浅议复杂地层中钻探施工技术的应用

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钻探施工技术在复杂地层中的应用分析

钻探施工技术在复杂地层中的应用分析作者：张文斌来源：《文存阅刊》2020年第09期摘要：复杂地层中钻探施工技術的应用，是当前我国地质钻探领域学术研究的热点话题之一，在钻探施工技术中，设备作业能力、泥浆体系护壁堵漏以及钻进施工技术、事故预防等诸多方面是关键内容。

关键词：钻探技术;复杂地层;应用本文将社会的快速发展作为研究背景，针对复杂地层的矿山资源开发与利用，围绕钻探施工技术展开研究，侧重于通过理论研究为我国钻探施工技术水平的提高提供有利的理论参考，降低孔内事故发生概率。

在设计钻孔结构的环节中，本文将复杂地质特点和钻探施工原则作为基本依照，同时提出复杂地层钻探施工的具体钻进方法和相应的工艺参数。

一、钻探施工设计钻探施工设计是钻探施工得以顺利开展的基础依据，要想保证打钻的科学性，就必须做好先期的施工设计准备，进而在最大限度上降低钻探施工事故发生的概率。

首先钻探施工设计需要将复杂地层的基本资料、钻孔的深度、钻进工艺及钻探设备等纳入到考量范围之内，并遵循钻探施工设计原则依照钻探施工设计内容逐步展开，钻探施工设计原则与内容与下图1所示：二、孔身结构设计钻孔结构主要是指孔身口径在开孔至终孔之间基本变化，钻孔结构的选择需要考量施工作业区域的岩石性质、水文地质条件，同时应将钻孔深度、钻进方法及钻孔用途纳入其中。

一般情况下合理的孔身结构设计需要满足以下几点要求，第一，安全可靠、节约可行;第二，漏、塌、卡孔内事故低发生概率;第三，在保证钻进效果的基础上能够实现钻进速度的提升;第四，在满足钻进平衡要求的基础上保证安全钻进，同时相应的工艺饰品、设备条件满足钻进要求。

通过归纳现有的理论研究成果，结合目前我国复杂地质结构钻探施工实践对矿区地层岩石钻进特性规律进行总结，内容如下：（1）地表覆盖层通常在0-15cm，其中属古矿山尾矿、废渣堆积层的钻探是施工难点;（2）覆盖层以下至500m左右通常为碳酸盐层，岩石一般为中等硬度（6～8）级;（3）450～800m左右通常为水敏性凝灰岩缩径地层，可能内夹少量玄武岩，岩石硬度为4～10级;（4）800～1500m左右为可钻性的10·12级坚硬岩石，局部地段可能存在严重的硅化或者裂隙发育。

钻探技术在地质工程勘察中具体应用探讨

钻探技术在地质工程勘察中具体应用探讨摘要：钻探技术在地质工程勘察中占有重要地位。

主要利用钻机在测区内进行综合钻探。

形成的钻孔为圆柱形。

结合相关设备和技术手段的综合应用，便于准确获取测量数据，为后续方案编制和方案实施提供参考依据。

在此基础上，各部门只需根据自身工作职能和内容深入探索工艺系统，了解其系统性、复杂性等特点，在实践中根据地质条件确保钻井工艺标准化，降低现场作业难度，提高整体工作质量和安全性。

关键词：地质工程勘察；钻探技术；方法；应用实践1地质工程勘察中钻探技术应用特点1.1全面性开展地质工程勘察，必要的基础和前提是全面掌握实施现场的条件，然后根据工程建设的要求，控制钻孔技术的合理应用方法。

