浅析矿产勘探设备在复杂地质条件下的性能优化   

引言

带压作业能够在不压井、不放喷的情况下进行井筒作业，避免了对地层的污染和伤害，保持了地层能量，对于提高气井产能和采收率具有显著优势。然而，由于气井内部存在高压、高含硫化氢等危险因素，带压作业过程中一旦发生安全事故，将造成严重的人员伤亡、环境污染和经济损失。因此，如何提升气井带压作业的安全性成为行业关注的焦点。标准化作为一种科学的管理手段，通过制定统一的技术规范、操作流程和安全标准，能够有效规范作业行为、降低风险，是提升气井带压作业安全性的关键路径。

1 复杂地质条件概述

矿产勘探设备的设计与性能面临着由复杂地质条件所带来的重大考验。复杂地质条件通常包括岩石种类的多样性、地层结构的非均质性、地下水流动状态的不稳定性，以及温度和压力条件的极端波动上。为了应对这些挑战，矿产勘探工具必须具备出色的适应能力和高度的可靠性。面对多样化的岩石类型，钻探设备必须能够适应从软土至坚硬岩石的不同硬度条件，这意味着设备需要拥有可调节的钻探力度及钻头设计。对于地层结构的非均质性，要求该类设备能够迅速识别地质变化，并据此调整其作业策略，以防止钻头损伤或降低勘探效率。此外，由于地下水流状态不稳定可能引起设备陷入泥浆或遭遇过高水压的问题，因此，对设备的密封性能及其压力控制能力提出了更高标准。最后，在极端温度与压力条件下工作时，设备材料和结构的设计需满足更严格的要求，确保其在极端环境中的可靠性和长久耐用性。

2 矿产勘探设备在复杂地质条件下的性能优化

2.1 勘察要求

为了提高岩土工程勘察工作的规范性，工作中严格执行前期所编制的勘察纲要，来明确工程的主要勘察技术方法以及相关要求，以确保勘察成果的质量。结合前超区间隧道工程，阐述复杂地质条件下岩土工程勘察工作水文地质的技术要点。首先，根据工程项目特点及具体要求，进行场区的水文地质测绘及搜集区域水文地质资料、周边工程的地质资料，如气象水文特征、工程区域周围的水系、地层岩性分布等，初步了解该地区的地下水的埋藏条件、分布状况及补给、径流、排泄条件、水质、水位及其变化幅度等。地下水位的变化对岩土工程的影响非常大，是岩土工程勘察工作中的重要难点。其次，通过地质钻探手段可以厘清区域内地下水流动的方向和水量的规律。钻探技术需要通过人机结合的方式进行。在钻进过程中，机台人员需要对钻进过程中的异常情况进行详细记录，例如孔内漏水（浆）位置、孔口冒水、地层异常变化等。而地质技术人员需要经常性检查并与机台多沟通，且须如实记录岩芯状态、初见水位、稳定水位等，对机组记录不详或者不当之处，作出相应补充，备注于《钻探日记》中，作为后期分析场区水文地质情况的重要参考依据。另外，对于水文地质条件较为复杂地段，可布置适量物探工作，方法可采用高密度电法或激发极化法。多种勘探手段的互相配合，可以弥补单一勘探手段产生的缺陷，充分发挥各自优势，更能保证勘察成果的质量。最后，通过现场试验确定水文地质参数。水文试验孔结合水文地质单元和具有代表性、控制性意义的孔布置。钻孔孔深、孔径、过滤器、钻孔止水、钻进及孔斜必须符合相关要求。为了评价岩土层渗透性能、含水层富水性以及进行区间隧道、工作井的涌水量预测，需要利用抽、注、压等水文试验方法测定含水层水文地质参数。

2.2 环境影响预测

根据工程特点和区域地质条件分析，开采活动将对区域环境产生多方面的影响。随着地下开采活动的持续进行，区域地下水系统将受到扰动，可能导致地下水位普遍下降，形成以开采区为中心的降落漏斗，影响范围可能延伸至周边地区，这种水位下降可能影响到当地居民的生活用水及农业灌溉用水，同时也可能引起地表植被受损。开采活动还可能改变区域应力场分布，导致岩体结构发生改变，进而诱发地表变形，表现为地面沉降、裂缝等现象，特别是在开采强度较大的区域，可能出现明显的地表沉降坑，这种变形不仅影响地面建筑物和基础设施的安全，还可能引发次生地质灾害，如崩塌、滑坡等。采矿过程中产生的废水主要包括矿井涌水和选矿废水，如果处理不当可能造成地表水体污染，影响下游水质；同时，采矿废渣的堆放也将占用土地资源，若防护措施不足，在降雨作用下可能发生淋滤，污染土壤和地下水，且废渣堆体如果堆放不当，在暴雨等外部因素作用下可能发生滑塌，威胁周边环境安全。

2.3 模块化设计理念

本设计采用了模块化的策略，允许设备根据需要迅速更换诸如钻头这样的核心组件，以更好地适应多样化的地质环境。这种设计增强了设备的操作灵活性与应变能力，进而提升了整体的工作效率及对不同作业条件的适应性。

2.4 复杂地质条件下岩土工程勘察中水文地质工作的重要性

在工程建设中，基于岩土体与地下水之间的关系，水文地质条件会对岩土体的工程特性造成直接影响。工程地质与水文地质之间的关系密不可分，二者相互联系、相互作用。针对岩土工程现场复杂的地质条件，若不深入开展岩土工程勘察工作，忽视水文地质问题对工程施工造成的不利影响，可能会发生由地下水引发的各种工程危害问题，如某小区地下室底板隆起、开裂、渗水，造成地下室大量积水，经司法鉴定意见为勘察报告未提供地下水位变化幅度，提供的地下抗浮设防水位建议值不准确。在工程勘察中要注重勘察质量的提升，对与岩土工程有关的水文地质问题展开深入分析，围绕岩土体与建筑物受地下水的影响展开综合评价，根据岩土工程勘察工作成果，制定有效的预防与治理方案。

2.5 安全监督方法与标准标准化

采用多样化的安全监督方法，如日常检查、专项检查、定期检查、不定期抽查等，并制定相应的检查标准和检查表。检查表应涵盖设备设施、作业流程、人员操作、安全防护等各个方面，明确检查项目、检查标准、合格判定依据等内容。安全监督人员根据检查表进行检查，对发现的问题进行详细记录，并下达整改通知书，要求责任单位限期整改。整改完成后，进行复查验收，形成安全监督工作的闭环管理。例如，在进行设备专项检查时，依据设备维护保养标准，对设备的各项性能指标、零部件的完好情况等进行检查，确保设备符合安全运行要求。

结语

标准化是提升气井带压作业安全性的有效手段。通过对设备进行标准化管理，规范作业流程，实现人员操作标准化以及强化安全监督标准化，能够有效识别和控制气井带压作业过程中的各类风险，降低事故发生率，保障作业人员的生命安全和身体健康，促进气田的安全、稳定、高效开发。在未来的气井带压作业安全管理中，应进一步完善标准化体系，结合新技术（如物联网、大数据、人工智能等）的应用，不断优化标准化管理的方法和手段，持续提升气井带压作业的安全管理水平。

参考文献：

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