地質(zhì)勘查工程中的鉆探技術(shù)研究

王鐵鑫

摘要：地質(zhì)勘探工作是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的先行性、基礎(chǔ)性工作，地質(zhì)勘探水平的高低直接關(guān)系到黑龍江省建設(shè)大局。地質(zhì)工作是一項(xiàng)地下資源的偵察工作，地質(zhì)情況千差萬別，極為復(fù)雜，因此地質(zhì)工作的探索性較強(qiáng)。整個(gè)地質(zhì)工作的過程，也就是對地下資源的調(diào)查研究和認(rèn)識不斷深化的過程。實(shí)踐證明，向深部找礦是發(fā)展的必然，在深部找礦過程中，鉆探技術(shù)是地質(zhì)資源勘查和地球科學(xué)研究的重要技術(shù)方法，是能夠直接從地下空間獲取實(shí)物樣品的唯一手段。

關(guān)鍵詞：地質(zhì);看出;鉆探;技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國生產(chǎn)生活所需能源資源需求量逐漸增多，面對日益增長的資源需求，我國礦產(chǎn)資源變得緊張。為了緩解礦產(chǎn)資源壓力、滿足人們資源需求，我國開始尋找新的地質(zhì)勘探方式，促進(jìn)找礦能力提升。鉆探技術(shù)不僅能為其提供準(zhǔn)確的地下深部地質(zhì)信息，更是最終礦體驗(yàn)證環(huán)節(jié)中必不可少的手段。而且，鉆進(jìn)的控制精度、效率和成本對最終探獲儲量的精度和成本會起著決定性的作用。

一、巖芯定向鉆探技術(shù)

巖芯定向技術(shù)在油氣鉆探中應(yīng)用，可以改變傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探布局方式，用較少的探井驗(yàn)證物探成果和較地確定地層地持構(gòu)造形態(tài);能較快完成區(qū)域勘探，縮短建設(shè)周期和節(jié)省勘探費(fèi)用。巖芯定向鉆探技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用以及定向取心數(shù)據(jù)處理軟件包的建立，在國內(nèi)均屬新技術(shù)。其投資少、制造容易、提供定向信息迅速等優(yōu)點(diǎn)使其具有較好的應(yīng)用前景。該技術(shù)能夠在巖芯采取率較低的情況下利用質(zhì)量較差的鉆孔圖像給巖芯定向。這樣，就大大擴(kuò)展了鉆孔圖像的應(yīng)用，特別是對于大洋鉆探計(jì)劃（ODP）經(jīng)常在惡劣環(huán)境中施工的鉆孔，更有價(jià)值。在地質(zhì)巖心鉆探過程中，鉆遇地層因地層構(gòu)造和鉆進(jìn)工藝技術(shù)等因素引起的鉆孔彎曲度超標(biāo)需要糾正鉆孔彎曲率，和發(fā)生鉆桿斷折、鉆具脫落、燒鉆埋鉆或人為原因跑鉆等鉆孔事故需要人工造斜進(jìn)行繞障。要嚴(yán)格按所定孔位施工。鉆進(jìn)度、巖土分層深度的量測誤差不大于5cm。單孔鉆入中風(fēng)化基巖的深度，巖土分層深度以本方案確定的孔深為準(zhǔn)。巖心擺放必須整齊、有序。

二、金剛石繩索取芯技術(shù)

金剛石繩索取心技術(shù)作為國家的重點(diǎn)推廣技術(shù)正在被廣泛采用。金剛石繩索取芯鉆進(jìn)復(fù)雜地層施工中的兩個(gè)突出問題，有兩項(xiàng)比較有效的技術(shù)措施。一是在易塌、漏水、水敏地層鉆進(jìn)時(shí)，使用加大外徑的金剛石鉆頭以增大鉆孔環(huán)狀間隙，減小孔內(nèi)阻力，并改善對低固相泥漿的配制和管理。二是在跑斜地層設(shè)置初級定向孔，提高鉆具在動態(tài)條件下的穩(wěn)定性，并在彎曲孔段采用套管楔糾斜。金鋼石繩索取芯鉆進(jìn)具有鉆進(jìn)效率高、巖（礦）芯采取質(zhì)量好、勞動強(qiáng)度低、單位進(jìn)尺成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在煤田地質(zhì)勘探中得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。繩索取芯鉆探工藝的優(yōu)點(diǎn)是勞動強(qiáng)度低、取芯速度快、鉆進(jìn)效率高。缺點(diǎn)是鉆桿壁厚只有5毫米，耐磨性差，容易產(chǎn)生鉆桿斷裂等事故。為減少事故，應(yīng)加強(qiáng)可靠性管理。金剛石繩索取芯技術(shù)能不斷提升全套鉆具而是用帶鋼絲繩的打撈器從鉆桿中把取心管提出，待把巖心取出后又從鉆桿中把取心管投入孔底的鉆進(jìn)方法。與普通鉆進(jìn)方法相比，具有地質(zhì)效果好，生產(chǎn)效率高，鉆進(jìn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

