深部找礦關鍵鉆探技術問題與對策

張海瑞，田 野

（江西有色地質勘查四隊，江西 景德鎮 333000）

隨著科學技術的進步，鉆井勘探技術也得到了提高。然而，隨著地質勘探的深入，傳統的鉆探方法已不能滿足勘探的現實需要，找礦問題變得更加復雜，這嚴重阻礙了深部勘探找礦的有序推進。在此背景下，有必要針對新出現的問題提出對應的解決方案，以更好地促進深部找礦中的鉆探技術水平的提高。

1 我國深部找礦技術現狀分析

中國的礦產資源雖然豐富，但仍有許多尚未勘探的資源。中國已探明的自然資源與發達國家相比存在較大差距，勘探深度與發達國家相差甚遠。盡管中國近年來積極開發深部勘探找礦技術，但仍處于發展初期，因此存在許多技術問題需要解決。鉆探是深部找礦的重要因素，使用鉆探技術，可以確定礦床的質量、儲量和深度。開采效率低、設備落后、機械化程度低是我國在深部找礦和鉆探技術領域面臨的一些挑戰[1]。由于這些問題，我國深部找礦技術無法實現健康發展。深度找礦深度可達1500m甚至2000m。這種深度需要更高的成本、安全性和更高的鉆孔速度，并且對工程機械和技術也提出了更高的要求。

2 鉆探技術概述

鉆探技術是礦產勘探中應用廣泛的技術，主要使用石油鉆井平臺等地下礦產勘探設備。自應用以來，鉆探技術的應用為我國礦產勘探事業的發展作出了巨大貢獻[2]。然而，在深部勘探找礦的背景下，傳統鉆探技術的應用還沒有達到預計水平。與此同時，鉆探技術開始關注實施過程中出現的問題，可以說技術的發展并不健康。為進一步提高深部勘探找礦技術的效率和效果，提高鉆探技術水平是相關部門和人員應密切關注的問題。

3 深部找礦關鍵鉆探技術面臨的問題

3.1 設備問題

鉆探關鍵技術在深部勘探找礦中的作用必須通過合適的設備來實現，其中鉆機和鉆桿是相對重要的設備。設備功能影響搜索效果，在礦產搜索工作中，參數的每一個微小變化都會對結果產生很大的影響。使用鉆探技術時，鉆孔的大小和深度必須控制在相應范圍，即滿足深部勘探找礦的要求，同時能夠與其他設備配合[3]。此外，還必須考慮鉆桿材料的選擇。不同材料制成的鉆桿具有不同的強度和抗壓度。為了保證鉆孔過程的有序進行，有必要增加鉆桿的強度和密實度，否則勘探找礦工作不僅無法完成，甚至會造成嚴重事故。

3.2 地質問題

我國礦產勘探地質條件因地區而異，深部找礦關鍵鉆探技術難以應用于實際深部勘探。巖層、蝕變帶和破碎坍塌帶對鉆探技術的應用影響最大。硬巖層的關鍵特性是硬度高。在鉆探過程中，硬度高的巖石在鉆孔過程中會造成打滑，從而影響勘探效果。改變鉆頭的材質和硬度可以實現克服打滑問題，但也會增加鉆頭的磨損性。頻繁的變更鉆頭不僅影響施工進度，還會增加成本的不必要損失，因此必須針對這個問題作出調整。斷層的蝕變帶和破碎坍塌帶也代表著特殊的地質構造，在這種地質條件下使用鉆探技術會導致地下埋鉆等問題，主要是由于這些地質條件的不穩定性[4]。解決這些問題的關鍵手段應著眼于提升技術水平，這是保證勘探找礦工作效率和凈利潤的重要方法。

4 提高深部找礦關鍵鉆探技術水平的對策

4.1 采用先進技術裝備

提高深鉆水平，采用國內外最先進的鉆探技術和設備，使用最新的動力輔助鉆機更換舊鉆機。目前，國外最新的深鉆設備為桅桿式全液壓動力頭鉆機，具有效率高、成本低、維護方便等優點。它的主要缺點是鉆探時容易限制桅桿的長度。 桅桿高度不宜超過7m，即使桅桿加長也不宜超過10m。

