地质岩心钻探中空气泡沫钻进技术的应用

张世元，郭海超，祁召军

（青海省第二地质矿产勘查院，青海 西宁 810000）

空气泡沫钻进技术属于多工艺空气钻井技术的一种，在石油钻探、地质岩心钻探领域中得到广泛应用，能够保证提升钻探效率。由于我国社会经济的迅猛发展，矿产资源需求量不断增加，矿产资源勘察工作已经引起人们的关注，为了保证空气泡沫钻进技术在地质岩心钻探中得到更好的应用，本文主要分析空气泡沫钻进技术的应用要点，为地质岩心勘探人员提供更加精确的勘察数据，促进我国钻探行业的快速的发展。

1 地质岩心钻探中应用空气泡沫钻进技术的重要性

在地质岩心钻探中，合理运用空气泡沫钻进技术至关重要，能够有效降低地质岩心钻探成本，提升地质岩心的总体钻探效率。想要保证空气泡沫钻进技术在地质岩心钻探中得到更好的应用，操作人员在实际工作当中，要结合地表灌注系统的运行情况，不断改进原油的钻进方法，在保证地质岩心钻探质量的基础之上，有效提升地表灌注系统的运行效率，保证地质岩心钻探工作得以顺利开展。除此之外，将空气泡沫钻进技术应用到地质岩心钻探中，能够为操作人员提供更加精确的钻探数据，减轻操作人员的工作压力，进一步提升地质岩心钻探效果。与传统的冲洗钻进技术相比，空气泡沫钻进技术的操作流程更加简单，钻进设备的平均运行速度能够提高0.98-1.62倍，地质岩心的采取率能够提高15%左右，对岩心的污染特别小。在钻进的过程中，由于空气泡沫钻杆长度较短，会降低钻杆断裂事故的发生[1]。

2 空气泡沫钻进技术特点

（1）提升钻井速度。在应用空气泡沫钻进技术的过程中，能够有效提升钻井速度。由于泡沫介质的密度较低，钻孔内部的压力比较小，能够减少孔内漏洞现象的发生，从而保证钻井速度得到有效提升。如果该地区地层结构比较复杂，对地层的冲刷作用力较大，运用空气泡沫钻进技术，能够保证地质岩心钻井孔壁结构更加稳定。另外，由于岩体颗粒外表已经被空气泡沫包裹住，能够在岩体颗粒表面形成良好的保护膜，提升岩体结构的可靠性，减少泥包现象的发生。

（2）护壁能力较强。与干空气钻进技术相比，空气泡沫钻进技术的操作流程更加简单。例如，在含水层中，运用空气泡沫钻进技术，能够有效避免岩粉包钻头现象的发生，由于钻头部位的压力比较大，泡沫流动过程中，溶液的亲水端能够有效吸附岩粉，保证岩粉更好的吸附到钻头中。此外，将空气泡沫钻进技术应用到地质岩心钻探过程当中，能够有效提升护壁的稳定性，当空气泡沫的流动速度比较低时，对孔壁的冲刷作用较小，保证泡沫能够更好的吸附到孔壁表面。

（3）经济效益较好。通过合理运用空气泡沫钻进技术，能够节省一定的运输成本，保证水资源得到合理利用。由于空气泡沫的消耗量较少，具有重复回收利用的特点，能够减少原材料的浪费，对周围环境的污染较小。在应用空气泡沫钻进技术的过程中，对操作人员的要求较低，保证地质资源评估工作得以顺利进行。伴随科学技术的不断进步，空气泡沫钻进技术也在不断改进，能够有效缩短施工时间，具有良好的经济效益[2]。

3 空气泡沫钻进技术在地质岩心钻探中的应用要点

3.1 科学配置泡沫剂

研究表明，通过科学配置泡沫剂，能够保证空气泡沫钻进技术在地质岩心钻探中得到合理利用。在选择泡沫剂的过程中，操作人员要结合泡沫剂的发泡性能，合理选择泡沫剂。研究表明，ADF-3泡沫剂的稳定性较好，发泡能力特别强，具有良好的水溶性能。泡沫剂的添加比例在3‰到4‰之间，在1t水添加4kg的ADF-3泡沫剂，并进行合理搅拌，保证泡沫剂的化学性质更加稳定[3]。另外，操作人员还要合理选择空气泡沫钻进设备，PB-30型泡沫泵的压力为3MPa，排量为40L/min。

在孔口密封处，科学安装密封导流装置，结合144＊144方钻杆的使用情况，严格控制钻孔直径。在选择空压机的过程中，操作人员要结合高压空气管路的运行情况，将无缝钢管与钢丝编织胶管进行有效连接。

3.2 合理控制转速

对于地质岩心钻探人员来讲，在应用空气泡沫钻进技术的过程中，要合理控制钻机的转速与功率，有效提升钻杆强度，保证钻具更加稳定。一般情况下，钻具体积小，管道外部的泡沫体系更加稳定。如果该地区的地质岩心钻探难度较大，操作人员要结合孔壁结构特点，合理选择钻具型号，有效提升钻具的运行效率。在岩石钻进过程中，操作人员可以适当提高钻具的运行速度，但是，钻具的最大运行速度不宜超过800r/min，如果钻具的运行速率超过800r/min，很容易出现堵塞现象。

通过合理控制钻具的转速，能够保证地质岩心钻探质量，减少坍塌事故的发生。在钻压过程中，为了保证钻头能够更好的击碎岩石，操作人员要根据地层结构特点，合理控制钻具速度，并适当减小钻压，有效提升地质岩心钻探效率。当该地区的岩石研磨性比较小时，操作人员则需要合理加大钻压，提升地质岩心钻探效果。

在选择空压机的过程中，操作人员要结合空气泡沫的排量，保证地质岩心钻进效率得到更好的提升。如果该地区的钻孔深度较大，操作人员要结合空压机的运行情况，并根据孔内静液柱高度，不断调整空气泡沫钻进速度，保证地质岩心钻探工作得以顺利进行。

3.3 空气泡沫钻进技术的发展方向

为了保证空气泡沫钻进技术能够更好的发展，研究人员要不断完善灌注系统，并将地表管道进行有效汇总，保证管道内部的空气与泡沫液混合均匀，进一步提升泡沫系统的可靠性。由于地质岩心钻探难度不断加大，研究人员在实际工作当中，要结合该地区的地层结构特点，合理选择钻头，充分发挥空气泡沫钻进技术的钻进优势。此外，研究人员还要适当加大对增压装置的研究力度，结合空压机的运行情况，科学控制增压机内部压力。当空压机的压力达到2.5MPa时，增压泵内部运行压力能够达到3.9MPa，研究人员结合供液情况，不断改进空压机内部结构。因此，研究人员要结合增压设备的运行情况，在指定位置安装增加泵装置。

4 结语

综上，通过科学配置泡沫剂、合理控制转速，并详细介绍空气泡沫钻进技术的发展方向，能够帮助操作人员更好的了解空气泡沫钻进技术操作流程，提升地质岩心钻探效果。对于操作人员来说，在实际工作当中，要不断改进原有的空气泡沫钻进技术，在保证地质岩心钻进质量的基础之上，有效减少地质钻探坍塌事故的发生。