地質巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用研究

劉 浩

地質巖芯相關的鉆探技術，伴隨著經濟建設與科技的更迭不斷提高，該技術在資源勘探、檢測地質、預警災害等方面發揮著重要作用。地質巖芯相關的鉆探技術擁有較長的發展歷程，在我國礦產資源相對匱乏的情況下，為了避免資源的枯竭，需要積極利用該技術提高資源勘探的效率。

1 地質巖芯鉆探技術概述

地質巖心相關的鉆探技術能夠利用鉆孔到達各種地質中心，于不同地質深度采集礦樣，并將相關信息反饋給技術人員，依據獲得的信息對地質進行分析。十九世紀中期，針對地質勘探的技術不成熟，其主要依靠人力鉆探，而十九世紀末期，蒸汽式驅動鉆機問世，逐步取代了人力驅動，步入二十世紀之后，以機械力為主要勘探力量在科技的支持下逐步自動化。全液壓式進行驅動的鉆機為巖芯的鉆探提供了新的發展空間。我國礦產資源勘查開始的時間為十九世紀末，但當時使用的鉆機都是從德國、英國等國家引進的，直到二十世紀中期我國才進行鉆探技術的自主研發，如今我國的技術水平仍然靠后，為了獲取更長遠的發展，我國應當對鉆探技術進行更努力地革新，栽培技術人才，逐漸適應當前全球技術發展的趨勢。

2 地質巖芯鉆探技術應用的現狀

2.1 復合型鉆探技術

復合型地質鉆探方面的技術在資源勘探中已經得到了較多應用。此類技術指的是鉆探技術中融合了各種功能以獲得更好的使用效果，同時能夠將鉆探的水平大大提高。復合型地質鉆探技術的應用能夠將相對復雜的地形地質中出現的問題有效解決，其較高的鉆探效率在大幅節約鉆探時間的同時，將鉆探的成本降低。此類鉆探技術可以利用其先進性將大范圍對地質結構的破壞盡可能避免，其鉆探的設備運行時間長、故障率低。由于該技術能沖擊堅硬的巖層，因此其開發效率也比傳統技術高。我國當前對于此類技術的掌握能力與發達國家相比具有較大差距，但國家對此類技術的重視程度與日俱增，當前已經進行了大量資金的投入，相關技術人員的栽培與上崗也得到了重視，開發此類技術的企業可獲得政府的財政支持。

2.2 立軸巖心鉆探技術

立軸巖心類型的鉆探技術是由國外引進。此類技術在我國的勘探行業中應用廣泛。但其并不能在復雜的地質環境中獲得較好的效果，在實際勘探中此類技術對勘探作業的效率具有一定影響，并且在降低效率的同時往往伴隨著諸多技術問題，使勘探工作的難度加大。隨著科技的發展，此類技術也在進行不斷地改良以適應多種勘探環境和地質結構。

2.3 全液壓動力鉆探技術

全液壓式的動力鉆探技術在我國勘探行業中應用較多，為了獲取更好的勘探成果，技術人員對此類技術進行了深度改良，使其提高勘探作業的效率，適應作業需要。當前此類勘探技術是勘探工程的最佳選擇，其應用優勢使其成為了所有鉆探技術中發展最好的技術。如圖1所示。

圖1 地質勘探鉆頭

圖1 地質巖心鉆探

3 地質巖芯鉆探技術在資源勘探中的應用

3.1 應用現狀

鉆探技術已經為資源勘探工作做出了較大貢獻，在已經發現的礦種中有171個都使用了此類技術，在儲量被探明的150個礦種中也有該技術的應用。1903年～1949年間,我國全國的鉆探總量僅有17萬m,其中大部分工作是外國公司自帶的設備鉆探完成的。1949年以后，我國的鉆探總量呈現出上升的趨勢，從地質系統來看，1949年～2002年間的鉆探總量達到了10600萬m。伴隨著國家對勘探工作的日益重視，地質鉆探量的增長更加強勁。由于資源的勘探已經歷經了上半年，在長時間的開發中我國地表及附近的資源大多已經被開發并獲得了利用。為了獲取更多的資源，需要將勘探的目光放到更深層的地下。雖然我國的自然資源十分豐富，但在不斷發展經濟建設和城鎮化的推進過程中，制造業高速發展，導致資源的消耗速度過快，出現了資源短缺的問題，因此資源的管理與保護成為了新世紀國家重點關注的問題，合理地開發利用資源作為當前頭等任務，各行各業應當在資源勘探中嚴格遵守相關規定，以針對性地開發與高效地利用杜絕不合理開發的情況，將資源的利用率大大提高，將當前資源短缺的問題有效緩解。勘探技術在資源勘探中的應用為我國帶來了諸多成果，至今為止我國一共勘探出了170余種礦石，其中140余種是使用此類勘探技術發現的。由此可以看出地質巖芯此類勘探技術為我國的勘探事業作出了巨大的貢獻，在勘探工作中具有鮮明的意義。

