發布時間：2022-03-14所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 介紹了汶川地震斷裂帶科學鉆探項目的鉆探工程實施情況，包括完成的鉆孔情況、鉆探施工中遇到的技術難題，以及為解決這些難題開展的鉆探技術研發和鉆探工程的組織管理等。 關鍵詞: 地震; 科學鉆探; 鉆探工程; 汶川 1 項目概況 2008 年 5 月 12 日 14 時 28 分，
摘 要: 介紹了汶川地震斷裂帶科學鉆探項目的鉆探工程實施情況，包括完成的鉆孔情況、鉆探施工中遇到的技術難題，以及為解決這些難題開展的鉆探技術研發和鉆探工程的組織管理等。
關鍵詞: 地震; 科學鉆探; 鉆探工程; 汶川
1 項目概況
2008 年 5 月 12 日 14 時 28 分，在我國四川省發生了震驚世界的汶川特大地震，震級 8. 0 級，最大烈度 11 級，地震影響范圍涉及 10 個省( 區、市) 的 417 個縣( 市、區) ，造成 8 萬多人死亡、37 萬多人受傷、 4500 多萬人失去家園，導致近萬億元的財產損失。
地震對人類危害巨大，必須以各種方法來研究和預報地震，以減輕地震災害對人類的危害，這是全人類的共同愿望。在汶川特大地震發生 2 個月以后，以許志琴院士為首的一批地質學家提出，應在我國的主要地震斷裂帶實施科學鉆探，以研究地震活動的規律和發震機理，為監測和預報地震提供數據，并建議汶川地震科學鉆探作為該計劃的一期工程。此建議得到了廣泛的贊成，并很快由國家批準立項。
“汶川地震斷裂帶科學鉆探”項目于 2008 年 10 月啟動。該項目作為科技部支撐計劃的一個專項，由國土資源部和中國地震局共同組織實施，國土資源部為項目負責部門。項目的主要目的是: 在汶川特大地震和復發微地震的源區—龍門山“北川—映秀斷裂”及龍門山前緣“安縣—灌縣斷裂”傍側實施科學群鉆( 5 口科學鉆孔) ，通過鉆探獲取地下深處的地學信息，開展地質構造、地震地質、巖石力學、化學物理、地震物理、流體作用和流變學等多學科的研究、觀測和測試，研究地震活動的規律和發震機理。完鉆后，將在鉆孔內安放地震探測儀器，建立長期地震觀測站，為未來地震的監測、預報或預警提供基本數據。
項目共設 17 個課題，其中的第 2 個課題“科學鉆探與科學測井”由中國地質科學院探礦工藝研究所( 以下簡稱工藝所) 承擔。該課題的主要任務是完成 5 口科學鉆孔的取心鉆探和測井施工，為地震研究提供巖心、測井資料和深部科學實驗的通道，為地震長期監測提供基本條件。
2 鉆探工程實施簡況( 參見表 1、表 2)
該項目的第一口鉆孔 WFSD - 1 于 2008 年 11 月 4 日開鉆，最后一口鉆孔 WFSD - 4 于 2014 年 2 月 11 日完井。鉆探實施的地點龍門山斷裂帶歷史 上發生過多次地震，地下巖層整體破碎，“體無完膚”，嚴重程度罕見，導致鉆探和測井施工中事故頻發，處理事故耗費了大量的時間和經費。此外，所有的鉆孔都是在山區施工，存在著施工場地狹小，路況惡劣等問題以及受地質災害影響的風險。5 口鉆孔中的 2 口受到過泥石流的沖擊，其余 3 口受到過洪水的威脅。因為上述的種種困難，汶川地震科學鉆探項目的鉆探施工進展得異常艱難，所有的鉆孔施工時間都大大超過預計的( 同類鉆孔施工所需的) 時間。
