復雜地質鉆探工藝研究

于文海

摘 要：隨著科技水平的突飛猛進，人類改造自然的能力越來越強。上到宇宙，下到海底和地層。地質勘探技術就是人類運用先進的科學儀器和科學方法檢測地下資源儲備，并對預先的資源儲備猜想進行驗證的方法。地質鉆探技術是想要了解地下資源的儲量、質量和位置而必須采取的技術手段。隨著人類對資源的不斷開采利用，地質勘探將面臨著越來越復雜的地質條件，研究鉆探工藝在復雜地質結構中的應用顯得勢在必行。作者就復雜地質鉆探工藝進行研究，希望對從事地質勘探工作的研究者提供參考。

關鍵詞：復雜地質；鉆探工藝；研究

1 涉及地質鉆探技術的領域

地質鉆探技術可以用于地質礦產勘查、開發地下水資源、防治地質災害、工程的建設等領域。第一、地質鉆探技術可用于多種礦產的鉆探，像礦產中的有色金屬、黑色金屬以及稀貴金屬都離不開地質勘探技術。第二、化學工業生產中的一些原材料也需要依賴于地質勘探技術工藝取得，化學生產行業中所需的金剛石、云母和石墨等材料都需要建立在地質鉆探技術上。第三、開發水資源。地質勘探技術可以運用于水資源的開發過程中，通過地質鉆探先了解到一個地區的地下水資源儲藏的量和質量，并根據相關的巖體和土壤分析該地區的地質分布狀況，進而確定有效的實施方案，促進水資源的合理、有效開發。第四、地質鉆探技術可以用于地質災害的防治。通過地質鉆探了解相關地區的地質特征，進而能夠預測該地區可能發生什么地質災害，并進行有效的防范，做到防范以為然。假如自然災害已經發生也要借助地質鉆探技術才能確立良好的施救措施，所以說地質鉆探在防治自然災害方面功不可沒。第五、地質鉆探技術用于工程建設。在建筑工程的建設中，可以通過地質鉆探技術對工程建設處的地質狀況進行充分了解，為工程地基、樁基牢固建設提供一定的參考數據，有利于整項工程的有效施工，保障工程的順利竣工，提高工程建設的質量。文章主要以地質鉆探在礦產開發過程中為例進行論述。

2 地質鉆探

地質鉆探是地質勘探的重要組成要素，地質鉆探需要相關的鉆探機械設備，在鉆探的過程中利用鉆探器械從地表向地下鉆孔，進而獲取地層中巖石和礦樣，并對這些獲得的巖石礦樣進行分析比對，能夠對地層中的礦藏種類，質量和埋藏位置進行有效判斷，然后采取有效的開采方案，促進開采工程的實施。地質鉆探在我國最先運用于尋找水資源和鹽資源。隨著地質鉆探技術的發展和其他領域對該技術的需要，鉆探技術被引入其他領域的地質鉆探中去。隨著人們生產生活的不斷發展，對能源的需求量不斷增大，人們對地質鉆探技術更加地重視起來。

3 地質鉆探的現狀分析

地質鉆探在國外的應用中，目前主要以小口徑金剛石繩索取心鉆探技術為主，對特殊地質條件和礦種采用一些與之相符合的鉆探工藝。很多國家主要采用金剛石回轉鉆進、三牙輪鉆進、氣動潛孔錘鉆進。而常規提鉆取心、繩索取心、反循環取樣是它們常用的提鉆取心方法，其中繩索取心和反循環取樣用得最多。液體、壓縮空氣和泡沫被用作沖洗介質，振動鉆的使用取消了沖洗的工藝流程，是比較方便快捷的取心技術。漏失地層鉆進問題得力于水基成膜鉆井液體系以及微泡鉆井液體防漏、堵漏技術來解決。使用的地質鉆探設備各個國家都有所不同，從瑞典、加拿大、澳大利亞各個國家的地質鉆探都不盡相同，但是它們的共同點是鉆機為全液動力頭長行程給進。柴油機或電動機是鉆機動力來源，靠履帶自行式、卡車自行式、輪胎拖掛式來移動。地質鉆探的信息技術化的水平較高，基本實現智能化鉆探。鉆探工藝和方法不局限于單一的哪種模式，并且在注重健康和安全方面也有了完整的防范措施。我國的地質鉆探技術較之國外發展較晚，但是也取得了不少成果，特別是“中國大陸科學鉆探工程”5158m“科鉆一井”的實施，取得了一系列鉆探技術成果，在國際上也能堪稱先進水平。這套系統技術中的硬巖深井取心鉆進技術、擴孔鉆井技術、泥漿技術以及井斜控制技術。螺桿馬達、液動錘和金剛石取心鉆進系統共同構成的地質鉆探系統，在國際上處于領先的位置。它具有高效、優質、安全、經濟的特點，這套系統算得上取心鉆探系統技術的重大突破。

