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摘要：在开展地质钻探作业时，如果地层结构比较复杂，受到地层应力复杂、稳定性较差、人为、设备和管理等各个方面的因素，导致出现掉块、坍塌、卡钻和埋钻等问题概率的增加，降低钻孔成孔率以及钻探作业效率。甚至会引发较为严重的孔内安全事故，威胁作业人员生命安全。因此在钻探作业时，应分析复杂地层的结构性质，总结可能会引发安全问题或安全事故的各种影响因素，制定和实施相应的安全风险防范措施，保障钻探作业安全和高效、高质量开展。
关键词：复杂地层;钻探;安全影响因素;防范措施
分类号：P634.8
一、引言
在开展钻探作业时容易遇到复杂地层问题而降低钻探效率，这是由于复杂地层中存在地层松软、地质构造复杂等问题，在钻探作业中容易出现坍塌、埋钻和卡钻等问题，影響钻探作业安全性。因此在复杂地层中开展钻探作业时，应结合具体的地层结构性质以及安全影响因素，研究和落实相应的安全风险防范措施。
二、复杂地层结构性质分析
在钻探作业时遇到的复杂地质情况主要有两种，一种时在复杂地质构造影响下出现的破碎性复杂地层问题，比如在受到地质构造运动时产生的张力、拉力、剪力和挤压力等作用的影响，容易导致地层裂缝或者断层问题，还会由于岩石岩层的硬度过高而造成脆性比较大，导致形成复杂破碎地层问题。另外一种则是由于受到风力侵蚀、雨水冲击等外来地质因素改变了岩石性质，导致其更加松散且胶结情况变差，出现了风蚀地层、冲积层以及洪积层等复杂地层。这些复杂地层的承载力较低且稳定性较差，容易导致钻探作业时由于滚动现象而导致较多的切削面，这就会降低破岩效率，增加钻探作业中出现卡钻、垮孔、掉块等事故概率。还会由于其渗透性较强而导致冲洗液渗漏或涌水等问题。
三、复杂地层钻探安全影响因素
总结在复杂地层结构中开展钻探作业时容易引发安全问题的影响因素，一是地应力因素。由于复杂地层的结构限制，加之受到所用施工技术工艺的影响，容易在钻探作业中出现断层问题，表现出隆起和断裂等各种复杂的地质构造形式，这也会产生不同的地应力而增加钻探作业难度。容易由于钻孔设置不当，如果在断层或地应力集中的位置设置就会导致钻孔直径萎缩、套管断裂或孔壁坍塌等问题。
二是稳定性因素由于复杂地质结构存在较大的结构差异性，尤其是针对砂岩和泥岩等问题，则容易遭遇水之后出现膨胀问题或者出现泥沙的流动问题，会对低层稳定性造成影响而导致钻探作业中的变形、钻孔堵塞、卡钻等问题。
三是设备因素。钻探作用中会用到各种类型的专用钻机等设备，如果所应用钻机类型具有较差的技术工艺、较低的转速和较小的扭矩等问题而影响钻探作业效率，还会由于规格上的问题而难以适应大直径的钻探作业，容易由于坍塌物逐渐堆积而造成钻具弯曲、变形问题，或者在钻探深度增加时导致压力增加，造成设备振动加剧而损坏钻壁等问题。
四是冲洗液因素。常用的冲洗液为水，随着钻探深度的增加会降低供水系统的供水效果，难以彻底冲洗钻机。加上供水总量和水压的降低，难以随着钻探工作灵活调整冲洗工作而影响排粉效果，这就会增加出现钻头被泥沙堵塞以及钻杆无法移动等问题的概率。
五是排粉因素。钻探作业中排粉的主要方式为清水静压冲洗的方式，此种方法在实际应用中的排粉效果一般，容易由于控制不当而造成钻头阻塞问题。尤其是随着钻探深度的增加而增加排粉难度，也会由于钻机负荷的增加而降低钻进效率和速度。甚至会在出现 停水、停电等突发问题时导致钻孔底部堆积较多的岩粉而导致钻探难度的增加，同时也增加埋钻事故概率。
六是人为因素。人为操作失误和监管不严等也是引发安全事故的主要因素，这是由于钻探作业中所使用的人员专业水平偏低且缺乏工作经验，对现场监管工作不够重视，存在监管不严的问题，增加了现场操作不规范行为的发生概率以及安全事故的发生概率。
四、复杂地层钻探安全危险防范措施