3 鉆探施工遇到的主要困難和問題
3. 1 鉆探施工中的復雜情況
3. 1. 1 地層破碎導致的復雜情況
龍門山斷裂帶歷史經歷了許多次地震，導致該斷裂帶的地下巖層強烈破碎，如 WFSD - 1 孔 在 1200 m 深度范圍內就鉆遇了 20 多條斷層。汶川地震斷裂帶科學鉆探項目的 5 口鉆孔所處的位置不同，鉆進的巖層也不一樣，既有沉積巖，如泥巖、頁巖、砂巖等; 又有火成巖，如花崗巖、花崗閃長巖、凝灰巖等; 還有變質巖，如板巖、變質砂巖等。但無論巖性怎樣變化，所有鉆孔的巖層都有一個共同的特點，就是由于位于地震斷裂帶，巖層破碎情況嚴重，所有的鉆孔從開鉆到完鉆基本上全部在破碎地層中鉆進。
在鉆進施工過程中，孔壁巖石要受到各種機械擾動作用，包括: 回轉鉆進過程中的鉆桿敲擊作用; 起鉆過程中的抽吸作用; 下鉆過程中的壓力“激動” 作用; 處理事故過程中孔內震擊器的震擊作用。在各種機械擾動作用的綜合影響下，本身就破碎的孔壁巖石發生剝落，剝落物掉在孔內。若孔內有鉆具，就可能形成卡鉆或埋鉆。
3. 1. 2 鉆孔縮徑導致的復雜情況
在該項目的鉆探施工過程中，縮徑卡鉆是一種常見的孔內事故。在 WFSD - 1 孔中，曾連續 3 次發生縮徑卡鉆。發生此種事故最多的是 WFSD - 4 孔，施工中共發生了 9 次較嚴重的孔內事故，其中大多數是由縮徑導致的卡鉆事故。鉆孔縮徑，實質上是在上覆巖層重量的作用下，塑性巖石向鉆孔內的流動( 蠕變) 。地下的巖石原本是處于一種平衡狀態。鉆孔形成后，平衡被打破了，位于深部的較軟巖石在上覆巖層重量的作用下產生變形，朝著鉆孔方向流動過來，使鉆孔直徑變小，情況嚴重時甚至可能導致鉆孔封閉。這種巖層蠕變和縮徑作用會導致鉆孔內的鉆具被卡死，形成孔內事故。
3. 1. 3 其它導致復雜情況的因素
還有其它一些導致復雜情況或施工困難的因素，包括以下幾個方面。
( 1) 大直徑、深孔、連續取心鉆進要求: 汶川地震斷裂帶科學鉆探項目的 5 個鉆孔中的 3 個鉆孔 ( WFSD - 2 孔、WFSD - 3 孔和 WFSD - 4 孔) 的主要取心鉆進直徑都是150 mm，鉆孔深度在1500 ～ 2338 m 之間。要實現這樣的大直徑、深孔、連續取心鉆進施工目標，從技術上來說是可行的，但需要的施工時間很長，鉆進成本很高。如果在強烈破碎和強縮徑的地層條件下施工，需要的時間更長，鉆進成本也更高。對于破碎復雜地層的鉆進施工，一般要求快速鉆進通過破碎帶，然后馬上下套管護住不穩定孔段。而以上的鉆進施工條件和要求是與此原則相矛盾的。
( 2) 特殊取心要求: 龍門山斷裂帶地下的巖層破碎嚴重，如果采用常規的取心方法，回收巖心時會由于敲擊巖心管而加劇巖心的破碎，使巖心中保留的地質構造信息受到破壞。為了保證巖心的原狀性，本項目的 5 個鉆孔共 5883 m 取心進尺的絕大部分采取了特殊的取心技術，即半合管取心技術。半合管取心的優點是取心質量好、巖心的原狀性好，缺點是操作復雜、回次進尺短、施工效率低。
( 3) 大斜度鉆孔要求: 為了縮短鉆孔長度，節省施工時間和經費，WFSD - 4 孔被設計成一口定向斜孔，主要孔段的頂角為 35°，屬于大斜度鉆孔。大斜度鉆孔施工的主要技術難題是: 巖屑攜帶較困難，孔壁穩定性差，摩阻大。對于破碎地層鉆進，孔壁穩定性差會對鉆井施工起著較大的負面作用。
