| 标题 | 绳索取芯钻探技术在石墨矿层的应用 |
| 范文 | 刘飞+朱何文+张志文 摘 要：随着绳索取芯钻探技术的逐渐完善和发展，绳索取芯技术钻探在各种地质条件下得以开发和利用。本文对绳索取芯技术特点进行介绍，以清潭石墨矿区为例，进行了矿层的特点介绍、钻探设备选用、确定钻孔结构和钻孔护壁具体措施。 关键词：绳索取芯钻探；石墨矿层；技术；施工技术应用 中图分类号：TD853 文献标识码：A 0.引言 通過钻取岩心的方法探明地层的情况是地质勘探中常用的方法。通过取芯分析可以根据样本的各种资料和特征来估计确定矿产或者油气资源的结构以及储量。这也是勘探技术中比较可靠的一种方法。近年来随着技术的进步和工业化成本的需要，发展低成本可靠的钻探技术已经成了行业内的共识，绳索取芯钻探技术以其不可替代的优点逐渐得以发展。这种钻探技术较其他普通钻探技术的优势巨大，尤其是在应对地层情况复杂的区块，其钻探效率高、钻探质量好、成本可控、事故率低。操作绳索取芯技术的工作人员应对技术进行全面的了解掌握后再进行施工作业，保障钻探工程的顺利进行。 1.绳索取芯技术简介 在我国高速发展的几十年以来，能源逐渐成了发展的瓶颈，因此深部找矿等项目受到了国家层面的重视。随着这些项目的增加，之前的老式钻探设备和机具无法达到钻探施工的情况下，绳索取芯技术的需求开始不断增大，绳索取芯技术也受到了前所未有的青睐和发展。目前这种优越的钻探技术广泛应用于煤田、金属和非金属找矿等领域，在这些领域的矿产资源探寻进程中扮演着极其重要的角色。 1.1 绳索取芯技术的优点 绳索取芯技术之所以发展得这么迅速，与其自身工艺不可取代的优点直接相关。其主要优点有： （1）绳索取芯技术在施工过程中操作人员的劳动强度低 随着社会的发展和进步，单位人工成本的价格越来越高，为了降低整个作业的施工成本，减少现场人员数量、降低现场操作人员的劳动强度在钻井施工作业中已经成为一种趋势。在传统的钻井作业中人力资源浪费现象非常明显，绳索取芯技术通过优先选用不提钻或者少提钻的钻进方式钻进，大大地降低了现场工作人员的劳动强度和人员用量，一般情况下2～3人就能完成绳索取芯技术的钻探工作。 （2）绳索取芯技术的钻进效率高 绳索取芯技术通过优先选用不提钻或者少提钻的钻进方式钻进，节约了其他条件的时间成本和繁重的劳动作业，节约时间效果明显，随着设计钻孔深度的增加这种节约时间的优势会更明显。 （3）绳索取芯技术在钻进过程中孔内事故率低 在地质勘探钻井过程中，钻杆在这一过程中同样扮演了非常重要的角色。通常的钻进是依靠钻杆提供相应的压力和扭矩使得钻头磨削地层来完成，一般钻杆的长度为3m，通过螺纹连接加长的方式，普通钻进过程中需要反复地提升和反复的拧卸，一方面浪费了时间，另一方面还加大了螺纹的磨损，进而使得钻杆损坏加剧，导致事故率上升。 （4）绳索取芯技术在钻进过程中降低了施工成本 由于绳索取芯技术在钻进过程中时间利用率高、使用工作人员少、孔壁坍塌掉块事故发生率低、钻具使用寿命长等特点决定了其经济效果优于普通钻进技术，尤其是在钻孔设计深度大、地层情况复杂情况下经济效益明显。 2.钻探设备选用 在钻探取芯过程中，不同施工设备的选择对施工的顺利进行有极为重大的影响。绳索取芯技术的钻探设备和相关机具的选择主要有以下几点： （1）综合考虑勘探区域的地层条件和钻机的性能以及钻探的预算经济成本和时间成本，选择合适的钻机。 （2）在相同的施工条件和钻机条件下，优选不提钻取岩芯或者是提钻次数相对少的方法，这样的钻探设备和机具应通过严格的工艺论证，同时结合前人的现场经验来确定。不提钻或者提钻少的方式可以减少升钻下钻的时间，节约钻探的时间成本和相关设备的租赁费用。