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(yàn)證勘探成功的關(guān)鍵技術(shù)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。隨著工業(yè)化程度的不斷推進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)于勘探找礦技術(shù)的要求也不斷提升，這也導(dǎo)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(duì)于復(fù)雜地層區(qū)域的地質(zhì)勘探具有重要意義，可以快速準(zhǔn)確的采集到相應(yīng)區(qū)域的巖心數(shù)據(jù)，具有較高的實(shí)用價(jià)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(yīng)用金剛石巖心鉆探技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，需要注意以下七點(diǎn)內(nèi)容：①嚴(yán)格按照要求的采集率對(duì)巖礦心進(jìn)行采集和整理工作；②鉆孔時(shí)需要注意按照標(biāo)準(zhǔn)控制彎曲和測(cè)量間距；③施工時(shí)需要對(duì)鉆孔深度進(jìn)行測(cè)量并對(duì)誤差進(jìn)行校正；④做好簡(jiǎn)單的水文及地質(zhì)觀測(cè)工作；⑤對(duì)鉆孔進(jìn)行封閉并校驗(yàn)，確認(rèn)封閉無(wú)誤；⑥將各類數(shù)據(jù)記錄到原始報(bào)表之中；⑦對(duì)鉆孔位置確認(rèn)和復(fù)查校驗(yàn)。

1.2 一般要求

在進(jìn)行金剛石巖心鉆探施工過(guò)程中，專業(yè)人員針對(duì)以上七點(diǎn)內(nèi)容制定了相應(yīng)的施工要求。

（1）對(duì)于巖礦心的整理和采集率控制方面，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)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(duì)于部分區(qū)域，如礦化區(qū)域、較為重要的標(biāo)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(duì)于各類別礦石的巖礦心采取需嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)開展施工[1]。

（2）鉆孔時(shí)需要注意按照標(biāo)準(zhǔn)控制彎曲和測(cè)量間距，對(duì)于傾斜角度低于5°的鉆孔，施工人員需要間隔100m對(duì)傾角展開一次測(cè)量工作，在測(cè)量時(shí)可以取消對(duì)于方位角的測(cè)量工作。對(duì)于傾斜角度高于5°的鉆孔，施工人員需要間隔50m對(duì)傾角展開一次測(cè)量工作，在測(cè)量時(shí)需要同時(shí)開展方位角的測(cè)量工作，而且對(duì)于入孔口管下方的50m處需要對(duì)傾角和方位角進(jìn)行一次測(cè)量。其中，測(cè)量?jī)A角誤差要求如表1所示。

（3）施工人員需要對(duì)鉆孔深度進(jìn)行測(cè)量并對(duì)誤差進(jìn)行校正，在施工時(shí)需要進(jìn)行孔深驗(yàn)證的部位主要包括每鉆進(jìn)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)勘探所確認(rèn)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(chǎng)施工人員也需要進(jìn)行驗(yàn)證。鉆孔深度誤差需要嚴(yán)格規(guī)范，對(duì)于誤差率高于千分之一的部分需要及時(shí)對(duì)報(bào)表進(jìn)行修改。

（4）做好簡(jiǎn)單的水文及地質(zhì)觀測(cè)工作，地質(zhì)鉆探人員需要定時(shí)對(duì)利用水流鉆進(jìn)的鉆孔進(jìn)行水位觀測(cè)，觀測(cè)頻率需要保持在每小班2回次，而且這2回次的觀測(cè)間隔需要不低于5分鐘。同時(shí)，施工人員需要對(duì)所勘探到的復(fù)雜地層進(jìn)行及時(shí)的觀測(cè)和記錄工作，整孔的觀測(cè)比例應(yīng)該不低于75%。

