深孔钻探技术工艺方法的优化选择(设计)
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发布时间：2022-05-14 01:59
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时间：2023-08-02 02:50
深孔钻探是一个复杂的系统工程，受众多的因素制约和影响。为了实现质量好、钻速高、事故少、成本低等钻探施工目标，钻探工程设计必须针对矿区所处的地形地貌、地层特征、水文地质、作业环境等条件，按照勘查钻孔设计目的和钻探要求，进行各项技术方案和技术方法组合的论证、优选，最终确定最佳的钻孔结构、钻进方法、碎岩机具、取心钻具、钻进参数、护壁堵漏等技术措施及其组合。这一过程也称钻探工程设计（钻探技术设计、钻探工程施工设计），是确定矿区或钻孔具体钻探施工的工艺技术方法和组织管理措施的过程和成果，是应用先进技术、实现科学管理的前提，是编制设计预算、签订经济合同的基础，是组织钻探生产的依据。
12.1.1 深孔钻探目标及其实现途径
（1）深孔钻探的总体目标
1）质量好：岩（矿）心采取率、钻孔孔斜等质量指标好，全面满足地质设计或钻探合同约定的各项质量要求。
2）钻速高：钻进速度快，纯钻时间多，机械钻速和钻月、台月效率高。
3）事故少：有效避免孔内复杂情况和事故的发生，事故及停待时间少。
4）成本低：综合钻探成本低。
（2）实现深孔钻探目标的途径
为有效解决钻探实际问题（表12.1），确保深孔钻探保质、安全、快速、低成本地顺利进行，实现各项钻探目标，必须在施工前做好工作部署、合理确定可行的工艺技术方法、调配好钻探设备和人员等资源、周密制定应对复杂情况措施，也就是要事先做好用来指导钻进作业的钻探技术设计。
表12.1 钻探目标与需解决的主要问题一览表
12.1.2 钻探技术设计的主要类型和相互关系
（1）钻探技术设计的类型
1）勘查（探）矿区钻探技术设计；
2）单一钻孔钻探技术设计；
3）针对某一具体问题或解决深孔钻探中遇到技术难题的方案设计，即专项技术设计。
（2）钻探技术设计的相互关系
1）勘查（探）矿区钻探技术设计是对整个矿区钻探施工的总体部署，原则确定钻探施工的基本方法和资源供给、组织管理的方式，具有总体性、概要性的特征，是钻孔钻探技术设计的基础和依据。
2）单一钻孔钻探技术设计是针对具体钻孔的情况，选择实际钻探施工中采用的工艺技术方法，具有具体性、可实施性的特点，是钻孔钻探技术设计的细化和补充。
3）专项技术设计贯穿于矿区或钻孔技术设计的始终，它通过对某一具体问题可采用的各种工艺技术方法进行比选，确定最佳的方案，并对方案的实施步骤、拟用机具、操作方法、工艺措施进行具体设计，可操作性强。
4）各类钻探技术设计，都应进行多方案的选择，具有优化的成分。
（3）矿区情况与地层岩石性质是钻探技术设计基点
钻探技术设计必须充分考虑影响、制约钻探施工的各种矿区情况、地层岩石性质等因素，主要有：
1）矿区的地理和交通位置，矿产种类，矿区面积，地形地貌及当地气候等。
2）影响钻探施工的主要地质因素，包括：
（a）矿区地层与构造情况；
（b）岩矿石种类、名称，岩石的主要矿物成分与结构，岩矿层产状；
（c）岩石主要物理机械性质和钻探特性：软硬程度、可钻性、研磨性等；
（d）地层岩石节理裂隙发育程度、破碎程度；
（e）地层岩石含水、透水性等水文地质情况。
12.1.3 深孔钻探技术工艺方法的优化选择（设计）方法
（1）工作依据和条件
1）依据：①项目的地质设计：主要有钻孔深度，钻孔直径，取心钻进比率，地层等；②钻探工程的施工条件和技术要求；③有关的规程、规范和标准；④计划任务书或合同、协议；⑤所拥有的钻探技术装备手段。
2）设计编制应掌握必要的资料：计划任务书、地质设计书、交通位置图、工程一览表，以及标明工程布置的地质地形图、勘探线剖面图、钻孔理想柱状图等。
3）为进行技术工艺方案的优化选择，尚应有相关钻探实际成本的基础数据，如构成钻探成本的主要因素及其对综合效益的影响程度、单位时间钻机作业费等指标值。
（2）工作程序
1）踏勘现场，了解矿区水源、交通及孔位等情况；
2）收集和分析各种资料，进行技术方法试验；
3）召开施工方案论证会，对施工技术方法、施工力量安排的合理性与可行性进行对比、论证、优选，对主要经济技术指标进行估算；
4）按“实事求是、先进合理、讲求实效”的原则，编写设计（优化选择成果）。设计内容要求：要简明扼要、突出重点，图件、图表要清晰齐全。
（3）优化选择（设计）方法
实践证明，一个好的技术工艺方案，最少必须满足两项基本条件：①能有效地解决遇到的实际难题；②应用成本低、综合效益好。
根据钻探技术经济学理论，进行钻探技术工艺方法的优化选择与评价，至少应包括以下步骤：①确定目标功能；②提出备选方案；③进行方案评价；④选择最优方案。
进行钻探技术工艺方法的优化选择与评价时，还要积极引进、推广新技术、新方法，贯彻优化设计思想，以期取得好的地质效果与经济效益。