3. 2 復雜情況導致的鉆探施工難題
破碎地層取心也是鉆探施工中的主要問題之一。某些鉆孔的一些孔段巖層強烈破碎，取心異常困難。譬如在 WFSD - 2 孔和 WFSD - 4 孔的某些孔段取心極度困難，盡管采取了各種措施，巖心采取率也只能達到 40% ～ 50% ，有時候甚至打空管。
孔壁巖石坍塌、掉塊和鉆孔縮徑導致卡鉆是汶川地震科學鉆探項目鉆探事故的主要原因。5 個鉆孔施工中多次遇到這樣問題。處理卡鉆事故和側鉆耗費了大量的進尺( 表 3) 、時間和經費。
4 項目實施過程中的鉆探技術研發成果
針對龍門山斷裂帶極端惡劣的施工環境和復雜的地質條件，該項目的鉆探技術人員，在取心鉆進工藝方法、復雜地層泥漿體系和特殊鉆進工具以及鉆探設備等方面開展了大量的自主創新，在解決鉆探技術難題方面獲得了顯著的效果。在破碎帶地層取心鉆進總進尺 5883 m，獲取巖心 5378 m，平均巖心采取率 91. 4% 。獲取的巖心質量高、原狀性好，為汶川地震斷裂帶科學鉆探項目的地學研究奠定了好的基礎。
研發的主要成果涉及螺桿馬達/液動錘/長半合管取心鉆進工藝、極破碎和強蠕變地層鉆進技術、交流變頻高轉速頂驅鉆機、長孔段小間隙固井工藝 4 大方面。
4. 1 螺桿馬達/液動錘/長半合管取心鉆進方法
汶川地震斷裂帶科學鉆探項目實施過程中，試用了多種取心鉆進方法。為了解決破碎巖層鉆進巖心原狀性差的問題，該項目的取心鉆進主要采取半合管取心技術。半合管取心的優點是取心質量好、巖心原狀性好，但半合管取心鉆進回次進尺短，導致提鉆次數多、輔助時間長和鉆探施工效率低。為減少起下鉆次數和輔助施工時間，后引入了繩索取心方法，為此研制了 127 mm 繩索取心鉆桿和與此配套的半合管繩索取心鉆具。該方法得到應用的前提是與頂驅裝置配合使用。
在 WFSD - 2 孔施工對頂驅 - 繩索取心鉆進方法進行試驗的結果表明，該方法在破碎地層中使用，存在以下問題: ( 1) 頂驅高速回轉時對孔壁有強烈的敲擊和擾動作用，使破碎地層的孔壁坍塌、掉塊加劇，一則會導致鉆孔擴徑加劇，二則可能造成卡鉆; ( 2) 在嚴重擴徑的鉆孔中高速回轉鉆桿柱容易受到疲勞損壞，鉆頭壽命也降低; ( 3) 鉆桿柱運轉不平穩，導致取心效果變差，巖心采取率降低。
相比之下，螺桿馬達孔底動力鉆進在機械鉆速、鉆進施工安全、取心質量、鉆桿柱和鉆頭壽命等方面都要優于頂驅 - 繩索取心鉆進。其唯一的不足是，需要通過提鉆回收巖心，起下鉆次數多，輔助時間長。為了彌補螺桿馬達提鉆取心鉆進方法的不足，我們在提高半合管取心回次進尺長度方面開展了技術攻關，主要采取了 2 方面措施: ( 1) 研制長半合管取心鉆具，最初的半合管長度只有 2 ～ 3 m，我們相繼研制成功了 4. 5、6 和 9 m 長的半合管取心鉆具; ( 2) 采用液動錘，減輕巖心堵塞，提高回次進尺長度和機械鉆速。
螺桿馬達 - 液動錘 - 長半合管取心鉆進方法在 WFSD - 4 孔中進行了試驗并獲得了成功。在該孔的 2014. 30 ～ 2065. 40 m 孔段，鉆進了 5 個長度超 9 m 的回次，總進尺 45. 15 m，平均回次進尺 9. 03 m，平均巖心采取率 97. 5% ，平均機械鉆速 1. 49 m /h。最重要的是，取出了長 9 m 的無擾動連續巖心柱。