这种技术在业内有钻速高、钻头寿命长、时间利率高，工人劳动强度低的好评。在这种“三高一低”的优点下，绳索取心钻杆较其他普通钻杆更安全更可靠。 （3）在钻探设备和相关机具的选择时，应充分考虑孔壁稳定性和冲洗液正常循环，在这两个重要前提下才可以进行相关的钻探设备和机具的选择。 3.确定钻孔结构 钻孔结构的确定在任何钻探取芯工程中都很重要，同样的这种结构的确定在绳索取芯技术中也扮演着最重要的角色。现场和设计阶段的相关工作人员首先应根据之前勘测的地层剖面图以及钻孔的深度来进行结构的初步合理选择。其次设计阶段的相关工作人员应进一步地根据设计施工具体地点的地层条件特点进一步优化钻孔结构。综合考虑在施工过程中套管的使用对工艺的影响情况来优选确定钻孔的结构。通过严格的论证后再最终确定钻孔的结构，来确保实际操过程中绳索取芯技术在石墨矿层中少出或者不出问题。 4.钻孔护壁 4.1 地质概况 大地构造位置处于青峰-襄樊-广济大断裂的北部边缘。区域上以襄-广断裂为界，以北属秦岭褶皱系，以南属扬子准地台。本区处于秦岭褶皱系之南秦岭-淮阳褶皱带（Ⅱ2）大狼山复背斜（Ⅱ23）之应山褶皱束（Ⅱ23-1）南部。在115m～164m处为含石墨绢云钠长片岩、（含）石墨石英二云片岩、碳质石英二云片岩、含石墨碳泥质板岩。当遇到该层位时钻井液可能会水化而引起井壁缩径、坍塌。 4.2 冲洗液性能参数 冲洗液比重 1.08g/ L、黏度为 29s 左右；其pH 值为9；失水量小于 8mL；含石墨绢云钠长片岩岩样浸泡数天仍不分散；冲洗液的泥皮质量具有韧、滑、薄特点；流动性和润滑性较好。 4.3 现场冲洗液调节方案 （1）现场冲洗液管理。泥浆技术员和搅拌人员交接班应清楚明了；技术员不得擅自改动配方；如果新浆、返浆误差过大应立即调整，认真做好泥浆班报表的填写，有重大情况须请示泥浆负责人。 （2）浆液的维护处理方案。 ①建立性能工艺满足实际生产的循环系统，要求坡度小于1°，配备25L的沉淀池，循环槽中间设挡板3 处；每 2～3回次需要对循环系统进行除砂和清槽作业。 ②对黏度变化大于 5s 情况对返浆重配处理。 ③返浆含砂量大情况应合理提高PHP的用量，如果处理后结果不理想可以一次性换掉孔内含砂重的浆液。 结语 绳索取芯技术湖北省枣阳清潭石墨矿层中应用，效果明显，为国家节约了勘探开发的成本。绳索取芯技术的主要优点有：施工过程中操作人员的劳动强度低、钻进效率高、孔内事故率低、钻进过程中降低了施工成本等。绳索取芯技术主要缺点有：钻具结构一般较为复杂，总体强度低；国内对于绳索取芯技术在高频率压下没有相关成型标准，构件需要定制没有设计标准件，同时国内对于绳索取芯技术在高频率压下液动锤内部的精细部件容易失灵。 随着相关技术的进步和发展，绳索取芯技术将会在地质勘查中扮演越来越重要的角色。 参考文献 [1]张明明，卢成云，邱顺兵，等.绳索取芯钻进技术在水电工程中的应用[J].西部探矿工程，2014，8（15）：23-27. [2]王有东.绳索取心钻进技术在煤田勘探超深孔施工中的应用[J].中国煤炭地质，2016，4（25）：11-15. [3]杭程，彭典珠，丁春山，等.绳索取芯液动潜孔锤在岩芯钻探施工中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013，40（2）：36-38. [4]陈显，韩栋材.绳索取芯液动潜孔锤钻进技术在利比亚邦山铁矿详查中的应用与探索[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013，40（2）：44-46. |
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