地質(zhì)巖心鉆探中空氣泡沫鉆進技術(shù)的應用

張世元，郭海超，祁召軍

（青海省第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810000）

空氣泡沫鉆進技術(shù)屬于多工藝空氣鉆井技術(shù)的一種，在石油鉆探、地質(zhì)巖心鉆探領(lǐng)域中得到廣泛應用，能夠保證提升鉆探效率。由于我國社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求量不斷增加，礦產(chǎn)資源勘察工作已經(jīng)引起人們的關(guān)注，為了保證空氣泡沫鉆進技術(shù)在地質(zhì)巖心鉆探中得到更好的應用，本文主要分析空氣泡沫鉆進技術(shù)的應用要點，為地質(zhì)巖心勘探人員提供更加精確的勘察數(shù)據(jù)，促進我國鉆探行業(yè)的快速的發(fā)展。

1 地質(zhì)巖心鉆探中應用空氣泡沫鉆進技術(shù)的重要性

在地質(zhì)巖心鉆探中，合理運用空氣泡沫鉆進技術(shù)至關(guān)重要，能夠有效降低地質(zhì)巖心鉆探成本，提升地質(zhì)巖心的總體鉆探效率。想要保證空氣泡沫鉆進技術(shù)在地質(zhì)巖心鉆探中得到更好的應用，操作人員在實際工作當中，要結(jié)合地表灌注系統(tǒng)的運行情況，不斷改進原油的鉆進方法，在保證地質(zhì)巖心鉆探質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，有效提升地表灌注系統(tǒng)的運行效率，保證地質(zhì)巖心鉆探工作得以順利開展。除此之外，將空氣泡沫鉆進技術(shù)應用到地質(zhì)巖心鉆探中，能夠為操作人員提供更加精確的鉆探數(shù)據(jù)，減輕操作人員的工作壓力，進一步提升地質(zhì)巖心鉆探效果。與傳統(tǒng)的沖洗鉆進技術(shù)相比，空氣泡沫鉆進技術(shù)的操作流程更加簡單，鉆進設(shè)備的平均運行速度能夠提高0.98-1.62倍，地質(zhì)巖心的采取率能夠提高15%左右，對巖心的污染特別小。在鉆進的過程中，由于空氣泡沫鉆桿長度較短，會降低鉆桿斷裂事故的發(fā)生[1]。

2 空氣泡沫鉆進技術(shù)特點

（1）提升鉆井速度。在應用空氣泡沫鉆進技術(shù)的過程中，能夠有效提升鉆井速度。由于泡沫介質(zhì)的密度較低，鉆孔內(nèi)部的壓力比較小，能夠減少孔內(nèi)漏洞現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證鉆井速度得到有效提升。如果該地區(qū)地層結(jié)構(gòu)比較復雜，對地層的沖刷作用力較大，運用空氣泡沫鉆進技術(shù)，能夠保證地質(zhì)巖心鉆井孔壁結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。另外，由于巖體顆粒外表已經(jīng)被空氣泡沫包裹住，能夠在巖體顆粒表面形成良好的保護膜，提升巖體結(jié)構(gòu)的可靠性，減少泥包現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）護壁能力較強。與干空氣鉆進技術(shù)相比，空氣泡沫鉆進技術(shù)的操作流程更加簡單。例如，在含水層中，運用空氣泡沫鉆進技術(shù)，能夠有效避免巖粉包鉆頭現(xiàn)象的發(fā)生，由于鉆頭部位的壓力比較大，泡沫流動過程中，溶液的親水端能夠有效吸附巖粉，保證巖粉更好的吸附到鉆頭中。此外，將空氣泡沫鉆進技術(shù)應用到地質(zhì)巖心鉆探過程當中，能夠有效提升護壁的穩(wěn)定性，當空氣泡沫的流動速度比較低時，對孔壁的沖刷作用較小，保證泡沫能夠更好的吸附到孔壁表面。

（3）經(jīng)濟效益較好。通過合理運用空氣泡沫鉆進技術(shù)，能夠節(jié)省一定的運輸成本，保證水資源得到合理利用。由于空氣泡沫的消耗量較少，具有重復回收利用的特點，能夠減少原材料的浪費，對周圍環(huán)境的污染較小。在應用空氣泡沫鉆進技術(shù)的過程中，對操作人員的要求較低，保證地質(zhì)資源評估工作得以順利進行。伴隨科學技術(shù)的不斷進步，空氣泡沫鉆進技術(shù)也在不斷改進，能夠有效縮短施工時間，具有良好的經(jīng)濟效益[2]。

