地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用研究

田　野，张海瑞（江西有色地质勘查局四队）



地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用研究

田野，张海瑞（江西有色地质勘查局四队）

在我国社会经济不断发展的现阶段，人们在日常生活和工作中对于资源的需求也在不断的增加，对于资源勘探工作的开展也提出了越来越高的要求。对于矿产资源勘探工程而言，地质岩心钻探技术是唯一能够从地下提取出岩矿实物样品的一种方法，在资源勘探领域中具有十分重要的作用。为此，本文以钻探技术为核心，对常见的地质岩心钻探技术进行了简述，对地质岩心钻探技术在资源勘探中的应用问题进行了研究，旨在推动钻探技术的创新发展。

地质岩心钻探技术；资源勘探；应用；发展

前言

伴随着社会经济的不断发展，人们在日常生活和工作以及社会生产中对于矿产资源的需求量也在不断的增加，在一定程度上给矿产资源勘探工程的发展提出了较高的要求。钻探技术作为一种唯一可以实现从地质岩心当中提取出样本的勘察方法，其在资源勘探领域中扮演着十分重要的角色，地质岩心钻探技术的发展和应用对于资源勘探工作的效率和质量会产生直接的影响，是有效解决资源短缺问题的重要手段，在促进社会可持续发展中具有十分重要的现实意义。因此，要对地质岩心钻探技术予以高度的重视，提高其在资源勘探中的应用效果。

1　钻探技术的发展概况

地质岩心钻探技术指的是能够从钻孔到达不同深度对地质岩心和矿岩样本实现提取和进行专业分析，为基层地质作业提供数据支持的技术方法。在18世纪的中叶最早出现了人力驱动的岩心钻机和天然金刚石钻头，其后出现了代替人力驱动的蒸汽动力；在20世纪的时候又逐渐实现了液压技术的应用，同时还研制出了能够实现调速的变速箱，极大程度的推动了钻探技术的发展。到了20世纪60、70年代，受到液压元件质量提高和静液压传动技术的影响，出现了全液压驱动和控制的动力头式钻机，使得地质岩心钻探技术进入了全新的发展阶段。

我国在20世纪50年代的初期对苏联的给进式钻机实现了引进，并对其进行不断的研究和仿制，逐渐走上了自行设计和制造的道路，相继自行设计和生产出了YL、XY以及CS等不同种类的岩心钻机。特别是在70年代当中，随着金刚石钻进技术的发展和推广，在带动我国制造业迅速发展的同时还促进了对地质岩心钻机的研制力度，到了80年代，我国国内的矿产调查实际需求已经在总体上得到了基本的满足，且开始向外出口。进入到21世纪的新时期之后，我国又研制出了新一代YDX系列的全液压动力头式钻机，使得钻机的发展迈进了一个新的台阶。

2　常见的地质岩心钻探技术

2.1组合钻探技术

组合钻探技术利用一套器具实现了对不同地质环境和不同取样目的的实际需求的满足，在地质调查和快速取样以及干旱缺水的复杂地层和石油地震的物探施工中发挥出了巨大的作用，是一种可靠性较高的技术手段。对于我国勘探工程不断发展的过程当中，组合钻探技术的应用有效的解决了复杂地层中物探施工爆破孔难以成孔的问题，使得实际的施工效率提高了5～8倍。

2.2反循环连续取岩心钻探技术

反循环连续取岩心钻探技术是目前全世界范围最为先进的一种地质岩心钻探技术。反循环连续取岩心钻探技术的介质主要包括了水和空气。一般情况下，在干旱地区采用此种技术方法通常将空气作为循环介质，反之则是将水作为循环介质；由于循环介质的差异，使得与之相配套的钻具的性能、结构尺寸和适用范围等也具有一定的差异性，且在实际施工中的钻孔深度、取样形态和钻孔口径等也会随之出现变化，因此采取反循环连续取岩心钻探技术需要坚持因地制宜的原则。

2.3绳索取心钻探技术

绳索取心钻探技术出现于反循环连续取岩心钻探技术之前，对于资源勘探事业的发展起到了不可忽略的贡献。与反循环连续取岩心钻探技术相比较而言，绳索取心钻探技术在施工成本和勘探效率等方面与之都存在着较大的差距，但是其所取得的岩心标本更利于分析和研究。绳索取心钻探技术在不断的发展过程中已经形成了较为完整的工业产业链系统。