在获得准确的数据后，对各种信息数据进行综合分析，可以为方案编制、规划设计提供重要的参考依据，保证钻井位置的科学布局，为后续的现场作业奠定良好的基础。

1.2便捷性钻探技术在地质工程勘察中的标准化应用，不仅可以保证各种信息数据的准确性和完整性，而且可以提高钻探的效率和技术水平，在实际操作阶段表现出方便性。

例如，在进行隧道工程地质调查时，重点分析隧道工程的埋置位置和深度。

考虑到现场作业条件复杂，传统的测量方法和技术手段已不能满足实施要求。

为此，选择钻孔技术来控制隧道工程的具体深度。

整体操作简单方便，不会消耗太多的资源，节省了测量成本，提高了各项工作的效率。

2当前地质工程勘察存在的问题2.1地理因素和人为因素。

地理因素是当前地质工程勘察中的主要问题之一。

最重要的是，很难掌握地下水位，地下水位通常有三种变化。

首先，水位上升往往会对地质工程勘察产生显著影响，如土壤松动、土壤湿度高导致的土壤劣化，甚至对勘察设备造成不可逆转的损坏。

如果水位大幅上升，将给整个建设工程带来不可磨灭的打击，如最严重的建筑物倒塌。

第二，水位下降的主要原因是人为因素。

中国许多地区的日常饮用水是地下水。

当地下水开采过多时，很容易导致水位下降。

水位下降对地质工程勘察的影响不言而喻。

工程地质勘探中的钻探技术应用

工程地质勘探中的钻探技术应用【摘要】工程地质勘探中的钻探技术应用在工程领域扮演着重要角色。

本文从钻探技术的基本原理、钻孔设计与施工、地层岩土样品采集与分析、岩土层面特征识别、地质构造的识别与分析等方面展开讨论。

钻探技术通过钻取岩土样品和识别地质构造，为工程设计提供必要的地质信息和参数。

文章指出工程地质勘探中的钻探技术应用的重要性，探讨了未来钻探技术的发展方向和在工程领域的应用前景。

随着科技的进步和需求的不断增长，钻探技术将继续发展，为工程领域的发展提供重要支持。

【关键词】工程地质勘探，钻探技术，基本原理，钻孔设计，地层岩土样品，岩土层面特征，地质构造，重要性，发展方向，应用前景。

1. 引言1.1 工程地质勘探中的钻探技术应用工程地质勘探是工程地质学的重要领域之一，其主要目的是通过一系列钻探技术和分析手段，获取地下岩石和土壤的相关信息，为工程设计和施工提供必要的地质数据支持。