采用液壓頭鉆機與立軸鉆組合設備，鉆深2700m時回退5m，電動頭鉆工作時間10小時，立軸式鉆頭工作時間70小時，鉆機工作周期可延長至15小時，立軸式鉆機可增加至75小時。還要注意倒桿運行參數的設置，以確保正常運行。實踐經驗表明，液壓動力鉗擰卸鉆桿和手動方法相比效率更高，最多可節省三分之一的時間。因此，只有鉆機功率適配才能提高鉆探效率，在選擇泥漿泵類型時必須考慮鉆井深度和流量，同時鉆探設備必須齊全、科學、充足。另外，根據鉆具的類型選擇鉆塔的類型。

4.2 重視鉆孔結構設計是保證安全高效施工的關鍵

必須仔細計劃和證明深規劃鉆，以確保施工成功完成。結構施工首先要解決的任務是確定井的地質。在規劃鉆孔結構時，首先要確保鉆孔直徑合適，并盡可能控制鉆孔結構的成本。1970年，金剛石鉆孔技術在中國開始推行，當時的鉆孔直徑通常為46mm。80年代以后，隨著國內鉆探向金屬礦山勘探方向發展，對鉆探地質條件的要求越來越高，繩索取心鉆探技術成為當時的熱門技術[5]。孔徑通常為60mm。在某些特殊情況下，需要75mm的孔。新世紀以后，孔徑多為75mm，大大增加了鉆孔成本。

表1為根據我國的地質鉆探規范中繩索取芯鉆探的公稱口徑數據，符合國內傳統鉆探行業標準。例如，直徑為1000m～2000m的鉆孔通常需要3～4層套管。在復雜地質中，套管的數量應增加到5個。如果鉆孔直徑減小到60mm，可以相應減少中間管的數量，顯著降低鉆井成本。

表1 規格代號及對應的公稱口徑（單位：mm ）

4.3 普及推廣和科學使用先進的鉆探器具

交替更換鉆柱上、下方鉆桿。在正常情況下，鉆桿使用時，上鉆桿承載能力高，更易磨損，上下鉆桿交替使用載荷可以均勻分布，有效延長鉆桿壽命。同時，定期檢查鉆桿及損壞部位，定期潤滑鉆桿，在消除鉆具的配合誤差時，要根據具體的誤差情況制定科學的解決對策，不能強行應用鉆桿。鉆探至2000m以上深度時，應采用以下方法：使用高強度帶繩鉆桿、鉆具和組合鉆桿，對不同強度和壁厚的鉆桿以及各種直徑的塔式鉆桿進行組合。或者，繩索取心技術可用于提高鉆井效率。圖1顯示了不同鉆井方法所需的時間。

圖1 不同鉆進方法施工不同鉆孔的時間分析

4.4 做好地質勘探工作

為避免找礦工作中因地質問題造成損失，勘探工作必須在正式開工前完成。 勘探時，必須了解并詳細記錄當地的地質和水文情況，以便在勘探過程中加以利用。如果當地的地質條件表明存在巖斷層、溶洞以及破碎坍塌帶等，必須采取適當措施，以免造成嚴重破壞。為了有效實現勘探找礦目標，技術水平的提高是根本保障。為了顯著提高鉆探工作的效率，需要配備合適的技術人員進一步研究鉆探技術，制定解決相應問題的措施。

5 結論

綜上所述，隨著深鉆策略的發展，對深鉆技術的需求持續增長，這是深鉆技術面臨的更嚴重的問題。與此同時，鉆探技術和鉆井裝備發展迅速，許多新技術、新裝備為深鉆提供了堅實的支撐。當前，需要加快高科技鉆探技術和設備的普及，以最大限度地提高其使用效率。同時加強鉆孔結構設計，優化和改進施工管理。隨著技術的發展和鉆探重要性的日益提高，深部鉆探技術將迅速發展并取得巨大成功，將越來越多地支持國民經濟和相關部門的健康發展。