4 復雜地質鉆探的意義

我國的礦藏經過數十年的開采之后，容易開采的礦床幾乎開采殆盡，很多礦床已經在粗放型的開采模式中，現行和今后的人們面臨著地質結構復雜，難以開采的難題。對這種地質結構復雜，開采難度較大的礦床開采需要復雜地質開采的相關理論作為有力支撐，另一方面要對現行的鉆探技藝進行改進，以適應開采難度不斷加大的礦藏開采需求。復雜地質的有效鉆探能夠彌補因為鉆探技術問題帶來的能源需求缺口。突破復雜地質鉆探難題能夠對我國不斷加大的能源需求提供有效保障。復雜地質鉆探將成為未來我國地質鉆探需要攻破的技術難題，所以我們要清楚地意識到我國礦藏開采的現狀，預先對復雜地質中的鉆探技藝進行研究和改善，避免在復雜地質鉆探中因為技術性的問題而阻礙鉆探順利開展，為能源安全提供有效保障。所以說研究復雜地質鉆探意義重大，不僅是礦藏開采的需要，更是能源安全保障的需要。

5 不同的鉆探工藝技術

隨著我國鉆探工藝的不斷發展和逐漸完善，很多鉆探工藝都取得了十足的發展，主要體現在：

5.1 振動鉆探工藝

振動鉆探工藝一般用于較硬地質的鉆探，如：第四世紀沖擊層中的礫石層、黏土層和卵石層的鉆探。振動鉆探通過取巖心和去取巖屑法實現對地質概況進行了解。振動鉆探中有包括回轉鉆探、沖擊回轉鉆探和沖擊鉆探，在使用的過程中可以根據相關的地質的軟硬程度采用不同的鉆探方法。而根據鉆探的深淺又分為淺鉆和巖心鉆，可以根據需要采用不同深度的鉆探方法。

5.2 金剛石鉆探工藝

金剛石鉆探采用金剛石作為鉆探工具的鉆頭，由于金剛石超硬的特點，在巖體進行鉆探的過程中效果好，孔內意外少。并且金剛石鉆探工具較之其他材料的鉆探設備具有輕便的特點，適合野外作業時采用，是受勘探隊員們歡迎的鉆探工藝。金剛鉆中的鉆頭也分很多種類，我國用得最多的是人造金剛石孕鑲鉆頭。

5.3 多工藝空氣鉆進技藝

空氣鉆進在鉆探的過程中采用空氣、泥漿和泡沫來代替水作為沖洗介質的鉆進法，這種鉆探方法多用于干旱缺水的地區的鉆探。在鉆探的過程中，我們要實施鉆探的地區往往不是我們自己的愿望能夠左右的，干旱確屬的地方只要有鉆探的需要，我們都要進行鉆探，采用這種鉆探方法是符合該地區的地理特征的，能夠實現順利鉆探。

地質鉆探工藝發展到目前為止，已經在多種鉆探工藝上都取得了卓著的成就，在復雜地質鉆探的過程中，可以根據該地的地貌特征、地理氣候環境，鉆取的深淺等使用不同的鉆進技藝，以求實現高效鉆探的目的。地質鉆探本身是一項復雜的工程，而復雜地質的鉆探更是存在難度，需要鉆探隊員在多種鉆探技藝中進行分析比對，在實踐過程中不斷總結，最終確立一種行之有效的鉆探方法，攻克復雜地質鉆探的難關，為人們的能源需求提供更大的安全保障。

參考文獻

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