現(xiàn)代資源勘查工程新技術(shù)應(yīng)用及分析

孟樂(lè)文

（甘肅煤田地質(zhì)局一三三隊(duì)，甘肅 白銀 730913）

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，礦產(chǎn)資源的利用范圍越來(lái)越廣泛，人們對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)采量也在呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，國(guó)土礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)備量和開(kāi)采量也成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的一個(gè)指標(biāo)，在這種國(guó)際環(huán)境和社會(huì)需求下礦產(chǎn)資源勘查工程就顯得尤為重要[1]。

但是，礦產(chǎn)資源勘查工程也需要隨同時(shí)代的發(fā)展進(jìn)行技術(shù)改革，采用新的科學(xué)技術(shù)和工作方法是礦產(chǎn)資源勘查工程必須要面對(duì)的問(wèn)題。如何對(duì)現(xiàn)有的勘查技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，如何通過(guò)科學(xué)合理的方式將新科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到勘查工程中面對(duì)和解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

1 礦產(chǎn)資源勘查技術(shù)的概括

1.1 礦產(chǎn)資源勘查的內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和發(fā)展?fàn)顩r對(duì)資源勘查所采取的方式可以總結(jié)為地質(zhì)勘查方法、工程取樣方法、化學(xué)分析方法等多種科學(xué)手段和數(shù)據(jù)分析方式，并將勘查來(lái)的結(jié)果用于分析開(kāi)發(fā)開(kāi)采的數(shù)量和勘測(cè)礦產(chǎn)的分布情況、礦產(chǎn)的質(zhì)量以礦藏及數(shù)量等內(nèi)容[2]。例如：在西部地區(qū)的石油勘查工程中，勘查人員首先進(jìn)行選址，然后再進(jìn)行實(shí)地取樣，取樣就用到礦產(chǎn)資源勘查鉆探技術(shù)，對(duì)樣品進(jìn)行提取和分析，樣品進(jìn)行分析后會(huì)得到詳細(xì)的數(shù)據(jù)報(bào)告，將不同樣品的數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行整合就能得到地下巖層的詳細(xì)勘察報(bào)告，這報(bào)告中就包含石油礦藏的詳細(xì)數(shù)據(jù)。但是之前的礦產(chǎn)資源勘查工程采用技術(shù)有一定的局限性，需要改進(jìn)和創(chuàng)新才能使礦產(chǎn)資源勘查技術(shù)更好的為人民服務(wù)。

1.2 礦產(chǎn)資源勘查的特點(diǎn)

極大多數(shù)的礦產(chǎn)資源都分布在地下很深的位置，比如：石油和天然氣等礦產(chǎn)資源都分布在地下兩千米以下的位置。根據(jù)這種工作環(huán)境和工作要求，這就對(duì)礦產(chǎn)資源勘查工程的工作和設(shè)備剛度提出很高的要求[3]。比如：進(jìn)行勘查時(shí)的工作環(huán)境是非常惡劣的有很多都是在無(wú)人區(qū)進(jìn)行，而且礦產(chǎn)資源勘查過(guò)程中設(shè)備需要穿過(guò)很多很厚的巖層，這就需要礦產(chǎn)資源勘查工作者有很強(qiáng)的適應(yīng)能力和心理承受能力，設(shè)備具有很高的剛度，以應(yīng)對(duì)不同的體層要求。綜合以上可以將礦產(chǎn)資源勘查工程的特點(diǎn)總結(jié)為：科技含量高技術(shù)性強(qiáng)、工作環(huán)境多變、設(shè)備要求高等。

2 現(xiàn)代礦產(chǎn)資源勘查工程對(duì)新技術(shù)的運(yùn)用

2.1 勘查工程對(duì)金剛石繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

在礦產(chǎn)資源勘探工作過(guò)程中，鉆探工藝可以說(shuō)起到舉足輕重的作用。鉆探技術(shù)同時(shí)也是地質(zhì)勘探工程中的一種重要取樣技術(shù)方式，這種技術(shù)因?yàn)槠渥陨淼墓ぷ餍阅鼙粡V泛應(yīng)用于勘探各種煤炭礦產(chǎn)、石膏礦產(chǎn)、石油礦產(chǎn)和天然氣、深層地下水、地?zé)崮茉?，以及為水利工程建設(shè)、城市建筑工程和基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)工程等提供開(kāi)采地和工程施工地的詳細(xì)地質(zhì)資料。在進(jìn)行鉆探勘查過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備就是鉆探設(shè)備，鉆探設(shè)備的性能是否優(yōu)良關(guān)系到整個(gè)勘查項(xiàng)目所要消耗時(shí)間和勘探質(zhì)量。

