1、金刚石钻进复杂地层的问题探讨摘要：金刚石钻进技术是矿石勘探、地质研究等方面的重要技术，自二十世纪五十年代以来，我国就积极的研究这一技术，并取得了一定的成果。目前，金刚石钻进技术已发展到全国的各种矿勘探之中，成为研究矿物分布，进行科学开采的重要手段。金刚石钻进技术的研究针对于复杂地层的钻进也有积极意义。 关键词：金刚石 钻进技术 复杂地层 一、金刚石钻进技术 金刚石坚硬、耐磨是地层钻进的最佳材质，但同时金刚石也有性脆、不耐高温等特点，这就要求我们在使用金刚石钻进时一定要将金刚石的本身属性考虑全面。影响金刚石钻进效率的因素有三。第一，与金刚石本身的硬度、质量等。如金刚石的硬度越大它的耐磨性越大，钻
2、进效果就越好。第二，与钻机的选择有很大关系。钻机是金刚石钻进的主要设备之一，钻机的型号等对金刚石的钻进速度、钻进磨损率等有很大影响。如钻机使用不当就会增加金刚石的承受的振动和冲击力，造成金刚石钻头的损坏、减小了金刚石的使用寿命。第三，金刚石的钻进效率和钻头参数的设置有密切关系，钻进参数的设置不当很容易引起钻头磨损严重、烧钻、钻速下降等问题。影响钻头参数设置的常见因素有：钻机型号、钻压、钻速、冲洗液量、岩石性质等。在设置参数时一定要掌握好金刚石钻进参数设置的合理性、和科学性，避免钻头的损坏，确保钻进效率。二、金刚石钻进复杂地层分析 地层结构复杂，是由多种岩石、矿物、泥土等的集合体，岩石本身的硬度
3、也有很大差异。地层在形成过程中形式多变，如挤压、风化、沉积等，导致了地层的结构有一定的复杂性。因此，在钻进中对于钻进的技术性、经验性要求都非常高。金刚石钻进复杂地层的钻进效率与地层的结构等有密切的关系。如遇到破碎带、松散带、泥浆带等复杂地层，钻进难度就会增加。在对待不同的复杂地层钻进应选择适当的钻进方式，并设置好相应的钻进参数，确保金刚石钻进的效率，降低金刚石的磨损率。同时解决好复杂地层钻进过程中常见的两个难题：钻孔坍塌和漏失，确保金刚石钻进复杂地层效果。 1.复杂地层概述 复杂地层存在的形式是多样的，大致可分为三类，第一类，在地层构造运动作用下形成的复杂地层。岩层在地层构造的压力、张力等作用
4、力下发生碎裂、断层、缝隙等现象。导致岩层的密度、硬度、结构等方面的改变，增加了金刚石钻进难度。第二类，在风化、冲积等作用力下形成的复杂地层。这类地层常含有大量的泥沙、粘土等。同样不利于金刚石钻进效率的提高，使钻进效果难以保证。第三类，水敏作用下形成的复杂地形。如石膏层、碳酸盐层等，在产期的水流侵蚀下会形成地下溶洞等，造成地层结构的突变，会加大金刚石钻进过程中问题的发生率。2.金刚石钻进复杂地层的处理方式 面对不同的复杂地层所造成的钻进技术难点我们要仔细分析、逐一排解。首先，对于复杂地层的结构要有深入的了解，对复杂地层的坍塌位置、特点等情况能准确掌握。一方面通过广泛收集资料分析、研究这一地域的地
5、层特点。另一方面利用勘探技术来判断地层的结构。如冲洗液突然终止循环，可结合孔内水位判断钻孔的漏失。此外，还可应用井经仪、孔内照相等来判断复杂地层的结构及特点。其次，针对不同的复杂地层采用恰当的、科学的钻进方法。掌握好冲洗液、水泥等的应用，确保金刚石钻进的顺利。 3.金刚石钻进不同复杂地层的处理方法 金刚石钻进复杂地层会遇到很多问题，第一要考虑和解决的就是钻孔坍塌和漏失问题。当金刚石钻进坍塌层时，钻井液是最好的护孔方法。如钻进到比较松散的破碎层，可利用适当的有一定粘弹性的钻井液促进孔壁稳定，防止钻孔漏失，确保钻进的速度和效率。其次，还可使用水泥及化学浆液的灌入改变岩层的松散状态，防止钻孔的坍塌或
6、漏失。再次，还可以结合复杂地层的复杂程度进行套管隔离法，确保孔壁的稳定性。当金刚石钻进水敏地层时，应采取抑制水化造浆的方法。如钙处理泥浆、盐水泥浆等，可有效的保护钻孔，防止钻孔坍塌、漏失。 4.金刚石钻进复杂地层分析 破碎地层是常见的复杂地层之一，通常是在地质构造过程中形成的。破碎带岩层会产生节理、缝隙、断层等，加之水流等作用形成了复杂的地层结构，结构层碎石分布不均、大小不一、软硬悬殊较大。此外，还有结构松散、渗透性强等特点，钻进难度急大，护壁难、取心难，目前，仍是金刚石钻进的技术需攻克的难题。实际操作中很容易造成冲洗液漏失、涌水等现象。使用金刚石钻进破碎复杂地层时，主要采取金刚石结合钻井液回
7、转钻进。这种工艺技术的钻进效率和岩心采取率与钻井液的选择有很大关系。一般的钻井液作用有四：1.钻头在旋转过程中会产生大量热量，钻井液可做钻头冷却剂，用来冷却钻头。这对于不耐高温的金刚石钻头的意义重大。2.钻井液可有效清除钻进过程中产生的岩粉，确保钻头底部的有效间隙，防止金刚石嵌入岩石或由于孔底条件恶化造成的烧钻、钻速下降等问题，确保钻进的最佳状态。3.部分钻井液可起到保护孔壁的作用。如金刚石钻进中泥浆的合理有效使用可很好的保护孔壁。4.润滑钻井液可起到润滑钻具的作用。但一般钻井液在发挥其作用的同时也带来了一些问题，如钻井液在冲洗掉岩粉的时候也冲掉破碎复杂地层岩心中的松软破碎及岩石细颗粒，影响了
8、岩心样本的采集，同时降低了采集到的岩心质量。随着金刚石钻进技术的发展，钻井液的材料和用法在不断的进步，如在泥浆中加入一些增粘剂，又如用植物胶类粘弹性钻井液的使用等，都为金刚石钻进复杂地层带来了新的革命。特别是植物胶的使用，这种钻井液不但有以上作用，还能有效的保护破碎复杂地层的岩心的完整性、客观性，确保了取心质量。此外，植物胶钻井液的粘弹性还有效的减弱了钻进对金刚石的振动和冲击，确保了钻进复杂地层的效率。随着勘探技术的进一步发展，钻井液的生产、应用也会不断的发展，其粘度、流变性等将更适合于钻进技术的应用。同时钻井液新材料的应用将更方便、更环保，为金刚石钻进提供更好的支持。 三、结语 金刚石钻进复杂地层目前还存在很多难题期待进一步的解决，如采用水泥护壁的操作工艺如何确保灌注水泥浆能产生良好护壁效果等，这些难题困扰着中外的勘探技术的发展。我国在复杂地层钻进技术研究中有较好的成绩，某些领域已达到国际先进水平。而且随着金刚石钻进技术的发展，一些技术难题也会迎刃而解，相信通过我们的不懈努力，可以在金刚石钻进复杂地层方面有突破，从而提高施工效率。
