楊文軒

（河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊(duì)，河北 滄州 061000）

地質(zhì)鉆井技術(shù)是目前為止開(kāi)采井下能源的主要手段，但是由于鉆井施工中都以花崗巖片麻巖等一些礦石為主，這些礦石的硬度都比較大施工都比較的困難，并且施工的環(huán)境溫度都比較高，鉆井的深度通常會(huì)超過(guò)兩千米。施工的過(guò)程中就對(duì)技術(shù)的要求非常高，在任何環(huán)節(jié)都不能出現(xiàn)問(wèn)題，如果出現(xiàn)了問(wèn)題，就會(huì)造成非常重大的損失，并且造成施工無(wú)法正常進(jìn)行，所以說(shuō)，針對(duì)這種固體礦產(chǎn)鉆井施工的關(guān)鍵技術(shù)研究有著非常重要的研究意義。在本文中，我們將針對(duì)幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)技術(shù)的研究與分析。

1 鉆井穩(wěn)定控制技術(shù)

1.1 地層失去穩(wěn)定性的因素

固體礦產(chǎn)深鉆施工過(guò)程中，其井壁的穩(wěn)定性受著許許多多因素的影響。在這些人在這些因素的影響下，可能對(duì)于施工造成許多的困難，所以說(shuō)我們要將地層的穩(wěn)定性控制在一定范圍內(nèi)。我們就要控制好這些影響地層穩(wěn)定性的因素。鉆井時(shí)地層的穩(wěn)定性主要還是受到溫度的影響，還有就是壓力和礦石的受力情況影響，所以說(shuō)我們要從傳熱學(xué)，力學(xué)等來(lái)研究地層的穩(wěn)定性，因?yàn)榇嬖谥邷馗邏旱沫h(huán)境下，我們還要關(guān)注溫度與壓力的變化，我們還考慮到溫度和水的滲透作用下，地質(zhì)礦物的力學(xué)特性可能會(huì)對(duì)地層的穩(wěn)定性造成一定的影響。所以我們要觀察鉆探區(qū)域的地層情況，還有相關(guān)的位移場(chǎng)的變化，總結(jié)出其中的規(guī)律來(lái)，在施工中運(yùn)用好的控制技術(shù)來(lái)控制這些格律，在一定的范圍內(nèi)，使施工的過(guò)程中更加的安全，也更加的穩(wěn)定。我們要找到非常合適的鉆井技術(shù)來(lái)提高地層的穩(wěn)定性。

1.2 有關(guān)鉆井穩(wěn)定技術(shù)的相關(guān)介紹

鉆井穩(wěn)定控制技術(shù)在固體礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)會(huì)發(fā)生一定程度的變化，導(dǎo)致開(kāi)采區(qū)域滲透壓變化應(yīng)力實(shí)際值發(fā)生變化，影響井壁的穩(wěn)定性，例如，在鉆井和裸眼階段，由于井筒周圍地層的拉伸和壓縮強(qiáng)度在高溫環(huán)境下遇到地下水，強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)特性會(huì)降低小，鉆井過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定程度的熱破裂導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)，甚至鉆孔區(qū)域整體失穩(wěn)，造成嚴(yán)重的鉆后破壞情況；在鉆進(jìn)過(guò)程中，由于鉆孔區(qū)域地層整體隨時(shí)間推移由于各種力場(chǎng)的影響，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定的流變變形，從而減小鉆孔直徑套管不斷減少，然后套管承受的擠壓力不斷增加，導(dǎo)致直接損壞出現(xiàn)不良或縮頸問(wèn)題的可能性增加等。為了防止出現(xiàn)上述問(wèn)題，在具體施工過(guò)程中，需要將鉆孔地層與埋深壓差結(jié)合起來(lái)在不同的前提下；在適宜溫度情況下，蠕變應(yīng)力閾值為4000埋深在5km之間，荷載應(yīng)力為100MPa～125MPa；鉆孔圍巖流變破壞條件應(yīng)滿足5km～6km的應(yīng)力有針對(duì)性地從三個(gè)方面進(jìn)行控制：埋深和溫度在500度至600度之間控制和預(yù)防，以確保鉆孔區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性。

