Question

深部找矿钻探影响因素分析

Answer 1

（一）主要影响因素

影响钻探的因素很多，机理比较复杂，为便于进行研究，本次根据深部找矿钻探实际，认真分析，找出主要影响因素。

1.钻孔深度

钻孔深度是影响钻探施工的重要因素，从某种程度上讲就意味着钻探施工难度。在一 定的工业技术水平下，钻探深度是有限的，难以突破某一深度。这是由于深度增加而难度 随着增加，而且难度增加的幅度会越来越大，而钻探设备、钻具（包括钻杆等）是一定工 业技术水平下的产物，其性能不可能是无限的。在有限的钻孔深度范围内，钻孔深度增加 至少意味着难度增大，效率降低。通常情况下，钻孔深，岩石可钻性差，钻进效率低，钻 头寿命和回次进尺短，提下钻和捞取岩心时间大幅度增加，钻探施工效率大大降低。

2.岩石力学性质

与钻探有关的岩石力学性质有：岩石的硬度、强度、脆性、塑性及研磨性等，它们共 同决定着岩石的可钻性，共同影响着钻进效率。岩石的硬度是岩石的固有特性，是由岩石 的成分、结构和构造决定的，它反映了岩石抗压入的阻力和反抗特性。岩石的硬度和研磨 性是影响岩石可钻性的重要因素。这里，为更加直观地分析深部找矿钻探的影响因素，将 岩石的硬度和研磨性单独作为影响因素进行分析。

（1）岩石的硬度。岩石硬度对钻探施工有着非常大的影响。一般来讲，岩石的硬度大，岩石的可钻性高，机械钻速低，钻头寿命短，施工效率降低，对深孔钻探影响更为明显。

（2）岩石的研磨性。研磨性对钻探施工有很大影响。一般来讲，岩石的研磨性强，岩石的可钻性高，钻速低，钻头寿命短，但若研磨性太弱，会引起钻头打滑，难以进尺。与 研磨性强相比，研磨性太弱对钻探施工影响更大。

3.地层破碎程度

由于受地质成因或地质构造运动产生的多向挤压作用，岩石的结构被破坏，产生裂 纹、裂隙和空间位移，内部受力不均衡，成为力学不稳定地层。当被钻穿后，破坏了地层 原来的平衡状态，在重力和其他外力的作用下，孔壁会产生坍塌、掉块等现象，影响钻探 施工。

在深部找矿钻探中，常见于老地层的断裂、裂隙破碎带，即俗称的硬脆碎地层。岩 石的破碎程度越严重，对钻探施工影响越大，不仅影响钻进效率，缩短钻头寿命和回次进 尺，而且还会引起卡钻、埋钻和断钻杆等孔内事故，严重者还会造成钻孔报废。

4.地层造斜强度

地层的造斜强度由地层的物理力学性质和形态决定，对钻探施工也非常重要。地层 的物理力学性质主要是指岩层的各向异性程度，也就是层理、片理发育的地层，在顺层和 顶层方向其物理力学性质的差异程度。地层的形态是指地层的倾斜程度和层理及片理发育 情况、各层的厚度及软硬变化情况等。当地层层理及片理发育、软硬互层且变化频繁（如 沉积变质岩），而且倾角较大时，其造斜强度就大，钻进过程中，受地层各向异性的影响，易造成钻孔弯曲。对于一定的各向异性造斜地层来讲，地层的倾角是造成钻孔弯曲的决定 因素。研究发现，对直孔而言，当地层倾角大于10°，就可能造成钻孔弯曲；当倾角大于 30° ，就很容易造成钻孔弯曲。

5.地层水敏性

某些岩石（如页岩）受冲洗液或地下水侵入会产生水解、水化作用，含有这类岩石的 地层会发生松散、松软、溶胀、剥落、溶解等现象，一般通称为水敏性地层。钻遇这类地 层，若冲洗液性能达不到要求，会造成钻孔缩径、超径、孔壁剥落、坍塌等现象，严重者 会造成埋钻、夹钻等孔内事故，影响钻探施工，甚至会造成钻孔报废。

6.地层漏失程度

漏失地层也是固体矿产钻探施工中经常遇到的地层。当冲洗液送入孔内时，就会沿地 层中的孔隙、裂隙、洞穴渗漏，流失到地层中，使冲洗液部分或全部不能返回地表。漏失 地层主要有孔隙类、裂隙类和洞穴类三种类型，从漏失情况看有轻微漏失、中等漏失和严 重漏失之分。对轻微以至中等漏失地层，通过调整冲洗液或采取堵漏措施，能够减少或避 免冲洗液漏失；对严重漏失地层，若堵漏失败，冲洗液将不能维持循环，将对平衡地层压 力、保护孔壁、排出岩粉、润滑钻具等非常不利，影响正常钻进，对深孔钻进的影响会更 加严重。

（二）主要影响因素组合

影响深部找矿钻探的客观因素主要有钻孔深度和岩石硬度、破碎程度、造斜强度、水 敏性、漏失程度、研磨性等7个因素，假设每个因素有3种水平（表8-1），则它们的组合有 3⁷＝2187种。要想对每一种情况逐一进行分析是十分困难的，为此，运用试验优化技术原 理，采取正交试验法找出具有代表性的组合情况（表8-2）。

表8-1 因素水平表

注：钻孔深度范围各个水平是从下限开始，不包括上限。

表8-2 各种因素水平代表性组合

（三）各种代表性组合的钻孔特征

表8-2中18种代表性组合的钻孔特征见表8-3。

表8-3 各种代表性组合钻孔特征