3 空氣泡沫鉆進技術(shù)在地質(zhì)巖心鉆探中的應用要點

3.1 科學配置泡沫劑

研究表明，通過科學配置泡沫劑，能夠保證空氣泡沫鉆進技術(shù)在地質(zhì)巖心鉆探中得到合理利用。在選擇泡沫劑的過程中，操作人員要結(jié)合泡沫劑的發(fā)泡性能，合理選擇泡沫劑。研究表明，ADF-3泡沫劑的穩(wěn)定性較好，發(fā)泡能力特別強，具有良好的水溶性能。泡沫劑的添加比例在3‰到4‰之間，在1t水添加4kg的ADF-3泡沫劑，并進行合理攪拌，保證泡沫劑的化學性質(zhì)更加穩(wěn)定[3]。另外，操作人員還要合理選擇空氣泡沫鉆進設(shè)備，PB-30型泡沫泵的壓力為3MPa，排量為40L/min。

在孔口密封處，科學安裝密封導流裝置，結(jié)合144＊144方鉆桿的使用情況，嚴格控制鉆孔直徑。在選擇空壓機的過程中，操作人員要結(jié)合高壓空氣管路的運行情況，將無縫鋼管與鋼絲編織膠管進行有效連接。

3.2 合理控制轉(zhuǎn)速

對于地質(zhì)巖心鉆探人員來講，在應用空氣泡沫鉆進技術(shù)的過程中，要合理控制鉆機的轉(zhuǎn)速與功率，有效提升鉆桿強度，保證鉆具更加穩(wěn)定。一般情況下，鉆具體積小，管道外部的泡沫體系更加穩(wěn)定。如果該地區(qū)的地質(zhì)巖心鉆探難度較大，操作人員要結(jié)合孔壁結(jié)構(gòu)特點，合理選擇鉆具型號，有效提升鉆具的運行效率。在巖石鉆進過程中，操作人員可以適當提高鉆具的運行速度，但是，鉆具的最大運行速度不宜超過800r/min，如果鉆具的運行速率超過800r/min，很容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

通過合理控制鉆具的轉(zhuǎn)速，能夠保證地質(zhì)巖心鉆探質(zhì)量，減少坍塌事故的發(fā)生。在鉆壓過程中，為了保證鉆頭能夠更好的擊碎巖石，操作人員要根據(jù)地層結(jié)構(gòu)特點，合理控制鉆具速度，并適當減小鉆壓，有效提升地質(zhì)巖心鉆探效率。當該地區(qū)的巖石研磨性比較小時，操作人員則需要合理加大鉆壓，提升地質(zhì)巖心鉆探效果。

在選擇空壓機的過程中，操作人員要結(jié)合空氣泡沫的排量，保證地質(zhì)巖心鉆進效率得到更好的提升。如果該地區(qū)的鉆孔深度較大，操作人員要結(jié)合空壓機的運行情況，并根據(jù)孔內(nèi)靜液柱高度，不斷調(diào)整空氣泡沫鉆進速度，保證地質(zhì)巖心鉆探工作得以順利進行。

3.3 空氣泡沫鉆進技術(shù)的發(fā)展方向

為了保證空氣泡沫鉆進技術(shù)能夠更好的發(fā)展，研究人員要不斷完善灌注系統(tǒng)，并將地表管道進行有效匯總，保證管道內(nèi)部的空氣與泡沫液混合均勻，進一步提升泡沫系統(tǒng)的可靠性。由于地質(zhì)巖心鉆探難度不斷加大，研究人員在實際工作當中，要結(jié)合該地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)特點，合理選擇鉆頭，充分發(fā)揮空氣泡沫鉆進技術(shù)的鉆進優(yōu)勢。此外，研究人員還要適當加大對增壓裝置的研究力度，結(jié)合空壓機的運行情況，科學控制增壓機內(nèi)部壓力。當空壓機的壓力達到2.5MPa時，增壓泵內(nèi)部運行壓力能夠達到3.9MPa，研究人員結(jié)合供液情況，不斷改進空壓機內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此，研究人員要結(jié)合增壓設(shè)備的運行情況，在指定位置安裝增加泵裝置。

4 結(jié)語

綜上，通過科學配置泡沫劑、合理控制轉(zhuǎn)速，并詳細介紹空氣泡沫鉆進技術(shù)的發(fā)展方向，能夠幫助操作人員更好的了解空氣泡沫鉆進技術(shù)操作流程，提升地質(zhì)巖心鉆探效果。對于操作人員來說，在實際工作當中，要不斷改進原有的空氣泡沫鉆進技術(shù)，在保證地質(zhì)巖心鉆進質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，有效減少地質(zhì)鉆探坍塌事故的發(fā)生。