三、反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探技術(shù)

近年來，反循環(huán)鉆探技術(shù)以多種形式在世界各地廣泛應(yīng)用。作為新興的技術(shù)，反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探亦可在水文水井、工程施工等領(lǐng)域應(yīng)用。能大幅度提高鉆探效率，地質(zhì)資料準(zhǔn)確且效率較高。特別是在大口徑鉆探中效果明顯，被鉆探界人士譽(yù)之為新的技術(shù)革命。地質(zhì)鉆探中常用一種孔底局部反循環(huán)鉆進(jìn)。實(shí)質(zhì)上它是正循環(huán)與反循環(huán)的結(jié)合，即使用專門的鉆具，在粗徑鉆具以上進(jìn)行正循環(huán)，只在粗徑鉆具部位采用反循環(huán)。這種方法可以收到反循環(huán)提高巖心采取率的效果，而使用的設(shè)備又比全孔反循環(huán)簡單。在生產(chǎn)中被廣泛用于松散、破碎巖（土）層的鉆進(jìn)。主要指空氣反循環(huán)連續(xù)取樣技術(shù)，它的鉆進(jìn)原理是壓縮空氣從全液壓動力頭下面?zhèn)热胧降碾p通道氣盒子進(jìn)入，到達(dá)外平式雙壁鉆桿的內(nèi)外管環(huán)狀間隙，經(jīng)過鉆頭底部攜帶巖屑從鉆桿內(nèi)管中心通道上返。這種方法的主要特點(diǎn)主要是取樣質(zhì)量高，獲得地質(zhì)信息準(zhǔn)確迅速，鉆進(jìn)效率高，孔內(nèi)事故少，操作簡便，鉆進(jìn)成本可大幅度地下降。

四、高精度受控定向鉆探技術(shù)

受控定向鉆探技術(shù)是一種可以使鉆孔軌跡按照預(yù)定方向前進(jìn)的特殊鉆探技術(shù)，該項(xiàng)鉆探技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)主孔內(nèi)鉆進(jìn)多個(gè)分支孔的羽狀鉆孔。定向鉆進(jìn)技術(shù)分為普通定向和精準(zhǔn)定向技術(shù)。施工時(shí)，宜合理選擇造斜點(diǎn)，計(jì)算造斜工具的安裝角，用測斜儀正確給造斜工具進(jìn)行定向，根據(jù)造斜強(qiáng)度控制造斜進(jìn)尺長度，及時(shí)測量鉆孔頂角和方位角。在對井眼軌跡及靶點(diǎn)要求不高時(shí)，一般采用鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器定位的井下普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，其缺點(diǎn)是井眼軌跡及靶點(diǎn)受控精度不高。在對井眼軌跡及靶點(diǎn)要求較高時(shí)，應(yīng)采用井下精準(zhǔn)定向鉆進(jìn)技術(shù)。井下精準(zhǔn)定向鉆進(jìn)技術(shù)采用專用設(shè)備、工具，使近水平分支井眼軌跡按設(shè)計(jì)要求延伸至設(shè)計(jì)目標(biāo)區(qū)域的一種鉆探方法。為了有效提升地質(zhì)勘查工作的時(shí)效性，要結(jié)合不同情況和區(qū)域特點(diǎn)利用差異化技術(shù)體系，確保能維護(hù)地質(zhì)勘探項(xiàng)目的綜合水平，并且發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，確保能建立完整的找礦技術(shù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模式。

五、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國資源瓶頸問題日益突出，找礦突破任務(wù)越來越重。鉆探是解決資源問題的基礎(chǔ)支撐。因此，要滿足不斷增長的資源需求，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供資源保障，必須大力提高地勘鉆探水平。需要進(jìn)一步加強(qiáng)能源、資源的保障能力建設(shè)，繼續(xù)加大煤炭、銻礦等緊急礦種和鉛、鋅、鎢、錫等優(yōu)勢礦種的找礦力度，加快提升地質(zhì)勘探水平，提高地質(zhì)找礦的質(zhì)量和效率。