特点，岩层的稳定性差，渗水性强，钻进的过程中时常发生涌水现象。
2复杂地层钻进面临的问题
复杂地层面临的主要问题是取心难，钻进的过程中岩心由于受到多种作用力的影响，会出现局部或者整体的碎裂，而碎裂的岩心则会堵塞岩心管，并且会在岩心管内继续相互摩擦，致使水路受阻；此外，冲洗液的冲击与侵蚀也会影响到岩心的取心率，因为很多复杂地层会出现水化松散、剥落或者是膨胀变形等现象，所以很容易在冲击以及侵蚀的作用下出现软化、散落，连同冲洗液同时受到钻机的搅动，进而在被取出之前，便消蚀殆尽了。因此，解决复杂地层取心难的问题迫在眉睫。
3影响钻进取心的因素
（1）钻探设备的影响
目前，大部分钻孔工作队伍配备的都是立轴式的钻孔机，该种钻机主要的工作动力来自于钻机的机械振动，通过上部钻机的运动带动下面钻杆及岩心管运动，由于机械振动在钻进工作过程中会对岩心造成很大的破坏，进而导致取心率低下。加上经济条件以及技术推广的时间限制，大部分钻孔工作队伍配备的都是立轴式的钻孔机，这就直接导致了钻孔成功的概率小、深度浅，急需引进先进的设备，提高钻孔取芯的成功率。
（2）冲洗液的影响
常规的冲洗液在复杂地层钻进中很难使用，由于冲洗液中水的影响，很容易造成这类地层的松散坍塌、水化膨胀，从而造成取心难的问题；另一方面在漏失严重地层常规的冲洗液无上返，不能携带岩屑，更容易造成孔内事故。所以解决复杂地层用冲洗液至关重要。
4解决办法
（1）采用全液压动力头钻机
这种钻探机在实际使用的过程中需要配合绳索来完成岩心的拿取，其在钻探以及取心方面的优势包括：因为钻杆是在液压式的动力头的夹持下进行工作的，所以其工作过程中的偏失能够得到及时的矫正，进而稳定钻头的振动，在作业的过程中能够很好的保护了孔壁，减少坍塌现象的发生几率；同时由于采用了液压传动的动力方式，极大的减少了钻机的动力传送对于钻头工作稳定性的影响，进而减小了由于机械振动对岩心的破坏，极大的提高了岩心的采取率。
（2）三套管绳索取心技术
图1为三套管绳索取心钻具结构示意图。三套管绳索取心钻进是指钻具具有三层管，即外管、内管以及耦合管（半合管），其取心过程与普通绳索取心技术过程没有差别，只是在内管里设置有有耦合管（半合管），避免了岩心因机械和人为的破坏，能较好的保持其原生结构态，并且能极大的提高取心率。
三套管的式的绳索取芯工具综合了目前的取芯技术的优点，规避了相应技术的缺陷，进而极大的提高钻孔取芯的成功率。三套管式的钻探取芯工具在组成结构方面进行了革新与创造性发展。表现：滑套的总成部分，不仅实现了内管的自由滑动、还在内管的内部增加了单动结构，同时内管也具有了对于水路的隔离作用；此外，将半合管作为了取芯管，并且将长度调整为了一米左右，从而保证了取芯的成功率。
（3）根据地层选择合适的冲洗液
常用的护壁冲洗液有泥浆和无固相冲洗液，泥浆的护壁机理主要是通过泥浆中的粘土由于孔内液柱压力与地层侧压力之间的压差而压滤形成的泥皮；无固相冲洗液主要是靠高分子聚合物吸附胶结护壁，聚合物能够在岩石表面或是深入岩石孔隙内部吸附产生胶结。二者的作用机理不同，应根据不同地层做出选择。
在钻进较松散、胶结性较差的地层和破碎地层时，采用细分散泥浆，配方主要组成为膨润土加分散剂，其中的造浆粘土高度分散，在钻进上述地层时能起到很好的抑制作用，同时这种经过实践摸索配比出来的植物胶综合了泥浆以及无固相冲洗液的优点，不仅能够很好的实现对于孔壁的保护作用，还能够明显的减少冲洗过程中冲洗液对于孔壁的侵蚀效果，加上与三套管工具的配合使用，极大的提高了复杂岩心的钻孔取芯的成功率，解决了实践中的难题。解决了取心难的问题。
5结束语
复杂地层的钻探取心问题由来已久，但是经过了多年的实践摸索以及科研创新，依然没有一种能够完全没有副作用，能够实现100%取心的钻探技术，然而任何事情都不是绝对的，经过设备的合理选配，然后在选出合理的冲洗液体系，从而达到对复杂地层的抑制，取到地下的岩心，以满足地质上的需要。复杂地层难取心是我们现在亟待解决的问题，这需要广大的钻进工作者坚持探索与研究，不断的突破当前的技术难关，相信经过多方的努力，复杂地层的钻孔取心将不再是难题。
参考文献
[1]曾石友.嵩县多金属矿区复杂地层岩心钻探施工综合技术[M].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（11）.
[2]汪涛.云南某矿区复杂地层深孔岩心钻探关键技术应用研究[D].中国地质大学，2012（10）.
[3]郑思光.迁安红山铁矿破碎复杂地层钻探施工技术[M].探矿工程（岩土钻掘工程），2012（08）.
[4]张昊.铁路隧道复杂地层钻探综合治理[M].铁道勘查，2010（02）.
[5]乌效鸣、胡郁乐、贺冰新、蔡记华.钻井液与岩土工程浆液.中国地质大学出版社.