例如：為了提高勘探時(shí)的鉆探效率，世界各國(guó)都金剛石運(yùn)用到鉆探設(shè)備的鉆頭中，利用金剛石的超高硬度，可以應(yīng)對(duì)不同硬度的巖層，以此來(lái)加快鉆探速度。這就表明，鉆探所使用鉆機(jī)的基本磨料是金剛石，金剛石鉆頭的造價(jià)非常昂貴，制作工藝也非常難，這就需要采用更先進(jìn)的鉆探設(shè)備與之配套，才能將金剛石鉆頭的效能發(fā)揮到最大。但是根據(jù)現(xiàn)有的礦產(chǎn)資源鉆探設(shè)備發(fā)現(xiàn)一個(gè)很大的問(wèn)題，鉆探設(shè)備與基本磨料不能實(shí)現(xiàn)完美匹配，礦產(chǎn)資源勘查方式和勘探裝備落后已經(jīng)是很多勘探隊(duì)伍的通病，很顯然這種勘查工程隊(duì)伍已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)需求對(duì)勘探行業(yè)的要求，這些問(wèn)題同時(shí)也成為制約礦產(chǎn)資源勘查工程發(fā)展最大的因素。在礦產(chǎn)資源勘查工程中金剛石鉆頭的工作質(zhì)量和發(fā)回的性能與繩索取心鉆進(jìn)的效果有十分重要的關(guān)聯(lián)。目前隨著科技的進(jìn)步已經(jīng)研制成功對(duì)多種唇面造型不同和技術(shù)參數(shù)各異并具有工作效率高、使用壽命長(zhǎng)的繩索取心金剛石鉆頭，這其中就金剛石的來(lái)歷和鑲嵌工藝的不同將這些鉆頭分為：天然金剛石采用表鑲工藝的鉆頭、天然或人造金剛石采用孕鑲工藝的鉆頭、金剛石采用電鍍工藝的鉆頭、人造金剛石采用聚晶工藝的鉆頭和金剛石進(jìn)行復(fù)合成片工藝的鉆頭。如此多種多樣的金剛石鉆頭，總體上已經(jīng)滿足繩索取心鉆進(jìn)對(duì)不同勘查地層的要求?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展總是在向前邁進(jìn)，繩索取心鉆進(jìn)的研究也在向前邁進(jìn)，今后研究的工作重點(diǎn)就是薄壁強(qiáng)度更高的鉆桿、使用壽命更長(zhǎng)的金剛石鉆頭，較小的碎巖面積，更高的鉆進(jìn)效率。

2.2 勘查工程對(duì)液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

勘探中的液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)是指一種將沖擊式鉆進(jìn)方式和回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)方式相結(jié)合的鉆進(jìn)技術(shù)，通過(guò)采用回轉(zhuǎn)和沖擊聯(lián)合的方式，實(shí)現(xiàn)共同作用將巖石進(jìn)行破碎，兩種鉆進(jìn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短相互促進(jìn)的作用，充分發(fā)揮出其各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，潛孔錘鉆進(jìn)方法就是通過(guò)這樣的方法使鉆進(jìn)效率得到提高。這種鉆進(jìn)方式的工作機(jī)理就是利用泥漿泵提供的液能，將能量直接作用在鉆具中液動(dòng)潛孔錘內(nèi)的沖錘上使其進(jìn)行上下往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，通過(guò)往復(fù)式運(yùn)動(dòng)連續(xù)不斷地將沖擊載荷施加給鉆頭，再配合鉆頭回轉(zhuǎn)剪切的來(lái)回運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石高效破碎的目的。

