浅析地质勘察工程中的钻探技术
摘要：为了满足我国经济建设发展的需要，与寻找工业生产所需原料、与配合大中型工程基础建设等相关的钻探工程，其作用越发突显。本文结合实际工程项目，针对地质勘察工程中的钻探技术做了具体阐述。 关键词：地质勘察工程；钻探技术；应用 引言
钻探技术即为采用人力或机械的方式，揭示地层层序、岩土工程特征、掌握地表以下地层或是某一特定位置的地质地层情况的勘探手段，是我国工程建设、采矿等作业的基础。在此背景下，不断提高地质勘察工程中的钻探技术水平意义重大。 1钻探技术概述 1.1钻探技术分类
钻探技术即为向地下钻孔、破碎孔底岩石的方法和钻进工艺的总称。根据钻探目的、技术装备以及工艺的不同，钻探方法也各有差异。如下表1所示即为钻探技术的分类。
表1 钻探技术的分类
分类依据 钻探区域 钻探的目的 外力作用的性质与方式 切削工具 冲洗液或循环方式 钻探技术 陆地钻探、水域钻探、极地钻探、月面钻探 固体矿产钻探、水文地质钻探工程、砂矿床钻探、地热钻探、石油天然气钻探、科学钻探和地表取样钻探等 冲击钻探、回转钻探、冲击回转钻探、振动钻探等 硬质合金钻探、金刚石钻探和钢粗钻探 清水钻探、泥浆钻探、空气钻探、正循环钻探、反循环钻探等 1.2常见钻探技术
在实际的钻探工程中，破碎岩石主要使用的是机械方法。如下表2所示即为常见钻探技术。
表2 常见钻探技术的适用岩层以及取样方法
钻探方法 冲击钻探 适用岩层 取样方式 取岩屑 适用于松软土层或中硬覆盖层，例如：砾石层、取岩屑、岩芯抓斗卵石层等 振动钻探 取样 硬质合金钻头或复合片钻头，适用于软—中等硬度以下的岩层 回转钻探 取芯、取岩粉 金刚石钻头，适用于硬和坚硬岩层 冲击回转适用于软硬交替或强硬性地层、坚硬地层 取芯 钻探 2 钻探技术应用 2.1钻探准备工作
在具体的钻探施工中，首先应根据钻探目标任务制定钻探工作计划；其次应根据地质勘查的初步数据，制定钻探施工方法，选择钻头类型，计算钻进参数，选择与准备钻探工具和材料；最后核算钻探经费，确定施工期限，争取以最经济的投入获得最大的效益。 2.2钻探工艺 2.2.1确定钻探孔位
根据钻探工艺，严格遵照执行钻探施工标准，认真测算，确定钻探场地方位、钻机安置位置、钻头倾角。使之达到工艺设计标准。 2.2.2采取岩芯
（1）按照工艺设计说明，经过审批单位批准，选择矿层含量在75%以上的矿体岩芯，进行采取。（2）对于具有重要标识作用的矿带岩芯，其采取率不得低于70%，对于一般矿带岩芯，其采取率不得低于65%。（3）提取岩芯要牢靠，防止脱落，防止错位和颠倒，用清水洗净后，按照采取顺序放入存储箱，使用统一符号与标准进行标注，填写标牌，放入相应位置。避免发生错误，严禁弄虚作假，及时办理存放手续，入库保管，避免积压于工地或途中的车站、码头、机场等地。
2.2.3避免钻孔出现弯曲偏离
对于直孔钻探，每钻进50～100米，对于斜孔钻探，每钻进50米，必须测量一次顶角与方位角。对于钻孔换径或是钻探到矿体时，需要增加测量次数。对不同的钻头不同的钻孔，其角度测量数值是不同的。具体系数参照相关工艺标准表。若在钻探过程中，出现特殊情况，可根据现场实际情况，分析并提出变更计
划，须报审批部门同意，再行执行。 2.2.4孔深验证
每钻进100米，或是根据建设工程要求，在钻探标志层、地质构造层、终孔等地段，必须测量孔深，进行验证，根据工艺标准，其误差不得超过千分之一，如若偏差过大，应该立即进行更正。 2.2.5水文观测
在钻探施工过程中，必须密切关注水文现象，详细记录水文情况，并分析相关数据，不妨根据经验提出有预见性的建议。 2.2.6封孔
在钻探工作完成并经验收合格后，应做好封孔工作，使用符合标准的封孔材料，按照工艺要求，进行正确的封孔，安置好孔口标志，以免发生意外。 3实例分析地质勘察工程中的钻探技术的应用 3.1黔北地区页岩气钻探概况
