地質(zhì)勘探金剛石巖心鉆探施工技術(shù)分析

金曉穎

（河南省煤田地質(zhì)局，河南 鄭州 450016）

在不斷深入開展的地質(zhì)勘探工作中，金剛石巖心鉆探這一驗證勘探成功的關(guān)鍵技術(shù)也得到了長足發(fā)展。隨著工業(yè)化程度的不斷推進，市場對于勘探找礦技術(shù)的要求也不斷提升，這也導致金剛石巖心鉆探的施工技術(shù)不斷被完善和提升。金剛石巖心鉆探這一施工技術(shù)對于復雜地層區(qū)域的地質(zhì)勘探具有重要意義，可以快速準確的采集到相應區(qū)域的巖心數(shù)據(jù)，具有較高的實用價值。

1 金剛石巖心鉆探施工主要內(nèi)容和一般要求

1.1 主要內(nèi)容

在應用金剛石巖心鉆探技術(shù)進行現(xiàn)場施工時，需要注意以下七點內(nèi)容：①嚴格按照要求的采集率對巖礦心進行采集和整理工作；②鉆孔時需要注意按照標準控制彎曲和測量間距；③施工時需要對鉆孔深度進行測量并對誤差進行校正；④做好簡單的水文及地質(zhì)觀測工作；⑤對鉆孔進行封閉并校驗，確認封閉無誤；⑥將各類數(shù)據(jù)記錄到原始報表之中；⑦對鉆孔位置確認和復查校驗。

1.2 一般要求

在進行金剛石巖心鉆探施工過程中，專業(yè)人員針對以上七點內(nèi)容制定了相應的施工要求。

（1）對于巖礦心的整理和采集率控制方面，現(xiàn)場施工時需要確保施工人員所取心的巖層，其全孔的采取率不低于65%；對于部分區(qū)域，如礦化區(qū)域、較為重要的標志層、厚度尺寸低于4m的可開采薄礦體或者距離礦體上下盤約3m～5m的范圍，施工人員需要保證采取率不低于75%，對于各類別礦石的巖礦心采取需嚴格按照規(guī)范標準開展施工[1]。

（2）鉆孔時需要注意按照標準控制彎曲和測量間距，對于傾斜角度低于5°的鉆孔，施工人員需要間隔100m對傾角展開一次測量工作，在測量時可以取消對于方位角的測量工作。對于傾斜角度高于5°的鉆孔，施工人員需要間隔50m對傾角展開一次測量工作，在測量時需要同時開展方位角的測量工作，而且對于入孔口管下方的50m處需要對傾角和方位角進行一次測量。其中，測量傾角誤差要求如表1所示。

（3）施工人員需要對鉆孔深度進行測量并對誤差進行校正，在施工時需要進行孔深驗證的部位主要包括每鉆進100米的區(qū)域、穿出或鉆入主礦層的部位、下套管區(qū)域、終孔之間的區(qū)域。對于現(xiàn)場勘探所確認的地質(zhì)構(gòu)造帶以及不同地質(zhì)年代分層的區(qū)域，現(xiàn)場施工人員也需要進行驗證。鉆孔深度誤差需要嚴格規(guī)范，對于誤差率高于千分之一的部分需要及時對報表進行修改。

（4）做好簡單的水文及地質(zhì)觀測工作，地質(zhì)鉆探人員需要定時對利用水流鉆進的鉆孔進行水位觀測，觀測頻率需要保持在每小班2回次，而且這2回次的觀測間隔需要不低于5分鐘。同時，施工人員需要對所勘探到的復雜地層進行及時的觀測和記錄工作，整孔的觀測比例應該不低于75%。

表1 測量傾角誤差范圍表

（5）對鉆孔進行封閉并校驗，確認封閉無誤，在完成終孔工作之前，施工人員需要根據(jù)地質(zhì)相關(guān)部門下達的封閉要求，同時結(jié)合實際的柱狀圖，編制封孔施工方案，確保人員按照方案進行封孔施工。對于不同區(qū)域、不同礦石種類，封孔工作具有不同的施工標準。施工人員在封孔時需要在孔口區(qū)域設置相應的標志樁位，并安排人員對鉆孔封閉情況進行抽檢，一般要求每年至少抽檢鉆孔總數(shù)的10%。

（6）施工人員需要現(xiàn)場攜帶表格和中性筆將各類數(shù)據(jù)記錄到原始報表之中，在填表過程中需要保證所記錄數(shù)據(jù)的真實性、保證填寫的報表數(shù)據(jù)整潔，同時對所填寫數(shù)據(jù)的準確性進行初步判斷，對于明顯錯誤的數(shù)據(jù)需要通過復驗來檢查確認。

