固體礦產鉆井施工關鍵技術探究

楊文軒

（河北省地礦局第四水文工程地質大隊，河北 滄州 061000）

地質鉆井技術是目前為止開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，并且施工的環境溫度都比較高，鉆井的深度通常會超過兩千米。施工的過程中就對技術的要求非常高，在任何環節都不能出現問題，如果出現了問題，就會造成非常重大的損失，并且造成施工無法正常進行，所以說，針對這種固體礦產鉆井施工的關鍵技術研究有著非常重要的研究意義。在本文中，我們將針對幾個方面來進行這項技術的研究與分析。

1 鉆井穩定控制技術

1.1 地層失去穩定性的因素

固體礦產深鉆施工過程中，其井壁的穩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，可能對于施工造成許多的困難，所以說我們要將地層的穩定性控制在一定范圍內。我們就要控制好這些影響地層穩定性的因素。鉆井時地層的穩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，所以說我們要從傳熱學，力學等來研究地層的穩定性，因為存在著高溫高壓的環境下，我們還要關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，地質礦物的力學特性可能會對地層的穩定性造成一定的影響。所以我們要觀察鉆探區域的地層情況，還有相關的位移場的變化，總結出其中的規律來，在施工中運用好的控制技術來控制這些格律，在一定的范圍內，使施工的過程中更加的安全，也更加的穩定。我們要找到非常合適的鉆井技術來提高地層的穩定性。

1.2 有關鉆井穩定技術的相關介紹

鉆井穩定控制技術在固體礦產開采過程中，滲流場和應力場會發生一定程度的變化，導致開采區域滲透壓變化應力實際值發生變化，影響井壁的穩定性，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度在高溫環境下遇到地下水，強度、彈性模量等力學特性會降低小，鉆井過程中會發生一定程度的熱破裂導致孔壁失穩，甚至鉆孔區域整體失穩，造成嚴重的鉆后破壞情況；在鉆進過程中，由于鉆孔區域地層整體隨時間推移由于各種力場的影響，在這個過程中會發生一定的流變變形，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，導致直接損壞出現不良或縮頸問題的可能性增加等。為了防止出現上述問題，在具體施工過程中，需要將鉆孔地層與埋深壓差結合起來在不同的前提下；在適宜溫度情況下，蠕變應力閾值為4000埋深在5km之間，荷載應力為100MPa～125MPa；鉆孔圍巖流變破壞條件應滿足5km～6km的應力有針對性地從三個方面進行控制：埋深和溫度在500度至600度之間控制和預防，以確保鉆孔區域地質穩定性。

1.3 有關鉆井技術應用時要注意的相關影響因素

在鉆井技術時我們要注意相關的影響因素，以便鉆井技術發揮到它最優的價值。在技術施工的同時，我們要多注意掩體方面的變化，例如我的演技可能會中途破裂，我們要對其進行緊急處理，防止防止技術對于其他礦體的破壞，或者說降低整個礦體的穩定性，對機器造成損害，或者造成施工中斷降低施工效率，這都是其中存在的問題。并且在溫度方面我們要控制好相關的因素，防止溫度過高對于鉆井技術的影響過大。使鉆井技術不能很好的得以發揮。還有就是壓力方面，因為從上到下的壓力逐漸增大，所以說我們要注意底層穩定系統的壓力，不能過大造成系統的技術的損壞，所以，對于整個鉆進技術造成了影響，所以說我們要在許多方面都要注意，不能盲目使用。

2 破巖技術的相關應用

2.1 破巖鉆井技術的介紹

在現階段的破巖破巖鉆井技術方面，包括沖擊破礦技術，切削技術，使用兩者結合的破巖技術為第三種破巖破巖鉆井技術。前者通常適用于比較脆的，堅硬的礦石之中，就比如在開破巖鉆井山，或者開挖礦井巷道的時候都會得到廣泛的應用，但是在高溫地層進行施工的過程中，因為礦石的物理性質會受溫度的影響發生改變，所以說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境中，這樣會使鉆井的速度嚴重下降，并且還有可能出現停工的現象出現，這都會影響施工的各方面速率。還有就是在應用切削的技術時，如果保持鉆壓不變，則周圍井壁的溫度與切的速度之間，還有就是轉速與速度之間，都會有著明顯的正相關。在溫度和轉速都相同的時候，和速度之間則表示轉速越大速度越快?？梢?，這種技術在溫度高或者熱破壞比較嚴重的延時環境中應用的效果就會比較理想。因為它對于溫度和壓都有折著正相關性。