表1 測(cè)量?jī)A角誤差范圍表

（5）對(duì)鉆孔進(jìn)行封閉并校驗(yàn)，確認(rèn)封閉無(wú)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(dá)的封閉要求，同時(shí)結(jié)合實(shí)際的柱狀圖，編制封孔施工方案，確保人員按照方案進(jìn)行封孔施工。對(duì)于不同區(qū)域、不同礦石種類，封孔工作具有不同的施工標(biāo)準(zhǔn)。施工人員在封孔時(shí)需要在孔口區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志樁位，并安排人員對(duì)鉆孔封閉情況進(jìn)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(chǎng)攜帶表格和中性筆將各類數(shù)據(jù)記錄到原始報(bào)表之中，在填表過(guò)程中需要保證所記錄數(shù)據(jù)的真實(shí)性、保證填寫的報(bào)表數(shù)據(jù)整潔，同時(shí)對(duì)所填寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行初步判斷，對(duì)于明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)需要通過(guò)復(fù)驗(yàn)來(lái)檢查確認(rèn)。

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

2 金剛石巖心鉆探施工工藝特點(diǎn)

金剛石巖心鉆探施工過(guò)程中具有3個(gè)工藝特點(diǎn)，具體保護(hù)鉆孔時(shí)產(chǎn)生的巖粉顆粒尺寸小、相同時(shí)間內(nèi)生成的巖粉數(shù)量相對(duì)較少且孔壁的間隙值小以及鉆速極高，下面進(jìn)行詳細(xì)介紹：

（1）在使用金剛石巖心鉆探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探施工時(shí)，施工人員需要注意合理選擇沖洗液的類型，避免應(yīng)用到高粘度或者高切粒型號(hào)的沖洗液。如果施工人員將高黏度的沖洗液應(yīng)用到鉆探施工環(huán)境，將會(huì)導(dǎo)致鉆孔期間產(chǎn)生的細(xì)小巖粉顆粒無(wú)法沖洗清除，反而因?yàn)闆_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(huì)不斷堆積。不斷堆積的巖粉將會(huì)影響巖壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致鉆進(jìn)質(zhì)量受到嚴(yán)重干擾。故而在進(jìn)行沖孔的過(guò)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(wèn)題。同時(shí)，在鉆探期間，施工人員需要注意添加相應(yīng)的潤(rùn)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(yīng)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(jìn)速度，更好的應(yīng)對(duì)鉆探期間因地形特殊而產(chǎn)生的孔壁掉落問(wèn)題。然而，孔壁間隙值如果過(guò)小也會(huì)影響沖孔效率，對(duì)孔壁的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，導(dǎo)致鉆探質(zhì)量降低。例如：在對(duì)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(jìn)行鉆探施工時(shí)，水分會(huì)導(dǎo)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆探進(jìn)度產(chǎn)生阻礙，這也是當(dāng)前金剛石鉆探技術(shù)所面臨的難點(diǎn)。在使用金剛石巖心技術(shù)進(jìn)行鉆探施工時(shí)，如果施工區(qū)域?yàn)槲g變帶底層或者夾角礫層，孔壁間隙值過(guò)低會(huì)影響進(jìn)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(huì)在鉆井期間出現(xiàn)夾鉆問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)廢孔或者坍孔現(xiàn)象。而且，孔壁間隙值過(guò)低會(huì)因此導(dǎo)致鉆井期間產(chǎn)生較大的氣壓差，導(dǎo)致鉆具受到抽吸作用的影響而產(chǎn)生動(dòng)壓，對(duì)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(yīng)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(shí)進(jìn)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(jìn)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(jìn)，合理沖洗液的選擇可以起到潤(rùn)滑降低鉆進(jìn)阻力的效果，降低鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)孔壁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的概率[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

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(dāng)前在進(jìn)行鉆探施工時(shí)，依然會(huì)遇到鉆孔彎曲、孔壁坍塌等各類技術(shù)問(wèn)題，這需要地質(zhì)行業(yè)相關(guān)人員加強(qiáng)對(duì)于施工技術(shù)的研究，通過(guò)對(duì)工藝、設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)不斷提升鉆探施工質(zhì)量，為我國(guó)礦產(chǎn)資源的開發(fā)工作提供助力。