1.3 有關(guān)鉆井技術(shù)應(yīng)用時(shí)要注意的相關(guān)影響因素

在鉆井技術(shù)時(shí)我們要注意相關(guān)的影響因素，以便鉆井技術(shù)發(fā)揮到它最優(yōu)的價(jià)值。在技術(shù)施工的同時(shí)，我們要多注意掩體方面的變化，例如我的演技可能會(huì)中途破裂，我們要對(duì)其進(jìn)行緊急處理，防止防止技術(shù)對(duì)于其他礦體的破壞，或者說(shuō)降低整個(gè)礦體的穩(wěn)定性，對(duì)機(jī)器造成損害，或者造成施工中斷降低施工效率，這都是其中存在的問(wèn)題。并且在溫度方面我們要控制好相關(guān)的因素，防止溫度過(guò)高對(duì)于鉆井技術(shù)的影響過(guò)大。使鉆井技術(shù)不能很好的得以發(fā)揮。還有就是壓力方面，因?yàn)閺纳系较碌膲毫χ饾u增大，所以說(shuō)我們要注意底層穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力，不能過(guò)大造成系統(tǒng)的技術(shù)的損壞，所以，對(duì)于整個(gè)鉆進(jìn)技術(shù)造成了影響，所以說(shuō)我們要在許多方面都要注意，不能盲目使用。

2 破巖技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

2.1 破巖鉆井技術(shù)的介紹

在現(xiàn)階段的破巖破巖鉆井技術(shù)方面，包括沖擊破礦技術(shù)，切削技術(shù)，使用兩者結(jié)合的破巖技術(shù)為第三種破巖破巖鉆井技術(shù)。前者通常適用于比較脆的，堅(jiān)硬的礦石之中，就比如在開(kāi)破巖鉆井山，或者開(kāi)挖礦井巷道的時(shí)候都會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，但是在高溫地層進(jìn)行施工的過(guò)程中，因?yàn)榈V石的物理性質(zhì)會(huì)受溫度的影響發(fā)生改變，所以說(shuō)能量的沖擊傳輸不能有效地傳遞，特別就是在熱破裂的裂縫環(huán)境中，這樣會(huì)使鉆井的速度嚴(yán)重下降，并且還有可能出現(xiàn)停工的現(xiàn)象出現(xiàn)，這都會(huì)影響施工的各方面速率。還有就是在應(yīng)用切削的技術(shù)時(shí)，如果保持鉆壓不變，則周圍井壁的溫度與切的速度之間，還有就是轉(zhuǎn)速與速度之間，都會(huì)有著明顯的正相關(guān)。在溫度和轉(zhuǎn)速都相同的時(shí)候，和速度之間則表示轉(zhuǎn)速越大速度越快?？梢?jiàn)，這種技術(shù)在溫度高或者熱破壞比較嚴(yán)重的延時(shí)環(huán)境中應(yīng)用的效果就會(huì)比較理想。因?yàn)樗鼘?duì)于溫度和壓都有折著正相關(guān)性。

在三種破巖破巖鉆井技術(shù)的對(duì)比之中。通常溫度比較低的時(shí)候，就應(yīng)用第一種技術(shù)，如果溫度比較高，而且就是環(huán)境比較復(fù)雜，就用第二種技術(shù)，如果溫度在第一種和第二種之間的時(shí)候，我們就用第三種技術(shù)，就比如說(shuō)在西藏地區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)采中，整體的工作環(huán)境溫度在一定范圍內(nèi)，我們考慮到它的溫度在90度左右，所以說(shuō)我們要進(jìn)行沖擊波破巖技術(shù)為主的進(jìn)行施工質(zhì)量，可以更好的保證施工的效率。

2.2 應(yīng)用破巖鉆井技術(shù)時(shí)需注意的相關(guān)事項(xiàng)

