巖心鉆探技術(shù)研究

■王軍山

（新疆地礦局第三地質(zhì)大隊 新疆庫爾勒 841000）

巖心鉆探技術(shù)研究

■王軍山

（新疆地礦局第三地質(zhì)大隊 新疆庫爾勒 841000）

固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘探常采用的勘探手段。本文通過對不同鉆進(jìn)方法的總結(jié)分析，探討鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

巖心鉆探發(fā)展趨勢

1 地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)利用的現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得地下礦產(chǎn)資源的消耗日益增多，礦產(chǎn)資源的供給在一定程度上制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此就要求不斷地發(fā)掘新礦體。在探礦工作中，鉆機(jī)是帶動鉆具向地下鉆進(jìn)，獲取實物地質(zhì)資料的機(jī)械設(shè)備。根據(jù)巖土鉆掘工程的目的與施工對象的不同，可以將鉆機(jī)分為巖心鉆機(jī)、石油鉆機(jī)、水文地質(zhì)調(diào)查與水井鉆機(jī)、工程地質(zhì)勘查鉆機(jī)、坑道鉆機(jī)及工程施工鉆機(jī)等。與國外先進(jìn)技術(shù)相比，我國的鉆探技術(shù)水平相對比較低。鉆探施工采取的立軸式鉆機(jī)大部分是二十世紀(jì)八十年代的設(shè)計，歷史比較悠久。全液壓動力頭鉆機(jī)主要是進(jìn)口的，我國自己發(fā)明的也已問世，但是還沒有得到廣泛的應(yīng)用。在鉆探工藝方面，一些高效的方法沒有得到全面的普及，比如金剛石繩索取心鉆進(jìn)方法和不提鉆換鉆頭方法等等。液動錘鉆進(jìn)的方法雖然具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是在惡劣的泥漿環(huán)境下使用時，其壽命會大大降低。空氣反循環(huán)取樣鉆進(jìn)方法不僅效率高，鉆探成本也很低，但是由于地質(zhì)工作者對其認(rèn)識還不夠，實際工作中應(yīng)用非常少?？傮w來說，我國的鉆探技術(shù)水平不夠高，大大影響了地質(zhì)調(diào)查的工作效率。

2 目前使用較多的巖心鉆探技術(shù)

2.1 反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術(shù)

目前，世界各國中使用最多、技術(shù)水平最高的地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)是反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術(shù)。我國對這種技術(shù)的研究與應(yīng)用還沒有廣泛地推開。隨著我國對礦產(chǎn)資源開采、管理制度的不斷完善，對外開放的力度越來越大，國外的先進(jìn)技術(shù)理念和技術(shù)開發(fā)方式，為我國巖心鉆探技術(shù)的提高提供了廣大空間，我們應(yīng)該積極主動的從他們的施工中去進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而推動我國巖心鉆探技術(shù)的進(jìn)步。

2.2 繩索取心鉆探技術(shù)

繩索取心鉆探技術(shù)具有施工勞動強(qiáng)度低、鉆進(jìn)效率高、停鉆事故低、鉆孔質(zhì)量優(yōu)、設(shè)備材料消耗低等優(yōu)點(diǎn)，得到巖土地質(zhì)勘查及鉆探施工技術(shù)人員的廣泛親睞。

繩索取心技術(shù)施工鉆進(jìn)過程中，鉆桿只是外管單動，內(nèi)管相對靜止，這樣在鉆頭鉆進(jìn)過程中不僅可以避免外部沖洗液直接沖刷內(nèi)部采樣巖心，同時還可以避免鉆探設(shè)備機(jī)械力對巖心管內(nèi)部采樣巖心的外力破壞。據(jù)實際工作經(jīng)驗可知，采用繩索取心技術(shù)其巖心采取率通?？梢赃_(dá)到95%以上，從而大大提高了鉆探施工巖心采樣效率和施工質(zhì)量。由于繩索取心技術(shù)工藝配備了各種數(shù)字可視化實時監(jiān)控裝置，能夠根據(jù)鉆進(jìn)不同工況及時反饋相關(guān)數(shù)據(jù)信息和報警提示，從而可以為施工人員提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)信息，及時采取相應(yīng)技術(shù)措施，將鉆探過程中可能出現(xiàn)的故障排除在萌芽狀態(tài)。另外繩索取心技術(shù)的鉆桿和鉆具外徑間僅差2mm，這樣鉆桿可以起到全孔護(hù)壁的保護(hù)作用，從而避免或降低鉆桿鉆進(jìn)過程中可能出現(xiàn)的埋鉆、夾鉆、卡鉆等事故的發(fā)生，有效提高整個鉆進(jìn)施工綜合效率和質(zhì)量水平。與反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術(shù)相比，所取得的標(biāo)本對于研究人員來說更加方便分析。

