谈地质钻探技术开发与应用.doc

1、谈地质钻探技术开发与应用摘要：地质钻探技术是矿产探查、地质勘测及建设行业发展的制约因素之，对人类的生活和经济的发展都有一定的影响，其发展水平的提高对人类社会发展历程的推动有着重要作用。我们对地质钻探技术的意义和应用现状加以介绍，对各种技术方法及其工作原理进行探究和讨论，为钻探技术的合理选择提供参考。 关键词：地质钻探技术、开发、应用 中图分类号： P634 文献标识码： A 我国幅员辽阔，资源丰富，新中国成立以来，大规模开展地质勘探工作，开发矿产资源，为经济的发展做出了巨大贡献。随着现代化进程的加速推进，当代社会的发展更是离不开各种矿产资源的支持，加上大量浅层易采矿产大都己被开发，而留下的多是

2、深层难采矿源或复杂地层，开采难度较大矿源，对于此类矿产的勘查，除了相关理论的支持，进行实地的钻探检验也十分必要。这些都对地质钻探设备和技术工艺提出新要求，如何提高钻探效率，保证钻探安全，控制钻探成本，确保钻探质量是当前探索和研究的重点。使用何种钻探技术，包括如何选用恰当的钻探设备，采用合适的钻进工艺等就显得尤为重要。 一、地质钻探设备现状 钻探设备是钻孔施工所使用的地而设备总称，是钻探工程的重要组成部分，包括钻探机、动力机、泥浆泵、钻塔等。它随着钻探方法和钻探工艺的发展而不断变化，也直接影响养钻探技术水平的进步。 1、国外钻探装备发展现状 全液压动力头岩心钻机己成为主流机型，形成完整系列，具有

3、如下结构特点:液压动力头式同转机构、长行程的给进系统、液压纹车组成的提升系统、无级调速、机械化程度高、配套器具齐全、能做大范围钻孔角度调整的桅杆机构。新型中深孔钻机多为多功能钻机。随着复合钻探技术，即金刚石岩心钻探、空气反循环连续取样钻探、空气潜孔锤取样钻探的广泛应用，适用于该复合钻进工艺的多功能钻机得到迅猛发展。 2、国内钻探装备发展现状 立轴式岩心钻机仍是主力机型，占据 90%以上的市场份额，具有造价低、操作简单、维修方便、可靠性较高等特点，在性能和技术上己基本接近国外水平。 “十一五”期间我国地质钻探装备得到了空前的高速发展，特别是经过新一轮的研发，全液压动力头岩心钻机发展迅速，加上传统

4、立轴钻机的系列化工作，全而推进了地质岩心钻机及其配套设备的现代化、系列化、专业化。钻机技术性能指标达到同类钻机国际先进水平，且具有价格比较优势，成功实现了我国地质钻探设备的技术升级，减少了对进口设备的依赖。 二、地质钻探技术在不同地层的应用 地质钻探技术是向地质体钻孔并破碎孔底岩石的方法及钻进工艺的综合。根据目的不同，可采用不同的钻进方式和钻探设备，从而形成各种不同的钻探方法。依据外力作用方式的不同，可分为同转式钻探、冲击同转式钻探、重锤冲击式钻探、振动式钻探和喷射式钻探等。依据地质设计和不同地层的岩石硬度可分为合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进等不同的工艺。在施工中还应考虑实地因素，再综合选择钻

5、进方法、钻头类型等，以求钻探的高质量以及效率最大化。下面将针对不同地层，具体阐述钻探技术的选择和运用。 1、粘土层 粘土指含沙粒很少、有粘性的土壤，具有矿物颗粒细小等特点，尺寸一般在胶体范围内，水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形且能长久保持原状。 1）软弱粘性土层及可塑偏软粘性土层:该土层特点为土壤强度低，钻进效率高，岩心相对完整，可较真实反应地层天然状态。若该土层高于地下水位，可用带阀管钻头配以套管进行冲击，或选择低角度的长螺旋钻同转，速度控制在 90 转/分100 转/分，下钻前宜采用高品质泥浆先进行冲洗，以去除孔底泥沙，防止埋钻；也应注意跟进套管，防止塌孔。若该土层低于地下水位，则