螺桿馬達 - 液動錘 - 長半合管取心鉆進系統 ( 見圖 1、圖 2) 是首次在世界上得到應用。該系統的主要特點如下。
( 1) 螺桿馬達驅動，鉆桿柱不回轉，可減輕鉆進功耗和鉆具磨損，有利于改善鉆桿柱工作狀態和保護井壁，減少事故。
( 2 ) 液動錘沖擊載荷碎巖，可提高機械鉆速 50% ～ 100% ，提高回次進尺長度 1 ～ 2 倍。
( 3) 低鉆壓鉆進，有利于防斜和降斜。
( 4) 長半合管取心，取心回次進尺長，巖心的原狀性好。
4. 2 極破碎和強蠕變地層鉆進技術措施
汶川地震斷裂帶科學鉆探項目鉆進施工遇到的地層極其復雜，具有 2 大特點: 一是強烈破碎; 二是強烈縮徑。所鉆進的 5 個鉆孔都遇到了這兩類問題，其中以 WFSD - 4 孔最為典型。這兩類地層問題曾經導致了多次孔內事故。現場的鉆探施工人員通過不斷地總結經驗、分析事故原因并采取相應的技術對策，摸索出了一套極破碎和強蠕變地層鉆進技術措施，為今后解決此類復雜的鉆探技術問題，積累了寶貴的經驗。
我們分析了問題產生的原因，提出應采用綜合性的技術措施來解決問題。解決問題的基本思路是: 優化泥漿體系，抑制鉆孔縮徑和孔壁垮塌; 采用雙心鉆頭鉆進，降低縮徑卡鉆的風險; 優化鉆井工藝措施，預防卡鉆; 采用有利于復雜地層鉆進的鉆機。
4. 2. 1 優化鉆井泥漿體系
我們在 WFSD - 4 孔的施工中采用了鉀石灰聚磺鉆井液體系。該體系是在石灰鉆井液、聚磺鉆井液基礎上發展起來的一種更有利于防塌的鉆井液體系，具有強抑制性、泥餅質量好、封堵能力強的特點，應用中表現出了較好的流變性、抑制性、防粘卡效果、高溫穩定性和較強的剪切稀釋性、防塌能力和抗可溶性鹽類污染能力。針對 WFSD - 4 孔強破碎和強縮徑同時存在的問題，我們還采取了以下技術措施: 提高泥漿密度、粘度、切力、抑制性和防塌效果，加強護壁和攜帶巖屑效果。泥漿密度一般在 1. 4 ～ 1. 7 g /cm3 范圍內，采用高的泥漿密度來加強破碎地層的防塌效果和抑制地層的縮徑。
4. 2. 2 采用“雙心鉆進”方法
我們采用“雙心鉆進”來解決縮徑卡鉆問題。 “雙心鉆進”是鉆頭的領眼、擴眼中心與通徑中心不重合。雙心鉆具可通過一段較小的井眼或套管，以直徑較小的鉆具，鉆出一個直徑較大的井眼，從而解決縮徑帶的卡鉆技術難題。“雙心鉆進”既可是全面鉆進，又可是取心鉆進，采用的鉆具分別見圖 3 和圖 4。
在 WFSD - 4 孔 的 施 工 中，我 們 采 用 了 127 mm × 149. 2 mm × 168 mm CK306B 型“雙心鉆頭”。該鉆頭( 見圖 3) 的超前導向部分直徑為 127 mm，可在149. 2 mm的鉆孔中下鉆，鉆出直徑168mm 的鉆孔。由于用該方法鉆出的鉆孔直徑比鉆具直徑要大得多，因此即使是縮徑，也很難形成卡鉆。
4. 2. 3 優化鉆井工藝措施
在鉆井工藝方面，通過采取一系列措施，來維持鉆孔的穩定性，減輕縮徑和卡鉆的風險。這些措施包括以下幾個方面。
( 1) 優化鉆具結構。鉆具組合中不帶擴孔器和扶正器，復雜地層鉆進不使用螺桿馬達，以減少卡鉆的可能性。
( 2) 在孔內鉆具組合中加震擊器，以便在卡鉆發生后增加解除卡鉆的可能性。