同時(shí)，在采用破巖破巖鉆井技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)鉆頭的保護(hù)。以硬質(zhì)礦層為施工對(duì)象，金剛石片鉆頭通常很貴。合理使用泥漿冷卻設(shè)備，降低井下溫度。合理應(yīng)用預(yù)防噴射器等，以防止過(guò)熱蒸汽落在鉆頭上損壞；合理應(yīng)用氣舉反循環(huán)鉆井等先進(jìn)鉆井技術(shù)。結(jié)合的鉆井液技術(shù)和圍巖穩(wěn)定技術(shù)等可以達(dá)到本實(shí)用新型可結(jié)合施工實(shí)踐靈活選擇。

在破巖鉆井技術(shù)的應(yīng)用方面，需要注意許許多多的因素，就比如在選擇破巖破巖鉆井技術(shù)的時(shí)候，我們要依據(jù)外界的環(huán)境，礦石的種類來(lái)選擇相關(guān)的破巖方法，如果方法使用的當(dāng)時(shí)則會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果出現(xiàn)，所以，我們要認(rèn)真勘測(cè)地形，選擇正確的方式來(lái)進(jìn)行破礦作業(yè)，選擇正確的破巖鉆井技術(shù)不僅可以提高工程的工作效率，還可以更加安全地完成項(xiàng)目。所以說(shuō)在破巖鉆井技術(shù)應(yīng)用方面，我們要根據(jù)相關(guān)的環(huán)境因素和相關(guān)的技術(shù)因素來(lái)選擇好的開(kāi)采技術(shù)，應(yīng)用在各種施工的工程之中。所以說(shuō)，我們要了解科研技術(shù)之中的每一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，從而找到突破口更好的研究開(kāi)采技術(shù)，并且更好的應(yīng)用在每一的破巖工作中，這樣我們才能有一個(gè)好的研究成果。

3 關(guān)于鉆井液技術(shù)的相關(guān)研究

3.1 關(guān)于鉆井液技術(shù)介紹

因?yàn)樵撱@井液具有富集巖屑、穩(wěn)定巖壁、平衡地層壓力的優(yōu)點(diǎn)具有延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，實(shí)現(xiàn)液力傳動(dòng)的功能施工過(guò)程中應(yīng)靈活采用高溫高壓鉆孔，本階段采用鉆孔鉆井液主要包括磺甲基單寧、磺甲基單寧提取物、磺化苯乙烯馬來(lái)酸酸酐共聚物等高溫降粘劑；磺甲基褐煤、磺甲基酚醛樹(shù)脂水解聚丙烯腈等高溫降濾失劑；磺化鉆井液和聚磺酸鹽鉆井液等耐高溫鉆井液體系 ，在具體配置過(guò)程中，鉆井液應(yīng)密度計(jì)算準(zhǔn)確，因此可以有效地處理熱應(yīng)力和地應(yīng)力平衡，并注意高溫過(guò)濾的合理控制，以確保井筒的穩(wěn)定性穩(wěn)定性在使用鉆井液時(shí)，應(yīng)自覺(jué)防止其損壞井壁滲漏。此外，在使用過(guò)程中應(yīng)注意鉆井液的安全性可以進(jìn)行有效的維護(hù)，確保其功能的充分發(fā)揮。例如，渝北地區(qū)在固體礦產(chǎn)中進(jìn)行礦山鉆探工程施工過(guò)程中，需要考慮其地基結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工中發(fā)現(xiàn)大量的造泥、崩塌石目前，井漏或卡鉆的可能性很大。結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行磺化處理鉆井液使用合理，效果顯著。