黔北地区，指遵义断裂以东、普定—贵阳—镇远断裂以北的贵州省行政区范围内，面积约4.9×104km2。构造位置处于武陵坳陷构造单元。目标层位为震旦系陡山沱组、下寒武统牛蹄塘组、下寒武统变马冲组、上奥陶—下志留统龙马溪组等海相含气页岩层段。该项目重点查明黔北地区震旦纪—早古生代含气页岩的发育层位、基本地质特征和分布规律，分析页岩气富集条件，获得页岩气地质系统参数，进而进行页岩气勘探开发综合评价。 3.2钻探工作量部署
黔北项目部署实施8岩气调查井，实际实施8口。钻探工作量6592m（详见表3）。
表3黔北地区页岩气调查井部署表
序号 1 井号 井位 开孔层位 韩家店组 清虚洞组 完钻层位 十字铺组 灯影组 目的层位 龙马溪组 牛蹄塘组 设计井深（m） 道页1井 道真玉溪 绥阳青杠塘 810 2 绥页1井 737 3 湄页1井 湄潭高台 清虚洞组 清虚洞组 清虚洞组 灯影组 牛蹄塘组 牛蹄塘组 牛蹄塘组 牛蹄塘730 4 正页1井 正安市坪 灯影组 690 5 石页1井 石阡聚风 南沱组 868 6 德页1井 德江七里溪 高台组 灯影组 组 牛蹄塘组 变马冲1250 7 镇页1井 镇远烂泥村 杷榔组 灯影组 组 牛蹄塘组 753 8 9 松页1井 合计 松桃牛场 清虚洞组 灯影组 变马冲组 754 6592 3.3钻井设计及技术要求 3.3.1钻井设计
钻井设计深度：详见表1，孔深误差允许范围：≤1‰。 设计倾角：90°，钻孔弯曲度全孔允许范围：≤2°/100m。 钻井类别：页岩气调查井。 3.3.2钻井技术要求 （1）钻孔施工技术要求
严格遵守《地质岩芯钻探技术操作规程》(DZ/T0227-2010)及页岩气勘探的其他技术要求。 （2）钻孔施工质量要求
①岩矿芯采取率与整理。完整段取芯收获率在90%以上，破碎层段取芯收获率不小于70%。取出的岩矿芯，应洗净后自上而下次序装箱，不得有颠倒或拉长；
岩芯编号采用白底红漆字，以代分数标示出是第几次取芯、共有几块、本块岩芯是第几块，还应在岩芯侧面用连续直线、箭头标示出上下方向。每回次必须填放岩芯票；岩芯箱必须全部采用塑料岩芯箱。
②钻孔弯曲度测量。每100m测一次钻孔方位角和天顶角，终孔必须测量。天顶角误差允许范围：≤2°/100m；
③孔深误差的测量与校正。用钢尺校正孔深，每100m必须校正一次，误差不超过1‰，同时，根据地质工作需要可随机进行孔深校正。
④原始班报表记录。原始记录班报表分班次由专人填写，做到内容齐全、数据真实、可靠、准确、整洁，对大于5cm的岩矿芯进行统一编号，注明回次及块数。编号清楚，岩芯隔板回次齐全。
⑤简易水文观测。钻孔遇缩径、掉块、裂隙、涌砂、漏水、逸气、涌水、溶洞等特殊水文现象，必须记录孔深位置，出现涌水现象必须停钻测水头高度并立即通知水文人员。每钻进一个回次必须测起钻后、下钻前水位各一次，根据地质情况，下达钻进过程中测量特殊层段的稳定水位。钻孔终孔后必须测至稳定水位。
⑥封孔。钻孔封孔按地质技术部门下达的《钻孔封孔通知书》标准进行封闭，设立永久性标志，标注孔号、孔深、开孔、终孔日期及施工单位。
⑦其他要求：冲洗液中不加入含油、含荧光等能够影响页岩气评价样品分析化验结果的处理剂和添加剂。冲洗液不能返出井口致使无法做气测录井时，必须进行堵漏工作使冲洗液正常循环以保证气测录井工作正常进行。 3.4钻探工艺技术 3.4.1钻探设备选择
根据钻井设计井深要求选择钻进能力及工艺技术相匹配的地质岩芯钻机作为贵州省页岩气资源调查评价（黔北项目）钻探设备。整个项目共投入钻探设备6台套，详见表4。
表4 主要钻探设备一览表
序号 规格及型号 单位 数量 施工钻孔 道页1井 1 CSD3000型全液压动力头钻机 台套 1 松页1井
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