6、可根据孔深决定钻探方法，如套管螺旋钻适宜浅孔，冲击同转式适合深孔。要注意调试泥浆配比，适当降低泵的流量，以利于防止土壤与泥浆发生混合。若有必要可使用十孔下取法获得岩心。 2）可塑偏硬、硬塑及坚硬粘性土层:该土层较上种土层想对偏硬，宜采用冲击同转钻进，使用略大于岩芯管的小肋骨钻头慢速钻进且保持低速水流，遇到坚硬鹅卵石或碎石时，应该适当提升压力，直至钻头切入土层后再中速钻进(可配合中速水流)。相对慢速钻进来说，中速档钻进不仅在速度上具有优势，且钻杆提升时所遇阻力相对较小。同上种土层，在此土层使用十孔下取法也可获得较好效果，活动分水投球钻的使用可以使取芯效果得到加强。 2、沙层 沙层由大量的沙和少量

7、的粘土混合而成，土质较疏松。此地层钻探工艺的选取与砂土的颗粒大小和地下水水位有密切联系。针对粉细砂可采用螺旋钻进，钻压不宜过大，钻速不宜高，如果孔深较深，可以在后期更换小直径螺旋钻；而针对中粗砂，砂石等地层可使用三角形硬质合金钻头，钻头直径略大于岩心筒。若遇到体积较大碎石，可先破碎再钻进。钻探速率应保持低速，钻杆慢提快放，也应指出的是，要注意泥浆稠度，加强对孔壁的保护，必要时可跟进套管。遇含水层应人工注水，使孔内水位抬升，使其高于地下水位，以防止涌砂现象。钻进中常用管冲击，一般为 0.1 至 0.2 米，同次进尺约 0.5 米，如果有必要，可使用泥浆加重压力或投放粘土入孔再钻进。 3、滑坡体

8、滑坡体表而较不稳定，为保证钻探质量，宜选用十钻，双层岩芯管，无泵孔底反循环等钻探方法。同时应随时观察湿度、密度的变化，根据地层破碎情况，仔细分析可能产生滑动位置。钻孔时，预期到达未来滑动而周围时，同次进尺应控制在 0.15 至 0.3 米以内，以减少干扰，利于识别滑动特性。 4、岩溶地层 岩溶地层特征是基岩以灰岩为主，表面风化侵蚀，内部溶蚀发育，覆盖层厚度十分不均匀，常含有孤石、漂石等，地层情况复杂。在钻进过程中常易发生坍孔、漏浆及斜孔、超径、下钻、掉钻等事故。钻进中如遇到岩层变软、速度加快、岩芯含溶蚀等现象时应格外注意。钻穿洞穴顶板后应详细记录洞的顶底板深度、填充物性质、地下水情况等。如钻进

9、过程发生斜孔，可接长岩芯管或下导向管，低压慢速钻进。如发生漏水可使用粘土或者水泥封闭洞口，再进行钻进。 三、钻探技术的发展与创新 从被誉为钻探技术第一次革命的金刚石绳索取心技术，到第二次钻探技术革命中反循环连续取心技术的运用；从“八五”期间重大成果之一的空气泡沫钻探技术的研发，到近 10 年来在受控定向及岩心定向等更成熟技术上的突破性进展，我们看到了钻探技术发展的清晰轨迹。2012年 3 月，大亚湾中微子实验发现了新的中微子振荡模式，并测量到其震荡几率，对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用。随着科学技术的发展，将来或有望利用中微子不跟物质起反应的特性，以其做探针直达地心深处，直接对地球做

10、CT 扫描，不再使用钻机就完成地下勘探。唯有发展，唯有创新，才能满足我国对矿产资源日益增长的需求，更好的促进经济的发展。我们认为目前应做好如下几点: 一是，产学研结合，通力合作，密切关注及了解国内外最新钻探技术的发展进程，提高科研工作力度，深入研究钻探施工中难解问题，解决生产技术难题，将科研创新成果转化为切实生产力，注重新型钻探设备的推广应用。 二是，要加快培养高素质钻探技术人员。我国地质钻探事业普遍存在缺乏专业技术人员及有经验操作工等问题。只有提供更多专业人员，才能更好的提高钻探效率和钻探质量，提高经济效益。 三是，实时关注新的科学进程，积极运用科学技术。利用现代计算机技术和微电子技术，给钻机配备专业参数检测系统，提高工作效率，实现信息共享。 四是，抓住机遇，迎接挑战。深入贯彻落实科学发展观，科学布局、安全生产、资源节约、保护环境，以科技进步为支撑，抓住历史发展机遇，更好的为社会主义经济发展服务。 参考文献： 1徐景珠.王秋成.论工程地质钻探中的钻孔找矿技术.J.西部探矿程.2013. 2王俊义.论工程地质钻探中的钻孔找矿技术.J.科技创业家.2012.