在工程地质勘探中，钻探技术被广泛应用，为工程师提供地下条件的详细描述，从而准确评估工程风险，并制定合理的工程设计方案。

钻探技术在工程地质勘探中的应用涉及钻孔设计与施工、岩土样品采集与分析、地层岩土特征识别、地质构造的识别与分析等方面。

通过钻孔设计与施工，工程师能够获取不同深度地下岩土的物理性质和构造情况，为工程设计提供可靠的基础数据。

岩土样品采集与分析使工程师能够获得地下岩土物理力学特性的详细信息，为地质工程参数的确定提供依据。

钻探技术还可以帮助工程师识别地层岩土面特征，对地质构造进行分析，从而准确评估地下岩土层的稳定性和可靠性。

工程地质勘探中钻探技术的应用不仅提高了工程设计的准确性和可靠性，也为工程施工过程中的风险控制提供了重要参考依据。

2. 正文2.1 钻探技术的基本原理钻探技术的基本原理主要包括钻井设备、钻进工艺和钻井液三个方面。

首先是钻井设备，通常包括钻机、钻杆、钻头和钻井液泵等。

钻机是用来提供转动力和推进力的设备，通过转动钻杆和钻头来实现钻井作业。

钻探技术在地层工程调查中的应用

钻探技术在地层工程调查中的应用地层工程调查是地质工程领域中非常重要的一项工作。

它对于工程设计、施工和监测都起着至关重要的作用。

地质条件的了解，尤其是地下水、岩土情况和地层结构的调查，可以有效地指导工程的设计和施工过程。

在地层工程调查中，钻探技术的应用非常广泛，它可以提供准确的地层信息和岩土力学性质的数据，为工程实施提供可靠的基础。

首先，钻探技术在地层工程调查中的应用最为普遍的就是岩土样品的获取。

通过钻探，可以实现对地下岩土的采样。

钻孔获得的岩土样品可以进行室内试验，来评估岩土的力学性质和工程可行性。

不同类型的岩土样品可以在实验室中进行不同的试验，如抗剪、抗压等试验。

这些试验结果将为工程设计提供重要的参数，如土层的强度、稳定性和可持续性等。

通过准确了解地层情况，可以避免工程施工过程中可能发生的问题，提高工程质量。

其次，钻探技术还可以进行现场的地下水位测定。

地下水位的测定是地层工程调查的一个重要环节。

了解地下水位的高低和波动情况，可以帮助工程师判断工程的可行性，预测不同季节地下水位的变化情况，并采取相应的措施来防止工程被水淹。

钻探技术可以通过钻孔测量地下水位，将其与地表标高进行比较，得出地下水位的高度，并记录在相关的调查报告中。

这些数据对工程设计和施工都起到了至关重要的作用，可以帮助工程师制定科学合理的工程方案。

此外，钻探技术还可以用于地下管网的勘察。

在城市建设中，地下管网是非常重要的基础设施，如给水、排水、天然气等。

钻探技术可以用来确定管道的敷设深度、地下管道的密度和它们之间的距离。

通过钻孔，工程师可以了解地下管网的实际情况，包括管道的材质、直径、长度等。

这些数据对于修建管道、维护管道以及管道的使用和管理都非常重要。

综上所述，钻探技术在地层工程调查中的应用非常广泛，可以提供准确的地层信息和岩土力学性质的数据。

通过钻探，可以获取地下岩土样品，进行室内试验。

钻探技术还可以进行地下水位的测定，帮助工程师预测地下水位的变化情况。

钻探工程中的复杂地层钻进技术分析

钻探工程中的复杂地层钻进技术分析新疆维吾尔自治区阿克苏地区阿克苏市 843100摘要：为了满足水文、矿产等诸多方面的需求，地质钻探已然成为一门炙手可热的重要行业。

但在实际钻探生产过程中，总会因为复杂地层而引发各种孔内事故。

不仅影响钻探工程进度，还影响了矿芯采取率。

因此，本文主要从复杂地层的成因入手，深入分析钻进技术的应用策略，并对措施成果进行小结，以供参考。

关键词：钻探工程；复杂地层；钻进技术引言在复杂地层中进行钻进工作始终是小口径岩心钻探的技术难题。

复杂地层从护壁角度来讲，指的是对钻进工作具有阻碍作用的所有特殊岩性的地层。

复杂地层包括胶结不良地层、遇水膨胀性地层、软硬互层、松散地层、溶蚀性地层以及由于地质运动导致的裂隙、破碎、断裂性地层。

在这些复杂地层中进行钻进容易导致漏失、涌水、掉块、坍塌等情况，若如处理失当，还会导致钻进困难甚至施工事故。

1、应用钻进技术过程遇到的问题及其原因分析（1）风化作用下形成的复杂地层：松散的孔隙地层（如流砂层、砂砾石层等）或者风化裂隙发育地层，钻探过程中遇到这种类型的地层，很容易出现孔壁垮塌、超孔超径、涌砂等状况。

（2）地质运动导致的复杂地层：岩层在形成过程中在不同地质运动（若挤压、沉积、溶蚀等）的作用下，形成像碎石带、松散层等复杂情况。

钻进工程中若遇到构造裂隙或成岩裂隙等因素形成的断层、节理发育地层，就会导致井壁掉块、坍塌、漏水等情况。

（3）地层本身的矿物岩石组成造成的复杂地层：由于地层本身存在着储油、气、水的封闭型的背斜构造，或者逆掩断层封闭构造，会给钻探施工带来极大的工作难度。

一旦出现问题将会出现井喷等一系列不良后果。

（4）岩性自身导致的复杂地层：由于岩浆活动或放射性矿物相关的地层，都属于高温地层，当地热井或超深井遇到这类地层时，泥浆处理剂将会失效，导致地层不稳定，带来的危害也是可想而知的。

因此，在钻进施工过程中，若不能及时处理很容易出现掉钻、埋钻等情况。

（5）溶蚀作用导致的复杂地层：地下水主要通过水化与溶解对岩石进行破坏。

复杂地质环境下钻探施工技术

复杂地质环境下钻探施工技术的探讨[摘要]：本文总结了煤田复杂地质环境特性下的钻探施工方法，再根据具体案例用来说明钻探施工技术的可行性，并取得了钻孔施工较好的钻探效率和经济益。