( 3) 勤劃眼，短起鉆。在操作規程中規定，每鉆進一段時間( 一般 1 ～ 5 h) 后，要活動一次鉆具; 每鉆進 1 ～ 2 天后，要進行一次短起鉆。通過采取這樣的措施，及時消除鉆孔的縮徑量，以減少在鉆進或者起下鉆期間鉆具被卡死的可能性。
( 4) 起鉆回灌泥漿。以泥漿柱的壓力來平衡地層壓力，以減輕鉆孔縮徑的程度。
4. 2. 4 采用有利于復雜地層鉆進的鉆機
我們采用交流變頻驅動的頂驅鉆機，作為復雜地層鉆進技術措施之一。頂驅鉆機最顯著的特點是:
( 1) 可接立根鉆進，給進行程長，有利于快速通過復雜地層;
( 2) 可以倒劃眼，遇到復雜情況時，有利于快速解除;
( 3) 頂驅帶著水龍頭起下鉆，遇到復雜情況時，能以最快的速度建立循環，為解除復雜提供有利條件。
4. 3 交流變頻高轉速頂驅鉆機
汶川地震斷裂帶科學鉆探項目施工的 5 口鉆孔，涉及可鉆性不同的各種地層，既有硬巖( 花崗巖、閃長巖、凝灰巖等) ，又有軟巖( 砂巖、板巖、泥巖等) 。在硬巖中進行取心鉆進，需要采用孕鑲金剛石鉆頭。此種鉆頭要求鉆機具有高的回轉速度。地質巖心鉆機適合于硬巖取心鉆進和繩索取心方法，但國內現有巖心鉆機的承載能力遠遠不能滿足汶川地震科學鉆探項目的要求。石油或地熱鉆機的強度足夠，但不適合于高轉速金剛石取心鉆進。為了解決這個問題，探礦工藝研究所聯合中國地質裝備總公司研制了一套頂驅/轉盤組合式鉆機。該鉆機的基本思路是，在 3000 m 地熱轉盤鉆機上加裝一套高轉速頂驅系統和高精度給進控制系統，既可滿足金剛石繩索取心鉆進的要求，又可實現大口徑擴孔鉆進。
由于國內當時還沒有可供參考的鉆機，該項目的首臺深孔取心鉆機樣機參考德國和美國的經驗采取了全液壓頂驅鉆機方案。首臺樣機型號為 KZ - 3000，在 WFSD - 2 孔進行了試驗，使用時間約 660 天，完成了大口徑取心鉆進、擴孔鉆進、側鉆和全面鉆進以及多次處理孔內事故施工，鉆達的最大孔深為 2283. 56 m( 鉆孔直徑為 122 mm) 。結果表明，該鉆機使用情況基本正常，基本能滿足深孔取心鉆進施工的需求。不過，通過試驗發現液壓驅動鉆機在能量利用率、元件的壽命和可靠性、鉆機操控性和維護性能方面，都存在著一些問題。
針對 KZ - 3000 型鉆機在使用中存在的問題，研究人員對深孔取心鉆機進行了改造。
改造的主要技術思路是:
( 1) 鉆機由原來的全液壓驅動，改成交流變頻電驅動;
( 2) 加大絞車功率，由原來的320 kW 加大到450 kW，從而加大起下鉆速度;
( 3) 甩掉長給進油缸，依靠絞車自動送鉆提供鉆壓及給進速度;
( 4) 加長軌道，滿足頂驅進行立根鉆進、掃孔，以及帶頂驅起下鉆。
鉆機改造帶來了以下一系列好處:
( 1) 提高了起下鉆速度。起下鉆速度由 300 m / h 提高到 400 m /h。
( 2) 絞車故障和維修時間減少。
( 3) 取掉油缸后，不會出現由于給進油缸導致的故障和維修時間。
( 4) 可實現頂驅接立根鉆進和掃孔，節省施工時間。
( 5) 交流變頻驅動，能耗低、操控性好、可靠性好。