3.2 主要應用技術

3.2.1 繩索取芯地質鉆探技術

此類技術運用的設備較為簡單，需要投入的人力較少，是目前資源勘探工作中最常見的技術，但相對來說此類技術需要投入大量的作業成本。在進行鉆探工作時，技術人員通過實時調節鉆進參數的操作試探作業，例如對鉆探時的具體速度進行調節，適當調整進給量等。鉆探作業時需要嚴格把控鉆頭鉆速，一旦其轉速失控將會給鉆頭帶來不可逆類型的傷害，并且此類設備的價格較為昂貴，其維修成本較大，維修的難度較高。通常需要將鉆頭允許時的圓周線速度牢牢把控于每秒1.5m～3.2m，此范圍內的鉆頭速度應用效果最佳。鉆探過程中需要依據不同的轉速作業選擇不同直徑的鉆頭（如圖2）。一般來說直徑較小的鉆頭適用于高轉速作業，直徑較大的鉆頭適用于低轉速作業。鉆探中還需要以實際情況為依據對鉆孔結構進行針對性設計，有效避免重復鉆孔的時間與流程，使作業效率得到充分保障。在進行沖洗液的選擇時，既可以選用低固相類型的沖洗液，也可以選擇無固相類型的沖洗液。無固相類型的沖洗液與低固相類型相比具有更強的浮懸能力幫助其于鉆井壁上快速地形成薄膜，以達到潤滑的目的，使其在降低阻力的同時對井壁進行保護。繩索取芯類型的鉆探技術在使用中還需要注意報信裝置的安裝，此類裝置是在進水管上安裝緩沖管，該緩沖管的頂部配備壓力表，可以對孔內具體的作業情況隨時進行讀取。通常來說壓力的上升范圍在0.5-1.0兆帕之間說明總成到位，處于正常狀態時，可調整設備進行作業準備，在勘探作業的過程中，一旦發生巖芯滿管的情況或有堵塞問題出現，則壓力將會出現異常升高的情況。當發現報信裝置中的壓力發生異常升高的情況時，需要立刻停止勘探實施應對。如果忽視此類信號則很有可能導致設備被嚴重損傷，且此類型的損傷不可逆轉。

3.2.2 連續反循環巖心鉆探技術

此類技術的開發時間較晚，由于我國較晚才引進此類技術導致其于國內的勘探工作中應用并不廣泛。此類技術最大的特點是其高科技，其被譽為最先進的勘探技術。此類技術的原理在于將某類介質壓進套筒使其具備潤滑的效果，進而使鉆桿內外處于潤滑之中或構成了空隙，使其反復循環。循環中造成的阻力能完成取樣操作與打孔操作，使空隙的截面減少。雖然此項先進技術當前尚未在資源勘探中獲得廣泛的應用，但隨著我國對科技的逐漸重視，制造業的飛速發展，國家對于勘探技術的開發工作越來越關注，政府不斷對此類技術的開發與應用投入扶持資金，開發技術平臺讓專業人才更好地交流，在不久的將來，連續反循環類型的鉆探技術勢必成為勘探資源中的重要技術，將資源勘探作業的效率拉上一個臺階。

4 地質巖芯鉆探技術在資源勘探中的應用前景

地質巖芯相關的鉆探技術在我國資源勘探工作中具有非常廣闊的應用前景。在我國不間斷地人才輸出與大量資金投入的幫扶下，鉆探技術的研發與應用取得了較大進展，在鉆頭、鉆機以及其他工具上取得了迅猛的進步。但就目前看來，我國在大型機械設備研發上沒有取得理想的研發成果，因此未來應將科研目光逐漸轉移至大型設備的研發上，不斷吸取以往的教訓，以歷史數據的累積作為研發的數據支持進行設備的革新。除此之外，還要對開采資源的渠道實施深入地研究，例如進行頁巖油、氣的開采，通過此類拓寬開采渠道的方式將能源短缺的問題有效解決。除此之外，還可以利用此類鉆探技術對其他資源進行利用，例如海洋資源，海洋作為豐富資源的載體，合理的開發與利用也能夠在一定程度上緩解陸地上的資源問題。要想對海洋資源進行高效地開采，應該對鉆探技術進行適當地改良，使其適應海洋開采的環境，同時陸地開采時積累的豐富經驗也需應用于海洋鉆探之中。