[关键词]：钻探技术：复杂煤岩；施工技术；地质钻探；冲洗液；引言近年来，复杂地质钻探技术虽然有所发展。

但仍处于起步和摸索阶段，随着钻探工艺的完善，将会使复杂地层煤田钻探水平有更大的提高。

1、复杂地质环境分类根据钻探施工特点及地质情况，把复杂煤岩地层分为以下几类：（1）松散破碎地层：主要包括松散破碎和硬、脆、碎破碎地层。

较为典型的有胶结性很差的砂石和石灰岩组成的二叠纪地层，这种地层含有大量的砂岩，部分地区存在泥岩、砂岩和砾岩以及部分卵石。

受钻具振动碰撞和泥浆冲蚀作用，钻探钻孔易发生坍塌、漏失、超径等事故。

（2）水敏性地层：主要包括水化松散、水化剥落、水化膨胀和水化溶蚀煤系地层。

（3）漏、涌水地层：这类地层钻探施工护孔堵漏难度极大，漏失分大、中、小漏；涌水地层一般涌水量为10 m3/h～ 50 m3/h。

煤系地层硅质胶结，灰岩多破碎，且研磨性大，构造裂隙较发育，稳定性较差，透水性强，地下水丰富，承压水力大，钻孔缩径或涌水时有发生。

2、钻探钻孔根据地层特点和地质钻探对孔径的要求，首先进行了钻孔结构优化，尽量简化钻孔结构。

即先用d133mm的普通型pdc复合片钻头开孔。

穿过第四系松散破碎地层，下人d127mm双层岩芯套管；然后抉用d113mm普通型和加强型pdc复合片钻头钻进，穿过复杂煤岩地层，下人技术套管，以保护孔壁，导正钻孔；最后煤系地层用d108mm半合管取煤钻进。

3、冲洗液的选择3.1冲洗液根据矿田的地层特点采用清水加乳化剂做冲洗液是适宜的。

不用泥浆钻进的主要原因是：①影响钻进效率：②易烧钻；③一旦钻遇坍塌严重地层时，用水泥封孔时还需冲孔、沈孔、置换泥浆工作，否则水泥与孔壁之间不能凝固在一起，形成两层皮，达不到封孔的预期目的。

钻探施工技术在复杂地层中的应用

钻探施工技术在复杂地层中的应用发布时间：2021-05-11T07:36:05.849Z 来源：《新型城镇化》2021年2期作者：林圣明杨忠彦[导读] 随着找矿工作的逐渐深入，面临地层环境也越来越复杂，地层环境已经成为制约钻探施工效果的重要影响因素，进一步提升钻探施工技术在复杂地层中的实用性和适用性尤为重要。

天津地热勘查开发设计院天津 300250摘要：随着找矿工作的逐渐深入，面临地层环境也越来越复杂，地层环境已经成为制约钻探施工效果的重要影响因素，进一步提升钻探施工技术在复杂地层中的实用性和适用性尤为重要。

为进一步明确钻探施工技术在复杂地层中的应用要点及策略，本文以具体的钻探施工项目为例，进行具体的分析论述，为相关的从业人员提供参考性意见。

关键词：钻探施工技术；复杂地层；应用复杂地层结构性质分析就现阶段实际情况而言，地质钻探工作常见复杂地质主要包括两种类型：一种是在受到地质构造影响下形成破碎性复杂地层。

岩石岩层在受到地质构造运动产生的张力、拉力、剪力、挤压力等影响作用而出现裂缝、断层此类问题，其中坚硬程度较高且脆性较大的岩石岩层即形成了复杂破碎地层。

另一种是由于受到外来地质作用，如风力侵蚀、雨水冲击等而形成的洪积层、风积层、冲积层等。

在风化作用下，使得岩石性质产生了松散化，变成了胶结情况较差的风蚀地层。

由于破碎地层中的碎块岩石大小与软硬程度不一、胶结性差、地层结构松散，以及在颗粒级配比方面的差别较大，所以在进行钻探施工时碎块岩石并不具备稳定的承载力，在钻进过程中出现滚动现象也就较为常见，因此而产生的较多数量的切削面使得破岩效率不高，卡钻、垮孔、掉块等安全事故发生概率大幅增加。

除此之外，破碎地层还具备较强渗透性，因此在钻进冲洗过程中极易出现冲洗液漏失、涌水问题。

钻探施工技术在复杂地层中的应用我国钻探技术研究现状我国从 20 世纪 60 年代开始着手对金刚石钻头的研制，并在 70 年代开始推广金刚石钻探技术，不仅促进了我国钻机的研制和制造业的发展，同时使得我国金刚石钻头制造水平得到了很大提高。

