地质勘探金刚石岩心钻探施工技术分析

金晓颖

（河南省煤田地质局，河南 郑州 450016）

在不断深入开展的地质勘探工作中，金刚石岩心钻探这一验证勘探成功的关键技术也得到了长足发展。随着工业化程度的不断推进，市场对于勘探找矿技术的要求也不断提升，这也导致金刚石岩心钻探的施工技术不断被完善和提升。金刚石岩心钻探这一施工技术对于复杂地层区域的地质勘探具有重要意义，可以快速准确的采集到相应区域的岩心数据，具有较高的实用价值。

1 金刚石岩心钻探施工主要内容和一般要求

1.1 主要内容

在应用金刚石岩心钻探技术进行现场施工时，需要注意以下七点内容：①严格按照要求的采集率对岩矿心进行采集和整理工作；②钻孔时需要注意按照标准控制弯曲和测量间距；③施工时需要对钻孔深度进行测量并对误差进行校正；④做好简单的水文及地质观测工作；⑤对钻孔进行封闭并校验，确认封闭无误；⑥将各类数据记录到原始报表之中；⑦对钻孔位置确认和复查校验。

1.2 一般要求

在进行金刚石岩心钻探施工过程中，专业人员针对以上七点内容制定了相应的施工要求。

（1）对于岩矿心的整理和采集率控制方面，现场施工时需要确保施工人员所取心的岩层，其全孔的采取率不低于65%；对于部分区域，如矿化区域、较为重要的标志层、厚度尺寸低于4m的可开采薄矿体或者距离矿体上下盘约3m～5m的范围，施工人员需要保证采取率不低于75%，对于各类别矿石的岩矿心采取需严格按照规范标准开展施工[1]。

（2）钻孔时需要注意按照标准控制弯曲和测量间距，对于倾斜角度低于5°的钻孔，施工人员需要间隔100m对倾角展开一次测量工作，在测量时可以取消对于方位角的测量工作。对于倾斜角度高于5°的钻孔，施工人员需要间隔50m对倾角展开一次测量工作，在测量时需要同时开展方位角的测量工作，而且对于入孔口管下方的50m处需要对倾角和方位角进行一次测量。其中，测量倾角误差要求如表1所示。

（3）施工人员需要对钻孔深度进行测量并对误差进行校正，在施工时需要进行孔深验证的部位主要包括每钻进100米的区域、穿出或钻入主矿层的部位、下套管区域、终孔之间的区域。对于现场勘探所确认的地质构造带以及不同地质年代分层的区域，现场施工人员也需要进行验证。钻孔深度误差需要严格规范，对于误差率高于千分之一的部分需要及时对报表进行修改。

（4）做好简单的水文及地质观测工作，地质钻探人员需要定时对利用水流钻进的钻孔进行水位观测，观测频率需要保持在每小班2回次，而且这2回次的观测间隔需要不低于5分钟。同时，施工人员需要对所勘探到的复杂地层进行及时的观测和记录工作，整孔的观测比例应该不低于75%。

表1 测量倾角误差范围表

（5）对钻孔进行封闭并校验，确认封闭无误，在完成终孔工作之前，施工人员需要根据地质相关部门下达的封闭要求，同时结合实际的柱状图，编制封孔施工方案，确保人员按照方案进行封孔施工。对于不同区域、不同矿石种类，封孔工作具有不同的施工标准。施工人员在封孔时需要在孔口区域设置相应的标志桩位，并安排人员对钻孔封闭情况进行抽检，一般要求每年至少抽检钻孔总数的10%。

（6）施工人员需要现场携带表格和中性笔将各类数据记录到原始报表之中，在填表过程中需要保证所记录数据的真实性、保证填写的报表数据整洁，同时对所填写数据的准确性进行初步判断，对于明显错误的数据需要通过复验来检查确认。

（7）施工人员需要对钻孔位置确认和复查校验，而且定位工作需要由探矿人员、测量人员以及地质人员三方进行共同确认。在完成钻孔定位工作后需要在开孔以及终孔阶段进行复验。

2 金刚石岩心钻探施工工艺特点

金刚石岩心钻探施工过程中具有3个工艺特点，具体保护钻孔时产生的岩粉颗粒尺寸小、相同时间内生成的岩粉数量相对较少且孔壁的间隙值小以及钻速极高，下面进行详细介绍：

（1）在使用金刚石岩心钻探技术进行地质勘探施工时，施工人员需要注意合理选择冲洗液的类型，避免应用到高粘度或者高切粒型号的冲洗液。如果施工人员将高黏度的冲洗液应用到钻探施工环境，将会导致钻孔期间产生的细小岩粉颗粒无法冲洗清除，反而因为冲洗液的高黏度而产生黏连堆积情况，随着钻孔工作的不断深入，所产生的岩粉将会不断堆积。不断堆积的岩粉将会影响岩壁结构的稳定性，导致钻进质量受到严重干扰。故而在进行冲孔的过程中需要合理选择冲洗液，即使冲孔内部具有塌陷的物质，也需要选择防塌性良好的冲洗液，避免产生孔壁结构不稳定的问题。同时，在钻探期间，施工人员需要注意添加相应的润滑剂，避免冲洗液与岩粉黏连影响钻探质量[2]。

（2）孔壁间隙值小是保证金刚石岩心钻探技术应用效果的关键前提。较小的孔壁间隙值可以确保钻头保持极高的钻进速度，更好的应对钻探期间因地形特殊而产生的孔壁掉落问题。然而，孔壁间隙值如果过小也会影响冲孔效率，对孔壁的稳定性产生影响，导致钻探质量降低。例如：在对煤田地质环境中的粘土岩、金属矿产中的断泥层等水敏性地层进行钻探施工时，水分会导致这些地层的孔壁形态产生变化，在大量吸收水分的条件下出现脱离现象，对现场钻探进度产生阻碍，这也是当前金刚石钻探技术所面临的难点。在使用金刚石岩心技术进行钻探施工时，如果施工区域为蚀变带底层或者夹角砾层，孔壁间隙值过低会影响进钻的效率和质量。如果选择的冲洗液未能具备优异的防塌性能，将会在钻井期间出现夹钻问题，严重时甚至会引发废孔或者坍孔现象。而且，孔壁间隙值过低会因此导致钻井期间产生较大的气压差，导致钻具受到抽吸作用的影响而产生动压，对孔壁结构的稳定性造成损害。因此，施工人需要降低冲洗液的黏度，确保金刚石岩心钻探技术的高效应用。

（3）金刚石岩心钻探技术具有极高的钻具转速，可以有效提升小时进尺的效率，在配合其他施工工艺的情况下可以更快的完成岩心钻进的相关施工内容。例如：保持较小的孔壁间隙可以保持钻具的平稳钻进，合理冲洗液的选择可以起到润滑降低钻进阻力的效果，降低钻孔过程中出现孔壁结构失稳的概率[3]。

3 结语

金刚石岩心钻探技术的地质勘探施工中的关键技术，也是岩心矿产采集质量的重要保证。当前在进行钻探施工时，依然会遇到钻孔弯曲、孔壁坍塌等各类技术问题，这需要地质行业相关人员加强对于施工技术的研究，通过对工艺、设备的优化升级不断提升钻探施工质量，为我国矿产资源的开发工作提供助力。