2.4资源评价的定向钻探施工技术

资源评价的定向钻探施工技术的应用是在一个主孔当中打出多个分支孔，通过这些分支口实现对矿体的穿过，在实际的应用中能够较大程度的减少了工作量，在特别环境中的资源勘探取样作业中具有十分显著的效果，实现了经济效益和社会效益的统一获取。

2.5定向钻探技术及对接井钻井技术

定向钻探技术和对接井钻井技术的适用条件为定向钻进的组合钻具当中，对中低转速的螺杆钻杆进行了改进，使其能够与金刚石钻头、牙轮钻头和复合片钻头等实现联合使用；同时还编制了定向钻进和水平钻进的设计和控制软件，对于传统的原水溶性矿产资源的采矿作业形式实现了改善，使得作业效率得以提升。

3　地质岩心钻探技术在资源勘探中的应用

3.1矿区概况

某省有一铁矿勘查区位，矿区地势较为平坦，钻孔位置属于华北平原，钻孔深度为1140m，上部的覆盖层厚度约为400m，下部为砂岩、泥岩和泥质砂岩，施工中采用型号为XY-6B式的钻机，为其配备了1000m长的φ85mm镦粗绳索取心钻杆和两套JS95A绳索取心钻具。该钻孔所采用的是绳索取心钻探技术，在两个月之内顺利完成了终孔。

3.2钻具级配

对深孔采取绳索取芯钻探技术的时候需要对钻具级配实现合理的钻则，主要包括了以下几种：①开孔孔径76mm——φ76mm的钻头和φ88mm的绳索取心钻杆；②孔径95mm——φ95mm的金刚石钻头和φ88mm的绳索取心钻杆；③孔径110mm——φ110mm的金刚石钻头和φ88mm的绳索取心钻杆；④孔径132mm——φ132mm的钻头和φ88mm的绳索取心钻杆。

3.3绳索取心钻进技术措施

在钻进的过程当中遇到钻压突然升高的情况时，代表岩心充满了岩心管，或者是岩心出现堵塞，这时应停止钻进并卡断岩心，将钻具从孔底提离出来；使用夹持器对钻杆实现夹住之后，对机上钻杆要进行卸载，并使用打捞器实现下放打捞。

在水位正常的情况下，要将内管总成从孔口直接向钻杆内实现投入，并对机上钻杆实现有效连接，开泵之后利用冲洗液实现向下压送；当泵压升高的时候说明内管总成已经到位，此时可以开始钻进。

将内总管提升至地面之后，应将其从接头处进行卸载，同时将岩心从岩心管中取出。在倒出岩心的过程当中，应使用橡胶锤对内管进行轻度的敲击，为了防止内管出现凹坑，严禁使用铁器，以避免岩心出现堵塞的问题；在取出岩心之后要对内管总成进行清洗和检查。

3.4钻探技术成果

绳索取心钻探技术在该矿区中的应用使得钻探效率实现了较大程度的提高，且显著降低了工作人员的劳动强度；合理的钻孔结构为钻进的顺利进行提供了前提保障；该钻孔的终孔顶角为6°，深孔台月效率为570m，被评定为优质孔。

4　结束语

综上所述，地质岩心钻探技术作为唯一一个能够从地下当中取出实物样品的技术，其在矿产资源勘探中的应用发挥出了巨大的作用；在科学技术水平不断提高的现阶段，常见的地质岩心钻探技术有组合钻探技术、反循环连续取岩心钻探技术、绳索取心钻探技术和资源评价的定向钻探施工技术等。面临着资源短缺的现实困境和地质条件复杂化的情况，如何提高资源的开采效率是资源勘探工程领域中亟待解决的重点问题，因此要依托科学技术推动钻探技术的创新和钻探设备的研制，从而实现对深层矿产资源的有效开发。

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P634.5

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2095-2066（2016）12-0110-02

2016-4-7

田 野（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事钻探施工工作。

张海瑞（1987-），男，助理工程师，本科，主要从事钻探施工工作。