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浅议复杂地层中钻探施工技术的应用
发表时间：2019-05-20T10:20:33.530Z 来源：《防护工程》2019年第1期作者：丁春阳
[导读] 在钻进过程中，往往导致钻孔超径或缩径，未能及时处理或处理不当，易发生掉钻、卡钻甚至烧钻、埋钻等事故。

黑龙江省煤田地质二O四勘探队黑龙江省七台河市 154600
摘要：随着建筑项目、矿井、铁矿、油田等工程项目的改建、扩建，在施工过程中钻探施工面临的环境条件越来越复杂，尤其是在一些海洋、岩溶地区进行钻探施工，很容易出现卡钻、掉钻以及埋钻的现象，在钻探施工过程中必须要加强对钻探技术的研究，根据地层地貌条件、钻探施工工艺以及机械设备的基本情况出发，提高钻探施工水平。

本文对复杂地层中的钻探施工技术进行分析和探讨。

关键词：复杂地层；钻探；施工技术；应用
1复杂地层钻探难以开展的原因
1.1岩性本身引起的复杂地层
构造、蚀变较发育的地层在被冲洗液冲刷和钻具撞击作用下，极易发生破碎及掉块等问题，导致孔壁极不稳定，在钻进过程中，往往导致钻孔超径或缩径，未能及时处理或处理不当，易发生掉钻、卡钻甚至烧钻、埋钻等事故。

1.2溶蚀引起的复杂地层
地下水主要通过溶蚀作用来破坏岩石结构。

1.3地质运动而引起的复杂地层
地质构造运动时将会产生压力、扭力、剧烈震动等，这些力相互作用就会形成扭性、张扭性等多种断层。

如果钻具进入这类地层的破碎区域，通常会出现孔壁大面积坍塌和冲洗液漏失现象。

1.4流水引起的复杂地层
流水会对岩石地层起到冲击或者沉压的作用。

比如流沙层以及泥质地层等都是因为沉积所导致的，流失将会造成岩石稳定性降低，牢固性降低，极易引发缩径或坍塌等问题。

1.5风化作用形成的复杂地层
岩石风化将会破坏岩石中颗粒之间的连接力，渐渐使得岩石出现裂隙、松散、断裂等情况，经过长时间的风化与其它作用力的影响极易造成岩石坍塌、掉块等问题。

1.6地层中的矿物岩石引起的复杂地层
一些地层在进行钻进工作时将会使得原有的矿物岩石结构发生变化进而形成复杂地层。

加之在后期钻探过程中被反复冲蚀撞击，其稳定性将会严重下降，进而出现破碎等情况，进而产生缩径，严重时会发生孔内事故。

2分析钻探的影响因素
2.1地层条件
复杂地层的脆性、强度、层里等方面都十分复杂，容易对钻探的整体施工高质量造成不良影响。

例如，在具体施工过程中，如果发现岩石层里方向与垂直方向的层里硬度较大，在具体钻探过程中，容易出现较大弯曲，并且如果钻探期间遇到溶洞、破碎带，很有可能会卡钻等不良现象，这将会对工程最终的施工质量造成影响。

2.2钻探工艺
钻探工艺会对钻探最终的质量产生直接影响。

例如，在具体钻进期间无法对钻井压力进行有效控制，在钻进期间可能会导致钻杆受到影响，从而致使其出现弯曲，这将会导致整个钻孔出现弯曲；如果施工期间，钻速过快，容易导致钻杆回钻期间，离心力变大，在横向上出现振动，这将导致孔径加大；钻探期间如果遇到软岩，要对冲洗液量进行控制，若无法及时控制，将会冲破孔壁，引起卡钻等不良现象。

钻探施工会受到地质因素的影响，具体情况如图1所示。

2.3钻机设备
钻机型号及钻机设备质量都会对复杂地层钻探造成直接影响。

例如，钻进功率偏低，或钻机出现了较为严重磨损，如果在钻进过程中，遇到复杂地层，钻机的钻速、钻压等各项参数都达不到作业需求，这将会对钻进的施工质量和效率造成不良影响。