（7）施工人員需要對鉆孔位置確認和復查校驗，而且定位工作需要由探礦人員、測量人員以及地質(zhì)人員三方進行共同確認。在完成鉆孔定位工作后需要在開孔以及終孔階段進行復驗。

2 金剛石巖心鉆探施工工藝特點

金剛石巖心鉆探施工過程中具有3個工藝特點，具體保護鉆孔時產(chǎn)生的巖粉顆粒尺寸小、相同時間內(nèi)生成的巖粉數(shù)量相對較少且孔壁的間隙值小以及鉆速極高，下面進行詳細介紹：

（1）在使用金剛石巖心鉆探技術(shù)進行地質(zhì)勘探施工時，施工人員需要注意合理選擇沖洗液的類型，避免應用到高粘度或者高切粒型號的沖洗液。如果施工人員將高黏度的沖洗液應用到鉆探施工環(huán)境，將會導致鉆孔期間產(chǎn)生的細小巖粉顆粒無法沖洗清除，反而因為沖洗液的高黏度而產(chǎn)生黏連堆積情況，隨著鉆孔工作的不斷深入，所產(chǎn)生的巖粉將會不斷堆積。不斷堆積的巖粉將會影響巖壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導致鉆進質(zhì)量受到嚴重干擾。故而在進行沖孔的過程中需要合理選擇沖洗液，即使沖孔內(nèi)部具有塌陷的物質(zhì)，也需要選擇防塌性良好的沖洗液，避免產(chǎn)生孔壁結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題。同時，在鉆探期間，施工人員需要注意添加相應的潤滑劑，避免沖洗液與巖粉黏連影響鉆探質(zhì)量[2]。

（2）孔壁間隙值小是保證金剛石巖心鉆探技術(shù)應用效果的關(guān)鍵前提。較小的孔壁間隙值可以確保鉆頭保持極高的鉆進速度，更好的應對鉆探期間因地形特殊而產(chǎn)生的孔壁掉落問題。然而，孔壁間隙值如果過小也會影響沖孔效率，對孔壁的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，導致鉆探質(zhì)量降低。例如：在對煤田地質(zhì)環(huán)境中的粘土巖、金屬礦產(chǎn)中的斷泥層等水敏性地層進行鉆探施工時，水分會導致這些地層的孔壁形態(tài)產(chǎn)生變化，在大量吸收水分的條件下出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，對現(xiàn)場鉆探進度產(chǎn)生阻礙，這也是當前金剛石鉆探技術(shù)所面臨的難點。在使用金剛石巖心技術(shù)進行鉆探施工時，如果施工區(qū)域為蝕變帶底層或者夾角礫層，孔壁間隙值過低會影響進鉆的效率和質(zhì)量。如果選擇的沖洗液未能具備優(yōu)異的防塌性能，將會在鉆井期間出現(xiàn)夾鉆問題，嚴重時甚至會引發(fā)廢孔或者坍孔現(xiàn)象。而且，孔壁間隙值過低會因此導致鉆井期間產(chǎn)生較大的氣壓差，導致鉆具受到抽吸作用的影響而產(chǎn)生動壓，對孔壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成損害。因此，施工人需要降低沖洗液的黏度，確保金剛石巖心鉆探技術(shù)的高效應用。

（3）金剛石巖心鉆探技術(shù)具有極高的鉆具轉(zhuǎn)速，可以有效提升小時進尺的效率，在配合其他施工工藝的情況下可以更快的完成巖心鉆進的相關(guān)施工內(nèi)容。例如：保持較小的孔壁間隙可以保持鉆具的平穩(wěn)鉆進，合理沖洗液的選擇可以起到潤滑降低鉆進阻力的效果，降低鉆孔過程中出現(xiàn)孔壁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的概率[3]。

3 結(jié)語

金剛石巖心鉆探技術(shù)的地質(zhì)勘探施工中的關(guān)鍵技術(shù)，也是巖心礦產(chǎn)采集質(zhì)量的重要保證。當前在進行鉆探施工時，依然會遇到鉆孔彎曲、孔壁坍塌等各類技術(shù)問題，這需要地質(zhì)行業(yè)相關(guān)人員加強對于施工技術(shù)的研究，通過對工藝、設備的優(yōu)化升級不斷提升鉆探施工質(zhì)量，為我國礦產(chǎn)資源的開發(fā)工作提供助力。