河南省资源环境调查四院 河南郑州 450000
摘要：近年来，城镇化进程的加快，我国的各类工程建设数量也在不断增加。在地质水文钻探过程中，复杂、松软、破碎等地质地层构造较为常见，在钻探时掉块、坍塌、卡钻、埋钻等问题时有发生，不但会影响钻孔成孔率，甚至会导致孔内事故等较为严重的问题。因此，加强对复杂地层钻探安全影响因素分析及相关对策探讨极为必要。本文就复杂地层钻探安全影响因素与防范对策展开探讨。
关键词：复杂地层；钻探；安全因素；防范对策
引言
在钻探施工中，复杂地层是影响钻探效果的主要因素之一。由于复杂地层中存在地层松软、地质构造复杂等诸多问题，因而在复杂地层中开展钻探工作容易导致坍塌、埋钻、卡钻等安全现象。为确保钻探工作可以在复杂地层中顺利开展，就必须对复杂地层中的安全影响因素进行深入的探究，并在实际工作的过程中采取有效的防范措施，从而将复杂地层对钻探工作的影响降到最低。
1复杂地层钻探安全影响因素分析
1.1地应力因素
在复杂地层钻探施工中，需要面对不同地质构造处理工作，尤其是断层区域经常存在断裂结构、隆起等多种形式复杂的地质构造，这些复杂的地质构造会影响到地应力的高低，地应力的高低出现问题，会影响到复杂地层钻探施工的控制效果。假如在断层或者地应力比较集中位置进行钻孔，钻孔直径很容易出现萎缩或者孔壁出现坍塌甚至套管发生断裂等问题。由此可见，地应力因素影响着复杂地层钻探安全。
1.2稳定性因素
钻探过程中，地质结构差异性所形成的钻探影响作用差异也极大。如果钻探区域出现砂岩、泥岩等为主要构成物质的地层时，在遇水情况下将会出现较为明显的膨胀问题，泥沙也会出现流动现象，进而影响地层稳定性能。在钻孔过程中遇到的地层稳定性较差，将会导致钻孔出现不同程度的变形，钻孔堵塞等问题，进而导致卡钻损坏设备。
1.3机械设备因素
从某种角度来看，钻探单位所使用的机械设备会直接决定钻探的效果和质量。例如：在煤炭开采行业当中，钻探工作一般会使用煤矿专用的钻机，这一类型的钻机存在扭矩较小、转速低、可调节性差、工艺技术差等诸多的问题，其在实际运行过程中往往会出现工作效率低下、安全可靠程度不足的情况，且设备本身的规格决定了其无法在大直径钻探中进行影响，适用范围相对较小。此外，该钻机在遇到事故时的处理效果相对不足，如果出现坍塌事故时，钻机所承受的压力会因为坍塌物的堆积而不断加大，钻机的钻具会逐渐在压力的影响下出现弯曲的情况。同时，该钻机的稳定性较差，其在运行中会因为压力的增加而呈现出逐渐递增的振动情况，振动严重时还会导致钻壁受损。
1.4冲洗液因素
在钻探过程中通常采用清水作为钻机冲洗液。然而随着钻探不断深入地下，供水系统供水效果会逐渐变弱，难以实现对钻机的彻底冲洗。加上受到水压与供水总量的限制，钻机的冲洗工作难以配合实际需要进行灵活调整，进而对排粉效果造成不良影响，严重时还会发生泥砂堵塞钻头、钻杆无法移动等故障。所以，冲洗液因素的控制对于确保钻机安全极为重要。
1.5排粉因素
为达到排出岩粉的目的，常用的措施为清水静压冲洗，这种方式不仅存在较大的局限性，且排粉效果不佳，容易引发钻头阻塞。此外，若钻孔的直径越大，钻进的深度相对越深，岩粉的总量相对越大，从而排粉工作的难度也会逐渐上升。当排粉效果不佳的情况下，钻机的负荷度会直接增加，钻进效率、钻进的速度随之下降。若在钻进的过程中出现突发问题，如停水、停电等，岩粉会在重力作用的影响下在钻孔的底部堆积，这种现象的存在，不仅会加大钻探工作的难度，更会加剧埋钻事故出现的概率。