3复杂地层中钻探施工技术的应用
3.1选择合理的钻探方法
钻机在复杂的地层中应用，要依据实际情况对钻机的速度和压力进行调整，在具体作业过程中，要依据岩石的耐磨性、可钻性，以及
完整程度的具体特征，选择一种合理的钻进方法，以及相应的钻井工具，同时在该过程中，还要依据孔中水位的具体变化，以及消耗的冲洗液的情况、涌水量和用水位置、翻浆速度等各项内容，对钻机的速度和压力进行适当调整。

例如，施工区域的岩层石可粘性较低，此时可以选用金刚石、硬质合金进行回转钻进；如果遇到溶洞或断层破碎带，应当依据具体施工情况，判断水利连通和聚水量之间的关系，需要特别注意的是，在该过程中，应当选用长度还是的岩心管活或短钻杆，确保钻具的刚性钻进进度，同时在施工期间，还应当依据起拔钻进，通过该施工方式，可以避免裂隙中岩块发生断裂，确保钻探施工的顺利进行。

3.2钻孔结构的布置与选择
对复杂的地层进行分析可以发现，在复杂地层中因为片里发育、岩层层里、岩石的硬度和强度都发生了较大变化。

具体作业期间，钻孔结构的布置，以及相应的选择会对钻机的的施工效率以及工程作业的整体成本产生影响。

由此可见，钻机开钻前，要做作业区域的物探资料和地质物质条件等各项内容进行整理，并且要做好相应的分析工作，然后依据先疏后密、点线、深浅结合的原则完成相应的布控作业，同时还要依据具体情况，确定钻孔的具体深度、钻孔的直接大小，以及钻孔的具体形式等各项内容。

针对含水的岩溶地区或基岩层，为了确保施工的顺利进行，钻孔应完全穿透岩溶发育带或含水层。

同时，应当在确保钻探工作准确的基础下，实现一孔多用，这样一方面可以提高施工效率，另一方面可以提高经济效益。

3.3选择钻探设备
钻机设备型号的选择，以及钻机的质量都会对作业过程中钻机的钻进效率产生直接影响。

因此，在具体作业过程中，必须要依据作业区域水文地质岩石钻进的难易程度，完成对钻机参数型号的选择，提高钻进的效率，同时确保钻进质量能够达到要求。

钻探设备主要包括泥浆泵、钻机型号，钻塔类型等，进行钻探设备选择时，要严格依据钻孔设计的倾角、深度、结构，钻机的钻进方法对比以及岩层的具体变化而定。

例如，尽量选取钻进效果好，作业效率高的正反向一体化钻头、电动机动力机等。

钻探施工期间，必须严格执行《岩心钻探规程》中规定的钻探常用设备以的配套标准，同时要注重对钻机设备进行保养，针对出现问题的设备，要及时维修，对于磨损严重的钻头要及时更换，并且要对及时更换泥浆泵，确保钻机能够达到最大效率工作。

此外，作业期间，还要注意泡沫、空气、清水等各种冲洗介质的选择。

钻进稳定地层时，可以将清水作为冲洗液使用，完成相应的清洗操作；如果钻到含水量较高、松软的砂层或砾石层时，为了确保钻进作业的顺利进行，应当选择密度相对较高的冲洗液；如果作业期间，地层出现了较为严重的漏失现象，可采用堵漏材料进行适当封堵。

在堵漏技术中，应当依据地层漏失程度进行适当优化，向泥浆中添加磺化沥青等惰性材料，避免冲洗液过度损失；采用高标号水泥封孔，并向水泥浆中加入水玻璃以加快水泥凝固，确保施工的顺利进行。

结语
随着我国供应的日趋紧张，这给我国生产企业提出了更高的要求，同时复杂地层中的钻井应用越来越多，这要求企业根据实际地层的情况和生产要求，选择适合自己的钻井技术，以此来达到提高工作效率的目的。

当前的技术都普遍还存在很大的不足之处，这就要求我们科技工作者，可以根据我国的具体情况开发出更好、更高效、对环境污染更小的钻井技术，进一步增加对复杂地层的钻进效率，降低钻井过程中的成本，为我国的事业做出更大的贡献。

参考文献
[1]马俊强,焦连强.工程地质钻探中对复杂地层的合理施工方法探讨[J].港工技术,2017,54(6):109-112.
[2]耿怀庆,杨福全,何建平.复杂地层成因分析与钻探工艺研究[J].世界有色金属,2017(18):264+266.。