李發(fā)科

摘要：在開展地質鉆探作業(yè)時，如果地層結構比較復雜，受到地層應力復雜、穩(wěn)定性較差、人為、設備和管理等各個方面的因素，導致出現(xiàn)掉塊、坍塌、卡鉆和埋鉆等問題概率的增加，降低鉆孔成孔率以及鉆探作業(yè)效率。甚至會引發(fā)較為嚴重的孔內安全事故，威脅作業(yè)人員生命安全。因此在鉆探作業(yè)時，應分析復雜地層的結構性質，總結可能會引發(fā)安全問題或安全事故的各種影響因素，制定和實施相應的安全風險防范措施，保障鉆探作業(yè)安全和高效、高質量開展。

關鍵詞：復雜地層;鉆探;安全影響因素;防范措施

分類號：P634.8

一、引言

在開展鉆探作業(yè)時容易遇到復雜地層問題而降低鉆探效率，這是由于復雜地層中存在地層松軟、地質構造復雜等問題，在鉆探作業(yè)中容易出現(xiàn)坍塌、埋鉆和卡鉆等問題，影響鉆探作業(yè)安全性。因此在復雜地層中開展鉆探作業(yè)時，應結合具體的地層結構性質以及安全影響因素，研究和落實相應的安全風險防范措施。

二、復雜地層結構性質分析

在鉆探作業(yè)時遇到的復雜地質情況主要有兩種，一種時在復雜地質構造影響下出現(xiàn)的破碎性復雜地層問題，比如在受到地質構造運動時產生的張力、拉力、剪力和擠壓力等作用的影響，容易導致地層裂縫或者斷層問題，還會由于巖石巖層的硬度過高而造成脆性比較大，導致形成復雜破碎地層問題。另外一種則是由于受到風力侵蝕、雨水沖擊等外來地質因素改變了巖石性質，導致其更加松散且膠結情況變差，出現(xiàn)了風蝕地層、沖積層以及洪積層等復雜地層。這些復雜地層的承載力較低且穩(wěn)定性較差，容易導致鉆探作業(yè)時由于滾動現(xiàn)象而導致較多的切削面，這就會降低破巖效率，增加鉆探作業(yè)中出現(xiàn)卡鉆、垮孔、掉塊等事故概率。還會由于其滲透性較強而導致沖洗液滲漏或涌水等問題。

三、復雜地層鉆探安全影響因素

總結在復雜地層結構中開展鉆探作業(yè)時容易引發(fā)安全問題的影響因素，一是地應力因素。由于復雜地層的結構限制，加之受到所用施工技術工藝的影響，容易在鉆探作業(yè)中出現(xiàn)斷層問題，表現(xiàn)出隆起和斷裂等各種復雜的地質構造形式，這也會產生不同的地應力而增加鉆探作業(yè)難度。容易由于鉆孔設置不當，如果在斷層或地應力集中的位置設置就會導致鉆孔直徑萎縮、套管斷裂或孔壁坍塌等問題。

二是穩(wěn)定性因素由于復雜地質結構存在較大的結構差異性，尤其是針對砂巖和泥巖等問題，則容易遭遇水之后出現(xiàn)膨脹問題或者出現(xiàn)泥沙的流動問題，會對低層穩(wěn)定性造成影響而導致鉆探作業(yè)中的變形、鉆孔堵塞、卡鉆等問題。

三是設備因素。鉆探作用中會用到各種類型的專用鉆機等設備，如果所應用鉆機類型具有較差的技術工藝、較低的轉速和較小的扭矩等問題而影響鉆探作業(yè)效率，還會由于規(guī)格上的問題而難以適應大直徑的鉆探作業(yè)，容易由于坍塌物逐漸堆積而造成鉆具彎曲、變形問題，或者在鉆探深度增加時導致壓力增加，造成設備振動加劇而損壞鉆壁等問題。