针对上述问题和安全影响因素，在复杂地层中开展钻探作业时为了确保安全，首先应该合理优化钻孔结构。通常设置钻孔直径比设计直径略大一级，便于在事故发生时进行处理。如果此复杂地层中的孔壁结构稳定性良好，则可以将钻机套管结构从一级升级为三级来提升钻探作业安全性。
其次应合理选择和控制钻探设备。结合施工要求和环境选择高度合适且便于运输、安装和拆卸的钻探设备，保证其适合复杂地层环境，具有较高的质量，便于提升成孔率。目前比较常用的就是全液压动力头式液压钻机，其灵活性和可变性良好，能够适应复杂地层等施工作业要求。
再次是合理选择供液设备。在准确预估钻探工作岩粉排量的同时，确保所选择的供液设备能够满足相应的压力和供水量等要求，且可以结合实际情况进行灵活调整。比如通过自动化供液设备的应用，可以结合液体压力来自动调节冲洗液排量、供水量和水压等。
最后是完善钻探管理机制。为了保障复杂地层钻探作业安全性，需要提高对此安全管理工作的重视，分析复杂地层结构特点，针对具体要求来制定管理制度，明确具体岗位的责任，同时要加大人员培训力度，加强现场安全巡检和监督检查工作，及时发现安全隐患并及时排除。
五、结语
在复杂地层结构中，由于地层结构性质比较复杂多变，在钻探作业中容易引发各种问题，同时由于监管不严等各种因素而导致安全事故，威胁作业人员生命安全。为此就需要针对影响复杂地层钻探作业安全性的因素，从钻孔结构优化、钻探设备和供液设备选择与控制、钻探管理机制完善等方面加以管控来保证此钻探作业的安全性。
参考文献：
[1] 姚宁平， 王毅， 姚亚峰，等. 我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展[J]. 煤田地质与勘探， 2020， v.48;No.278（02）：5-11.
[2] 陈俊任. 钻探施工技术在复杂地层中的应用[J]. 智能城市， 2020， v.6;No.96（23）：149-150.
[3] 宋文. 复杂地层钻探安全影响因素与防范对策[J]. 中国石油和化工标准与质量， 2020， v.40;No.526（20）：29-31.
（中煤浙江地质集团有限公司，浙江 杭州 310021）
关键词：复杂地层;钻探;安全影响因素;防范措施
分类号：P634.8
一、引言
在开展钻探作业时容易遇到复杂地层问题而降低钻探效率，这是由于复杂地层中存在地层松软、地质构造复杂等问题，在钻探作业中容易出现坍塌、埋钻和卡钻等问题，影響钻探作业安全性。因此在复杂地层中开展钻探作业时，应结合具体的地层结构性质以及安全影响因素，研究和落实相应的安全风险防范措施。
二、复杂地层结构性质分析
在钻探作业时遇到的复杂地质情况主要有两种，一种时在复杂地质构造影响下出现的破碎性复杂地层问题，比如在受到地质构造运动时产生的张力、拉力、剪力和挤压力等作用的影响，容易导致地层裂缝或者断层问题，还会由于岩石岩层的硬度过高而造成脆性比较大，导致形成复杂破碎地层问题。另外一种则是由于受到风力侵蚀、雨水冲击等外来地质因素改变了岩石性质，导致其更加松散且胶结情况变差，出现了风蚀地层、冲积层以及洪积层等复杂地层。这些复杂地层的承载力较低且稳定性较差，容易导致钻探作业时由于滚动现象而导致较多的切削面，这就会降低破岩效率，增加钻探作业中出现卡钻、垮孔、掉块等事故概率。还会由于其渗透性较强而导致冲洗液渗漏或涌水等问题。
三、复杂地层钻探安全影响因素
总结在复杂地层结构中开展钻探作业时容易引发安全问题的影响因素，一是地应力因素。由于复杂地层的结构限制，加之受到所用施工技术工艺的影响，容易在钻探作业中出现断层问题，表现出隆起和断裂等各种复杂的地质构造形式，这也会产生不同的地应力而增加钻探作业难度。容易由于钻孔设置不当，如果在断层或地应力集中的位置设置就会导致钻孔直径萎缩、套管断裂或孔壁坍塌等问题。