反循環(huán)連續(xù)取巖心鉆探技術(shù)與繩索取心鉆探技術(shù)是當(dāng)前全世界鉆探行業(yè)最普及的兩大鉆探技術(shù)。因此，我國在未來發(fā)展規(guī)劃中，應(yīng)該將這兩大技術(shù)結(jié)合起來，提高鉆探效率，使得我國礦產(chǎn)資源可以得到充分利用。

2.3 液動潛孔錘鉆探技術(shù)

液動潛孔錘鉆探技術(shù)在我國的鉆探技術(shù)中是比較先進(jìn)的。它的工作原理是用沖洗液帶動液動潛孔錘的工作，當(dāng)沖洗液沖擊潛孔錘時，潛孔錘將接收的能量傳送給鉆頭，于是鉆頭就可以產(chǎn)生有節(jié)奏的沖擊負(fù)荷對巖石進(jìn)行猛烈的撞擊，從而得到巖石的樣品。傳送沖洗液最好的工具就是泥漿泵。液動潛孔錘鉆探技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在沖擊力和回轉(zhuǎn)力的共同作用下，設(shè)備的鉆進(jìn)效率很高，打孔的成本也得到了降低。與此同時，液動潛孔錘鉆探技術(shù)能夠充分利用一些硬度大的巖石脆性大、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，有效解決了復(fù)雜地位的鉆探工作。由于液動潛孔錘鉆探技術(shù)是一種高頻作業(yè)，需要不停地撞擊，所以對于硬度大、脆性大、抗剪強(qiáng)度低的地質(zhì)是很適用的。但是，在操作時，一定要注意設(shè)備的使用情況，要保證其能正常工作。除此之外，對于液壓泥漿的選擇一定要慎重，因為泥漿的質(zhì)量與液動錘的磨損有很大的關(guān)系。一般要選擇潤滑性能好，沙子的含量低且粘度低的泥漿。當(dāng)液動潛孔錘鉆探技術(shù)的工作強(qiáng)度很大時，液動錘的使用壽命將無法保證，因此當(dāng)今研究應(yīng)著力于提高液動錘的使用壽命。液動潛孔錘鉆探技術(shù)在水電建材、金屬礦山以及石油化工等等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

2.4 組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)，就是指反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心鉆探技術(shù)與液動潛孔錘鉆探技術(shù)的結(jié)合，充分利用這三種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。由于組合鉆探技術(shù)有著很多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以使用的范圍更廣，可以根據(jù)地層和地質(zhì)的鉆探要求選擇合理的施工技術(shù)，大大地降低了勞動強(qiáng)度和成本，使鉆探的效率大大地提升。

3 地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展趨勢

從近期來看，加快全液壓動力頭巖心鉆機(jī)系列產(chǎn)品及配套設(shè)備的開發(fā)速度，初步完成在2500m深度左右的新一代地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備的開發(fā)研制，改善一批相對先進(jìn)鉆探技術(shù)，并且推廣應(yīng)用其技術(shù)；開發(fā)新型全液壓坑道鉆機(jī)。通過消化吸收國外的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)鉆深在300～1000 m范圍內(nèi)的產(chǎn)品系列，填補(bǔ)該類產(chǎn)品的空白，尤其是滿足危機(jī)礦山接替資源找礦的需要；加快全液壓多功能錨固鉆機(jī)，滿足多個領(lǐng)域的需要；加快新型繩索取心鉆桿鉆具的研制，重點(diǎn)解決高強(qiáng)度地質(zhì)專用管材來源、螺紋加工及熱處理等關(guān)鍵問題。以滿足深部找礦的急需。

從中長期來看，加大計算機(jī)控制的機(jī)、電、液一體化智能鉆機(jī)的開發(fā)力度，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能化鉆進(jìn)設(shè)備；開發(fā)全液壓動力頭車裝水井鉆機(jī)(井深600～1500 m)及淺層(2000～4000 m)石油鉆機(jī)，在深度上與石油鉆機(jī)相銜接,以較低的產(chǎn)品價位進(jìn)入淺層油氣和煤層氣開發(fā)領(lǐng)域,滿足油氣資源勘探和地?zé)峋┕さ男枨蟆?/p>

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P634[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-361-1