5 加強地質巖芯鉆探技術在資源勘探中應用的措施

5.1 加強人才建設

為了使地質巖芯鉆探技術其得到更好的應用，需要從人才方面對此類技術進行投入。在人才方面，需要關注企業和院校的技術研發人員，為其提供充足的研究經費，使其在進行技術研發時沒有任何后顧之憂。進行人才建設時需要積極引進優秀人才。雖然當前的地質巖芯鉆探技術具有較好的應用效果，但對資源勘探工作要求較高，因此對資源勘探人員的技術水平以及知識儲備具有更高的要求，在應用此類技術進行資源勘探時必須要注意勘探流程以及技術的規范應用，要求資源勘探人員對地質巖心勘探技術的特性具有深入地了解，能夠根據實際勘探現狀選用最合適的勘探技術。在招聘過程中，優先錄取綜合能力較強的人員，考核其資源勘探方面的知識與鉆探技術，探討其對資源勘探與鉆探技術未來發展的認知，注意其專業性與綜合素質。必須要求其具備相關工作的專業資格，最好對資源勘探以及地質巖心鉆探技術具有一定的熟練度，能夠順利解決資源勘探過程中的突發問題。招募的人才還需要能夠跟隨時代發展的步伐，不斷學習新的地質巖芯鉆探技術，提高自身的技術水平。由于地質巖芯鉆探技術大多屬于新型技術，因此需要幫助資源勘探工作者進行技術培訓。因此除了從社會上招募優秀的資源勘探人才之外，對于現存的工作人員，相關部門需要為其定期培訓應用地質巖芯鉆探技術進行資源勘探的業務。資源勘探部門需要定期派遣人員進行地質巖芯鉆探技術的指導和現場實際操作演示，通過具體的講解使相關工作人員熟悉各項地質巖芯鉆探技術的使用流程和步驟，確保相關工作人員能夠熟練掌握地質巖芯鉆探技術的使用方法，提升實際工作效率，還需要定期理論技術培訓，加強對工作人員對地質巖芯鉆探技術理論知識考核和實際操作檢驗，培養優秀的社會人才。時代瞬息萬變，只有不斷地學習先進的技術、進行專業業務培訓，才能保證工作不落伍，思想不滑坡，提高資源勘探工作人員的專業水平。同時相關部門和企業還可以舉辦業內交流會，促進行業內工作人員的經驗交流，構建良性競爭的培訓氛圍。除此之外，研發人員與作業人員還需要不斷提高自身的政治覺悟和道德素養。只有讓其發自內心地為人民服務，了解到自然資源高效開發的意義，對人類社會有基本的共情感，才會在其工作崗位上盡職盡責。

5.2 增加資金投入

在資金方面，政府需要出臺相關政策來保護鉆探技術研發企業的生存與發展，由于此類技術需要花費大量的資金，因此政府需要給予充分的資金支持，除了工作人員的補貼之外，更要對企業的研究設備進行補貼。資金支持是資源勘探工作中鉆探技術研發與應用的基礎保障，只有充足的資金才能夠確保資源勘探工作的順暢。為了更好地運用資金，相關企業必須要完善此類專項資金的使用管理辦法，全力做到合理合法地專款專用，最好建立專門賬戶，將各項補貼資金的來源進行專業分類，并在企業內做好定期公示的工作，接受政府和員工監督，防止資金的截留和挪用。

5.3 加強技術宣傳

地質巖芯此類鉆探技術的發展有目共睹，但仍有部分人員固步自封，堅持用傳統的技術方法進行資源勘探工作，該現象是地質巖芯此類鉆探技術應用宣傳的不到位引起的。要想讓技術人員更快地接受地質巖芯此類鉆探技術走進資源勘探工作，必須要加強該技術的宣傳，讓其充分認識到地質巖芯此類鉆探技術的創新性與實用性。因此資源勘探的相關企業應當開辦地質巖芯鉆探技術的相關講座，號召技術人員學習地質巖芯此類鉆探技術的使用，還可以邀請地質巖芯鉆探技術應用較強的技術人員進行演講或者派遣技術人員去其他應用較好的企業或資源勘探項目進行學習，只有切身體會到地質巖芯此類鉆探技術在資源勘探工作中的強大作用，才能夠激發其使用地質巖芯此類鉆探技術進行資源勘探的欲望。

5.4 完善配套設備

光有技術是遠遠不夠的，企業還需要積極引進大量先進的配套設備。隨著資源勘探工作的不斷深入，各項地質巖芯鉆探技術逐漸融入了勘探工作者的日常之中。尤其是在落實地質巖芯此類鉆探技術的過程中，為了實現更好的資源勘探效果，提高工作效率，配套設備必不可少。研發部門需要將科研目光逐漸轉移至大型設備的研發上，不斷吸取經驗教訓，以歷史數據的累積作為研發的數據支持進行設備的革新，為地質巖心鉆探技術提供設備保障，勘探工作者在接受了先進的技術培訓之后可以利用相應的設備減輕工作壓力。

6 結論

總而言之，地質巖芯此類鉆探技術經過漫長的發展已經逐漸被勘探作業應用，其中多種勘探技術在資源勘探中發揮著重要作用。除了不斷更新新技術以提高資源勘探效率之外還可以轉換勘探視角，從陸地資源的勘探轉向其他類型資源勘探，為鉆探技術提供更大的發展空間。