四是沖洗液因素。常用的沖洗液為水，隨著鉆探深度的增加會降低供水系統(tǒng)的供水效果，難以徹底沖洗鉆機。加上供水總量和水壓的降低，難以隨著鉆探工作靈活調整沖洗工作而影響排粉效果，這就會增加出現(xiàn)鉆頭被泥沙堵塞以及鉆桿無法移動等問題的概率。

五是排粉因素。鉆探作業(yè)中排粉的主要方式為清水靜壓沖洗的方式，此種方法在實際應用中的排粉效果一般，容易由于控制不當而造成鉆頭阻塞問題。尤其是隨著鉆探深度的增加而增加排粉難度，也會由于鉆機負荷的增加而降低鉆進效率和速度。甚至會在出現(xiàn) 停水、停電等突發(fā)問題時導致鉆孔底部堆積較多的巖粉而導致鉆探難度的增加，同時也增加埋鉆事故概率。

六是人為因素。人為操作失誤和監(jiān)管不嚴等也是引發(fā)安全事故的主要因素，這是由于鉆探作業(yè)中所使用的人員專業(yè)水平偏低且缺乏工作經驗，對現(xiàn)場監(jiān)管工作不夠重視，存在監(jiān)管不嚴的問題，增加了現(xiàn)場操作不規(guī)范行為的發(fā)生概率以及安全事故的發(fā)生概率。

四、復雜地層鉆探安全危險防范措施

針對上述問題和安全影響因素，在復雜地層中開展鉆探作業(yè)時為了確保安全，首先應該合理優(yōu)化鉆孔結構。通常設置鉆孔直徑比設計直徑略大一級，便于在事故發(fā)生時進行處理。如果此復雜地層中的孔壁結構穩(wěn)定性良好，則可以將鉆機套管結構從一級升級為三級來提升鉆探作業(yè)安全性。

其次應合理選擇和控制鉆探設備。結合施工要求和環(huán)境選擇高度合適且便于運輸、安裝和拆卸的鉆探設備，保證其適合復雜地層環(huán)境，具有較高的質量，便于提升成孔率。目前比較常用的就是全液壓動力頭式液壓鉆機，其靈活性和可變性良好，能夠適應復雜地層等施工作業(yè)要求。

再次是合理選擇供液設備。在準確預估鉆探工作巖粉排量的同時，確保所選擇的供液設備能夠滿足相應的壓力和供水量等要求，且可以結合實際情況進行靈活調整。比如通過自動化供液設備的應用，可以結合液體壓力來自動調節(jié)沖洗液排量、供水量和水壓等。

最后是完善鉆探管理機制。為了保障復雜地層鉆探作業(yè)安全性，需要提高對此安全管理工作的重視，分析復雜地層結構特點，針對具體要求來制定管理制度，明確具體崗位的責任，同時要加大人員培訓力度，加強現(xiàn)場安全巡檢和監(jiān)督檢查工作，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并及時排除。

五、結語

在復雜地層結構中，由于地層結構性質比較復雜多變，在鉆探作業(yè)中容易引發(fā)各種問題，同時由于監(jiān)管不嚴等各種因素而導致安全事故，威脅作業(yè)人員生命安全。為此就需要針對影響復雜地層鉆探作業(yè)安全性的因素，從鉆孔結構優(yōu)化、鉆探設備和供液設備選擇與控制、鉆探管理機制完善等方面加以管控來保證此鉆探作業(yè)的安全性。

參考文獻：

[1] 姚寧平， 王毅， 姚亞峰，等. 我國煤礦井下復雜地質條件下鉆探技術與裝備進展[J]. 煤田地質與勘探， 2020， v.48;No.278（02）：5-11.

[2] 陳俊任. 鉆探施工技術在復雜地層中的應用[J]. 智能城市， 2020， v.6;No.96（23）：149-150.

[3] 宋文. 復雜地層鉆探安全影響因素與防范對策[J]. 中國石油和化工標準與質量， 2020， v.40;No.526（20）：29-31.

（中煤浙江地質集團有限公司，浙江 杭州 310021）