2.3 勘查工程對(duì)水平行對(duì)接井鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

勘探人員用“帶眼睛的鉆頭”來(lái)形容水平對(duì)接井鉆技術(shù)。這種技術(shù)的工作機(jī)理可以解釋為通過(guò)一口井與另一口井在地下深處實(shí)現(xiàn)水平方向上的連接，再通過(guò)對(duì)水重力原理的利用，建立一個(gè)流體循環(huán)，對(duì)地層達(dá)到排水降壓和氣體解析的目的，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)氣量。例如：在天然氣的開(kāi)采時(shí)，由于深層地下水會(huì)利用自身的壓力將天然氣阻擋在水層，面對(duì)這種情況，就可以運(yùn)用水平行對(duì)接井鉆進(jìn)技術(shù)，在鄰近的一口井內(nèi)選擇好比目標(biāo)井內(nèi)水層略低的位置，以此為基準(zhǔn)點(diǎn)朝目標(biāo)井進(jìn)行水平鉆進(jìn)，打通后，目標(biāo)井內(nèi)的水就可以借助自身的重力勢(shì)能沿著鉆孔流到鉆進(jìn)井，從而降低目標(biāo)井內(nèi)水層的壓強(qiáng)，進(jìn)一步使天然氣得到釋放，以此來(lái)提高天然氣的產(chǎn)量。水平行對(duì)接井鉆進(jìn)技術(shù)的成功運(yùn)用，可使工程占用的土地面積大量減少。但是，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)施工質(zhì)量要求很高中，因?yàn)樗姐@進(jìn)時(shí)要準(zhǔn)確鉆遇到巖鹽層，同時(shí)還要與其保持水平繼續(xù)鉆進(jìn)幾百米甚至更遠(yuǎn)的距離。

2.4 勘探工程對(duì)多工藝空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

空氣連續(xù)反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)的工作機(jī)理不是很復(fù)雜，以最常見(jiàn)的動(dòng)力頭鉆進(jìn)設(shè)備為例，這種設(shè)備工作時(shí)先把壓縮好的空氣通過(guò)氣盒子送進(jìn)雙壁鉆桿形成環(huán)狀間隙，并一直順著環(huán)狀間隙運(yùn)動(dòng)到達(dá)氣水混合器，最后壓縮進(jìn)來(lái)的空氣通過(guò)氣水混合器與內(nèi)管中的水相進(jìn)行混合形成密度遠(yuǎn)小于水密度的氣水混合相物質(zhì)，通過(guò)這些就能實(shí)現(xiàn)內(nèi)管中的水位降低，最終使的孔壁與鉆桿間的水位高于內(nèi)管中的水位。在水位差產(chǎn)生的勢(shì)能作用下，孔壁與鉆桿間的水就會(huì)流向鉆桿內(nèi)管中，并將巖石碎屑從內(nèi)管攜帶上返，這樣的次次運(yùn)行起來(lái)就能形成氣舉反循環(huán)。通過(guò)在勘查工作中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)與普通的取心鉆進(jìn)技術(shù)相比較，多工藝空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)具有鉆探運(yùn)行低成本、鉆探進(jìn)度快、相對(duì)較好的鉆孔質(zhì)量、能適應(yīng)相對(duì)復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)等諸多優(yōu)勢(shì)，這項(xiàng)技術(shù)的成功運(yùn)用也是繼繩索取心鉆探技術(shù)之后的又一全新舉措。

新技術(shù)也表現(xiàn)不完美的地方也就是缺點(diǎn)，最主要的缺點(diǎn)就是體現(xiàn)在礦產(chǎn)資源的勘查過(guò)程中，采取出來(lái)的巖層樣品不是現(xiàn)代礦產(chǎn)資源勘查要求的柱狀巖心。例如：在石油勘查過(guò)程中，取心鉆進(jìn)技術(shù)取出來(lái)的完整的柱狀巖心，這樣有利于對(duì)地下礦層進(jìn)行準(zhǔn)確的分析；而空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)鉆取出來(lái)的是巖心碎屑，無(wú)法準(zhǔn)確通過(guò)取樣作出判斷。也因此，空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)在礦產(chǎn)資源勘查工程中運(yùn)用的并不廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

礦產(chǎn)資源勘查工程是一個(gè)復(fù)雜而又精細(xì)的系統(tǒng)的龐大工程。新的鉆探技術(shù)的運(yùn)用只是其中的一部分，集合當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的走向來(lái)看，將來(lái)的礦產(chǎn)資源勘探工程中的鉆探取樣技術(shù)會(huì)向著機(jī)械高度自動(dòng)化、設(shè)備控制高智能化、探測(cè)取樣高精準(zhǔn)化發(fā)展。在完善在身技術(shù)改革發(fā)展的同時(shí)還應(yīng)該引進(jìn)數(shù)字化工程系統(tǒng)，使現(xiàn)代資源勘查工程也與當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合。