2复杂地层钻探安全防范对策探究
2.1优化钻孔结构
钻孔结构是保证顺利钻进的前提，直接影响钻探工程的安全和质量。复杂地层深孔钻探，钻孔开孔孔径要较设计孔径增大一级，钻孔结构增加一级，以留有孔内事故处理条件；孔壁稳定的情况下，可直接由一级套管结构转入三级套管结构，钻孔结构相应减少一级。
2.2合理选择钻探设备
在复杂地层钻探施工中，应该从复杂地层钻探施工要求和施工环境两个方面出发，选择适用性强、操作安全、钻进效率高以及方便移动搬迁的专用钻探设备。当钻探施工环境较为窄小，应避免使用大型、难以装卸的设备，而应以方便运输、装卸便捷为原则选择钻探设备；同时，在选用复杂地层钻探设备之时，还应该坚持安全性和高效性为原则，这主要是因为在复杂的地层环境下进行钻探施工，其安全性、高效性较好的钻探设备能够保障施工效率和安全性。
2.3合理选择供液设备
供液设备的选择合理性决定了岩粉的排出效果以及钻头冷却的效果，供液设备的选择需要充分考虑到钻探工作的岩粉排出量，且供液设备需要具有一定的调节性和压力控制效果。若在条件允许的情况下，钻探单位可以选择具有自动化特征的供液设备，其能够根据液体压力的高低对排量进行自动调控，且能够对冲洗液的供水量和水压进行控制。
2.4加强对防浆液逆流控制措施的应用
在对复杂地层进行钻探过程中，往往需要对钻头、钻杆进行更换，此时则需要暂停冲洗系统的运行，一旦冲洗系统停止运行，在压力作用下岩粉和浆液会产生逆流现象，逆流到钻孔底部与钻杆当中，进而导致钻杆发生堵塞。因此，为了预防浆液逆流引发安全问题，必须加强对浆液逆流的有效控制，较为有效的措施则是在钻头与钻杆交接处安装逆流阀来对逆流压力进行有效控制，预防钻杆阻塞。
2.5优化冲洗液和排粉方式
复杂地层钻探中，应该对冲洗液和排粉的方式进行优化，确保对孔壁得以有效保护，避免发生坍塌。在开展钻探过程中，根据实际情况对冲洗液的种类和浓度等进行适当地调整，比如，当孔深在100m以内，以清水作为冲洗液，再通过专用的泥浆泵供送动压循环水排粉；当孔深超过100m，则选用PAM水溶液配制絮凝剂定孔深、定量洗孔排粉，并且对絮凝剂的浓度进行适时调整，确保钻孔中的冲洗液有效循环，及时排粉，对孔壁进行有效保护，确保钻孔安全。
2.6建立钻探管理体系
钻探管理体系的作用在于保证钻探施工的安全性和技术应用的规范性。钻探单位首先需要明确工作责任，将工作责任落实到个人身上。其次，钻探单位需要加强对于施工人员及现场管理人员的业务能力培训工作，确保技术使用规范、科学、合理。最后，钻探单位需要加强对于施工现场的管理工作，确保各项配套工作能够及时落实，并定期对施工现场进行安全检查，确保无任何安全隐患。
结语
总而言之，地质钻探工作是煤矿井下作业的一项重要内容，其具有较强的技术性、专业性与复杂性，特别是在进行复杂地层钻探过程中，由于地质地层结构较为特殊，所以常常会存在许多因素影响到了其钻探的安全，这就需要相关工作人员能够正确掌握复杂地层钻探安全影响因素，并采取有效的措施进行防范，以切实有效的提高复杂地层钻探工作的安全性。
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