二是稳定性因素由于复杂地质结构存在较大的结构差异性，尤其是针对砂岩和泥岩等问题，则容易遭遇水之后出现膨胀问题或者出现泥沙的流动问题，会对低层稳定性造成影响而导致钻探作业中的变形、钻孔堵塞、卡钻等问题。
三是设备因素。钻探作用中会用到各种类型的专用钻机等设备，如果所应用钻机类型具有较差的技术工艺、较低的转速和较小的扭矩等问题而影响钻探作业效率，还会由于规格上的问题而难以适应大直径的钻探作业，容易由于坍塌物逐渐堆积而造成钻具弯曲、变形问题，或者在钻探深度增加时导致压力增加，造成设备振动加剧而损坏钻壁等问题。
四是冲洗液因素。常用的冲洗液为水，随着钻探深度的增加会降低供水系统的供水效果，难以彻底冲洗钻机。加上供水总量和水压的降低，难以随着钻探工作灵活调整冲洗工作而影响排粉效果，这就会增加出现钻头被泥沙堵塞以及钻杆无法移动等问题的概率。
五是排粉因素。钻探作业中排粉的主要方式为清水静压冲洗的方式，此种方法在实际应用中的排粉效果一般，容易由于控制不当而造成钻头阻塞问题。尤其是随着钻探深度的增加而增加排粉难度，也会由于钻机负荷的增加而降低钻进效率和速度。甚至会在出现 停水、停电等突发问题时导致钻孔底部堆积较多的岩粉而导致钻探难度的增加，同时也增加埋钻事故概率。
六是人为因素。人为操作失误和监管不严等也是引发安全事故的主要因素，这是由于钻探作业中所使用的人员专业水平偏低且缺乏工作经验，对现场监管工作不够重视，存在监管不严的问题，增加了现场操作不规范行为的发生概率以及安全事故的发生概率。
四、复杂地层钻探安全危险防范措施
针对上述问题和安全影响因素，在复杂地层中开展钻探作业时为了确保安全，首先应该合理优化钻孔结构。通常设置钻孔直径比设计直径略大一级，便于在事故发生时进行处理。如果此复杂地层中的孔壁结构稳定性良好，则可以将钻机套管结构从一级升级为三级来提升钻探作业安全性。
其次应合理选择和控制钻探设备。结合施工要求和环境选择高度合适且便于运输、安装和拆卸的钻探设备，保证其适合复杂地层环境，具有较高的质量，便于提升成孔率。目前比较常用的就是全液压动力头式液压钻机，其灵活性和可变性良好，能够适应复杂地层等施工作业要求。
再次是合理选择供液设备。在准确预估钻探工作岩粉排量的同时，确保所选择的供液设备能够满足相应的压力和供水量等要求，且可以结合实际情况进行灵活调整。比如通过自动化供液设备的应用，可以结合液体压力来自动调节冲洗液排量、供水量和水压等。
最后是完善钻探管理机制。为了保障复杂地层钻探作业安全性，需要提高对此安全管理工作的重视，分析复杂地层结构特点，针对具体要求来制定管理制度，明确具体岗位的责任，同时要加大人员培训力度，加强现场安全巡检和监督检查工作，及时发现安全隐患并及时排除。
五、结语
在复杂地层结构中，由于地层结构性质比较复杂多变，在钻探作业中容易引发各种问题，同时由于监管不严等各种因素而导致安全事故，威胁作业人员生命安全。为此就需要针对影响复杂地层钻探作业安全性的因素，从钻孔结构优化、钻探设备和供液设备选择与控制、钻探管理机制完善等方面加以管控来保证此钻探作业的安全性。
参考文献：
[1] 姚宁平， 王毅， 姚亚峰，等. 我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展[J]. 煤田地质与勘探， 2020， v.48;No.278（02）：5-11.
[2] 陈俊任. 钻探施工技术在复杂地层中的应用[J]. 智能城市， 2020， v.6;No.96（23）：149-150.
[3] 宋文. 复杂地层钻探安全影响因素与防范对策[J]. 中国石油和化工标准与质量， 2020， v.40;No.526（20）：29-31.
（中煤浙江地质集团有限公司，浙江 杭州 310021）