改造后的鉆機取名為 KZ - 30 - DB( 見圖 5、圖 6) ，該鉆機在 WFSD - 4 孔連續使用 555 天，完成了大口徑取心鉆進、擴孔鉆進、側鉆和全面鉆進以及約 10 次 處 理 孔 內 事 故 施 工，鉆達的最大孔深為 2338. 77 m( 鉆孔直徑為 150 mm) 。試驗結果表明，鉆機使用情況正常，能滿足深孔取心鉆進施工的需求，改造前的計劃思路基本上得到實現。
該鉆機是一種多功能鉆機，可用于孔深 3000 m 左右的大直徑( 150 mm 終孔) 科學鉆探、地熱鉆探和煤層氣鉆探，還可用于孔深 5000 m 以深的小直徑 ( 76 mm 終孔) 地質巖心鉆探，具有較好的推廣應用前景。
4. 4 復雜地層小間隙固井工藝
為了降低施工成本，汶川地震斷裂帶科學鉆探項目 5 個鉆孔的套管程序都采取了小套管間隙設計。該項目下套管、固井施工的主要技術問題是:
( 1) 套管間隙小，再加上地層破碎，采用常規的套管柱結構施工難度大，套管難以下到位;
( 2) 強蠕變地層，鉆孔縮徑嚴重，使套管難以下到位。課題研究人員摸索總結出兩方面的技術措施，使得復雜地層小套管間隙條件的下套管、固井問題，在很大程度上得到了解決。
研發了強縮徑地層和小間隙條件的尾管固井工藝。在套管結構形式、螺紋連接、套管串結構、倒扣丟手和固井工藝等方面，采取了一系列特殊的技術措施，保障了復雜地層和小套管間隙條件下尾管固井施工的正常進行。這種固井工藝的主要優點是:
( 1) 可簡化鉆孔結構和套管程序，并因此降低施工成本; ( 2) 套管柱結構得到優化，有利于減輕阻卡。
為保證 WFSD - 4 孔在孔深 2200 ～ 2300 m 處的強縮徑帶固井施工時套管能下到位，采用了以下特殊的鉆進和下套管工藝: 先采用 127 mm × 149. 2 mm × 168 mm CK306B 型雙心鉆頭穿過縮徑帶，鉆出直徑 168 mm 的鉆孔。根據地層縮徑的規律，這一段在較短的時間內，鉆孔中有較強的縮徑發生。再采用 166 mm × 200 mm × 220 mm CK406B 型雙心鉆頭( 超前導向部分直徑為 166 mm) 進行擴孔鉆進。采用這種特殊的施工工藝，順利通過了多次發生卡鉆事故的 WFSD - 4 孔 2200 ～ 2300 m 孔段。此后下入 168 mm 套管的施工過程平穩，沒有明顯的遇阻和遇卡現象。
5 課題實施的組織管理
汶川地震斷裂帶科學鉆探項目的鉆探工程由工藝所負責組織實施。此外，還有較多的研究單位以及施工和制造企業參與了鉆探施工和設備器具研發工作。
由于該項目鉆探施工的地層條件復雜，取心要求嚴格，施工中大量采用新方法和新技術以及施工設計經常根據地學研究的要求進行變化等一系列特點，使得常規的鉆探施工承包方式難以取得好的效果。參照中國大陸科學鉆探工程項目組織實施的經驗，從 2010 年 9 月 WFSD - 2 孔下半段施工時開始，鉆探施工的管理模式由合同承包制改為“甲方指揮施工的日費制”，即甲方( 探礦工藝所) 負責從設計、器材供應到施工指令下達等一系列決定性的工作，乙方( 鉆探隊伍) 按照甲方指令進行操作，甲方給乙方的報酬按日計費。