3.2 高溫處理劑

3.2.1 抗高溫降黏擠

在鉆井中，需要有相應(yīng)的鉆井液來(lái)支持鉆井工作。首先就是抗高溫的將降黏劑，因?yàn)樵邴}水和飽和鹽水的鉆井中，它會(huì)造成一定的粘性，有粘性以后會(huì)造成鉆井的運(yùn)行不暢，會(huì)出現(xiàn)一定的故障，造成相應(yīng)的損失，所以我們要用化學(xué)試劑來(lái)調(diào)整鉆井中的專業(yè)形態(tài)，主要的抗黏劑就是硫化丹寧。生于在各種水基鉆井液中，當(dāng)作降黏劑來(lái)進(jìn)行使用。它的抗溫效果最高可達(dá)到200℃。它的PH值在11左右。還有一種就是硫化栲膠，它的抗溫可以達(dá)到180°，它的性能與上一種基本相似，可作為12種的替代品。還有一種就是一種聚合物。叫做硫化苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物，這種物質(zhì)的抗溫可以達(dá)到230°，它在許多領(lǐng)域都運(yùn)用的比較廣泛，但是他有一個(gè)缺點(diǎn)，就是成本較高，但是許多企業(yè)由于需要的抗溫效果比較嚴(yán)格，所以都選擇使用此類設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行使用。

3.2.2 抗高溫的降濾失劑

這種東西可以抵抗高溫，可以保證鉆井的使用壽命延長(zhǎng)，在神光中減少不應(yīng)當(dāng)?shù)哪p和高溫對(duì)串行帶來(lái)的影響。其中，硫化合酶就是一種抗高溫的降粘劑，它它同時(shí)也是抗高溫的降濾失器，它可以抵抗高溫220℃。是非常好用的一種抗高溫降濾的試劑。還有一種就是硫化酚醛樹(shù)脂，它可以在更高的溫度下不會(huì)出現(xiàn)降化，并且它的抗鹽析能力特別的強(qiáng)，可以有效的防止鉆井中被鹽析，并且保證了鉆井的工作環(huán)境良好。在我們國(guó)家通常使用的還有硫化木脂素磺甲基酚醛樹(shù)脂等一系列其他的聚合物，因?yàn)檫@些更適用于我們國(guó)家的研制環(huán)境和溫度環(huán)境，并且他們的造假比較廉價(jià)且實(shí)用，可有效地用于我國(guó)的生產(chǎn)企業(yè)。

3.3 鉆井液實(shí)驗(yàn)與穩(wěn)定性影響

鉆井液實(shí)驗(yàn)主要是做了一種試劑和抗鹽降失水劑的配合使用一下的情況分析。結(jié)果表明了，鹽水鉆井液具有非常好的高溫的穩(wěn)定性，它可以達(dá)到高溫的要做你的要求，并且可以有效地對(duì)鉆井實(shí)施實(shí)行保護(hù)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要就還是驗(yàn)證了設(shè)計(jì)對(duì)于高溫鉆井的效果。

鉆井液在對(duì)礦山鉆探地層的穩(wěn)定性有一定的影響作用。在鉆井液到到達(dá)層底的這個(gè)過(guò)程會(huì)被加熱，但它的溫度要低于達(dá)到目的層的溫度，在實(shí)際的這種低層的條件下，鉆頂?shù)倪^(guò)程中井壁會(huì)給鉆井液起到一個(gè)冷卻的作用，但是由于精辟中物質(zhì)各式各樣會(huì)有許多性質(zhì)不一樣的東西出現(xiàn)，所以可能造成輕微的影響。從而使鉆井液的功能下降。面對(duì)這些影響，我們也提出了應(yīng)對(duì)措施，就比如在鉆將也的平臺(tái)同時(shí)，要計(jì)算好鉆井液的密度，并且計(jì)算好受熱的范圍，將鉆井液的流失量控制好控制在一定的范圍內(nèi)，減小液體向圍巖的滲透，并且保證整個(gè)井的完整性與穩(wěn)定性，這樣就可以更好地利用鉆井液來(lái)方便施工，給施工帶來(lái)相應(yīng)的便利。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)礦產(chǎn)資源開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)特征，經(jīng)深入研究后我們可以發(fā)現(xiàn)，要根據(jù)實(shí)際情況選用適合固體礦產(chǎn)開(kāi)采施工的關(guān)鍵技術(shù)，我們得到了以下的結(jié)論。根據(jù)我們國(guó)家不同區(qū)域礦產(chǎn)資源賦存特征，我們提出了固體礦產(chǎn)鉆井施工的關(guān)鍵技術(shù)。