在三種破巖破巖鉆井技術的對比之中。通常溫度比較低的時候，就應用第一種技術，如果溫度比較高，而且就是環境比較復雜，就用第二種技術，如果溫度在第一種和第二種之間的時候，我們就用第三種技術，就比如說在西藏地區礦產資源開采中，整體的工作環境溫度在一定范圍內，我們考慮到它的溫度在90度左右，所以說我們要進行沖擊波破巖技術為主的進行施工質量，可以更好的保證施工的效率。

2.2 應用破巖鉆井技術時需注意的相關事項

同時，在采用破巖破巖鉆井技術時，應注意對鉆頭的保護。以硬質礦層為施工對象，金剛石片鉆頭通常很貴。合理使用泥漿冷卻設備，降低井下溫度。合理應用預防噴射器等，以防止過熱蒸汽落在鉆頭上損壞；合理應用氣舉反循環鉆井等先進鉆井技術。結合的鉆井液技術和圍巖穩定技術等可以達到本實用新型可結合施工實踐靈活選擇。

在破巖鉆井技術的應用方面，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的時候，我們要依據外界的環境，礦石的種類來選擇相關的破巖方法，如果方法使用的當時則會造成非常嚴重的后果出現，所以，我們要認真勘測地形，選擇正確的方式來進行破礦作業，選擇正確的破巖鉆井技術不僅可以提高工程的工作效率，還可以更加安全地完成項目。所以說在破巖鉆井技術應用方面，我們要根據相關的環境因素和相關的技術因素來選擇好的開采技術，應用在各種施工的工程之中。所以說，我們要了解科研技術之中的每一個關鍵點，從而找到突破口更好的研究開采技術，并且更好的應用在每一的破巖工作中，這樣我們才能有一個好的研究成果。

3 關于鉆井液技術的相關研究

3.1 關于鉆井液技術介紹

因為該鉆井液具有富集巖屑、穩定巖壁、平衡地層壓力的優點具有延長鉆頭使用壽命，實現液力傳動的功能施工過程中應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、磺化苯乙烯馬來酸酸酐共聚物等高溫降粘劑；磺甲基褐煤、磺甲基酚醛樹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 ，在具體配置過程中，鉆井液應密度計算準確，因此可以有效地處理熱應力和地應力平衡，并注意高溫過濾的合理控制，以確保井筒的穩定性穩定性在使用鉆井液時，應自覺防止其損壞井壁滲漏。此外，在使用過程中應注意鉆井液的安全性可以進行有效的維護，確保其功能的充分發揮。例如，渝北地區在固體礦產中進行礦山鉆探工程施工過程中，需要考慮其地基結構復雜，施工中發現大量的造泥、崩塌石目前，井漏或卡鉆的可能性很大。結合實際情況，進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，需要有相應的鉆井液來支持鉆井工作。首先就是抗高溫的將降黏劑，因為在鹽水和飽和鹽水的鉆井中，它會造成一定的粘性，有粘性以后會造成鉆井的運行不暢，會出現一定的故障，造成相應的損失，所以我們要用化學試劑來調整鉆井中的專業形態，主要的抗黏劑就是硫化丹寧。生于在各種水基鉆井液中，當作降黏劑來進行使用。它的抗溫效果最高可達到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酸酐共聚物，這種物質的抗溫可以達到230°，它在許多領域都運用的比較廣泛，但是他有一個缺點，就是成本較高，但是許多企業由于需要的抗溫效果比較嚴格，所以都選擇使用此類設計來進行使用。

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，在神光中減少不應當的磨損和高溫對串行帶來的影響。其中，硫化合酶就是一種抗高溫的降粘劑，它它同時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脂，它可以在更高的溫度下不會出現降化，并且它的抗鹽析能力特別的強，可以有效的防止鉆井中被鹽析，并且保證了鉆井的工作環境良好。在我們國家通常使用的還有硫化木脂素磺甲基酚醛樹脂等一系列其他的聚合物，因為這些更適用于我們國家的研制環境和溫度環境，并且他們的造假比較廉價且實用，可有效地用于我國的生產企業。

3.3 鉆井液實驗與穩定性影響

鉆井液實驗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。結果表明了，鹽水鉆井液具有非常好的高溫的穩定性，它可以達到高溫的要做你的要求，并且可以有效地對鉆井實施實行保護。這個實驗主要就還是驗證了設計對于高溫鉆井的效果。

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

4 結語

根據礦產資源開采區域的地質特征，經深入研究后我們可以發現，要根據實際情況選用適合固體礦產開采施工的關鍵技術，我們得到了以下的結論。根據我們國家不同區域礦產資源賦存特征，我們提出了固體礦產鉆井施工的關鍵技術。