“甲方指揮施工的日費制”在 WFSD - 2 孔下半段施工中獲得了較好的效果。不過，在實施過程中發現這種模式也還存在著不足，即對施工單位積極性調動的效果較差，因為施工時間延長對施工單位沒有影響，反而有利。為了解決這個問題，在 WFSD - 4 孔施工中，制定了“WFSD - 4 孔鉆井施工獎勵機制考核評定辦法”。根據此辦法，甲方以 20% 日費用的額度設立施工獎，然后制定了一套涉及八大指標( 項目部職責、施工作業指令、崗位職責、設備養護、安全、文明生產、報表記錄、起下鉆、其他) 的考核辦法。對于每一類指標，都有具體的評分標準。每個月進行一次考核，考核評分的結果作為發放獎金的依據。施工隊伍在哪個方面做得不好或犯錯，都會被扣獎金。這種方法的實施，充分調動了施工隊伍的積極性，促使他們主動地做好施工方面的各項工作，改善了鉆探施工安全、質量和效益。
工藝所制定了“科學鉆探與科學測井”課題實施管理辦法，明確了課題每一個管理分組和主要人員的崗位職責，規定了辦事制度和程序以及物資采購制度和程序。
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針對鉆探施工中的技術難題，工藝所和汶川地震科學鉆探工程中心鉆井工程部數次召開專題性的技術研討會和專家咨詢會，邀請有關大學、研究所、施工單位和管理部門的知名專家( 涉及地質、石油、水電、煤田等部門) 對鉆探技術難題進行會診并提出解決方案。此外，組織開展了技術攻關，聯合國內有關的大學、研究所和企業開展了鉆探技術研究與開發。一系列技術和管理措施的采取，為鉆探施工的順利進行提供了有力的保證。
6 總結與體會
( 1) 汶川地震斷裂帶科學鉆探項目共施工 5 口鉆孔，總進尺 10387 m，其中取心鉆進 5883 m，獲取巖心 5378 m，平均巖心采取率 91. 4% ，獲取的巖心質量高、原狀性好。所有的鉆孔都穿過了主斷層 ( 目標層) ，完鉆后建成長期觀測孔。鉆探工程的實施為地震研究和地震監測、預報提供了強有力的技術支撐。
( 2) 鉆探實施的地點龍門山斷裂帶歷史上發生過多次地震，地下巖層整體破碎，“體無完膚”，嚴重程度罕見，導致鉆探和測井施工中事故頻發，使該項目的鉆探施工進展得異常艱難，所有的鉆孔施工時間都大大超過預計的時間。
( 3) 針對龍門山斷裂帶極端惡劣的施工環境和復雜的地質條件，該項目的鉆探技術人員，在取心鉆進工藝方法、復雜地層泥漿體系和特殊鉆進工具以及鉆探設備等方面開展了大量的自主創新，在解決鉆探技術難題方面獲得了顯著的效果。研發的主要成果包括螺桿馬達/液動錘/長半合管取心鉆進工藝、極破碎和強蠕變地層鉆進技術、交流變頻高轉速頂驅鉆機、長孔段小間隙固井工藝四大方面。這些技術成果，除了為汶川地震科學鉆探項目地學目標的實現起到了積極的促進作用，還將在我國的地質巖心深鉆和科學鉆探施工中發揮作用。
( 4) 通過實施汶川地震斷裂帶科學鉆探項目，我們深切地體會到，復雜地層鉆進是鉆探工程領域最大的技術難題。盡管在項目實施過程中采取了許多技術措施，這些措施也取得了較好的效果。但總的來說，事故多、取心效果差、施工效率低是復雜地層鉆進的固有特點，所有的技術措施只能在一定程度上減緩這些不利因素，而無法消除。比較有效的措施是快速鉆進通過復雜層和多下套管，而這些措施必然導致取心的減少和鉆進成本升高。——論文作者：張 偉1 ，胡時友2 ，賈 軍3 ，樊臘生2 ，鄭 薇2
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