钻探技术在地质勘察工程中的应用研究

■　赵鑫

（广东省工程勘察院广东广州510510）

钻探技术在地质勘察工程中的应用研究

■赵鑫

（广东省工程勘察院广东广州510510）

近年来经济的快速发展，需要开发大量的能源，地质钻探技术的提高对能源勘查起保障作用，我国的地质勘察事业近些年不断发展，钻探技术以其准确的分析能力在地质勘察工程中也应用得越来越多，成了地质勘察的主要手段，因此，研究地质钻探技术的应用具有十分重要意义。本文通过对钻探技术的详细分析，对其在地质勘查工程中的应用加以研究和探讨，希望对同行有所帮助。

钻探技术地质勘察反循环钻探绳索取心钻探液动潜孔锤技术

1　引言

我国经济建设的发展速度不断加快，工程建筑事业的发展也日新月异，工程建筑的发展不仅改善了人们的生活水平，也极大的推进了我国经济的发展。其中，地质勘察事业也得到了迅猛的发展，在地质勘察的工程中，地质钻探技术对人类的生产生活发挥着重要的影响，钻探技术具有十分准确的分析能力，提高地质钻探技术的水平能够有效的实现对不可再生资源的有效利用，从而缓解当今全球面临的资源短缺的危机，所以它也成为了地质勘察的重要手段。在经济不断发展的背景下，对资源开发、利用的要求越来越高，需求量也越来越多，我国钻探技术的相应工艺技术和设备在很多领域中都得到了应用，并且随着我国地质勘察事业的快速发展，也带动了钻探技术水平的不断提升。现如今我国的钻探技术已经达到了一个先进水平，其表现在装备、工艺技术还有广泛应用领域等方面，再加上地质勘察业的不断发展，这也就间接地提高了钻探技术的水平。

2　地质勘查工程

2.1地质勘查工程的定义

工程勘察指的是经过测绘、试验、勘探、调查等一些方法，从而获取到和工程建设相关的水体、土体及岩体的力学参数、变化规律、空间分布等一些信息，然后以此来对建筑适宜性、场地稳定性、环境演化性进行论证、评价、检验，同时再提出一些关于施工原则、资料的建议。工程勘察的目的是深入了解工程施工地点的岩土水源情况的分布等信息，确保对其施工地点的地质的属性进行分析试验，判断其是否符合工程施工建设的需求。在工程地质勘察中，钻探技术的开发和应用是促进地质勘查工程的重要保障，其主要的勘察技术，主要对提取岩土，分析岩土内部结构具有重要作用，尤其是对复杂地形的勘探，钻探技术可以深入岩石的内部，以保证深入分析岩层的整体构造，对工程施工的设计有非常重要的意义。可见，钻探技术在工程地质勘察中作用非常重要，是工程地质勘察的重要方法，随着我国工程建设项目的不断发展，钻探技术在工程地质勘察中被广泛的运用。

2.2地质勘查工程的特点和使用要求

工程的地质钻探技术是工程建筑物设计更好实施的保证，和工程施工顺利进行的保证。因此，在进行地质勘查工程的过程中，对地质钻探技术的要求非常高。地质勘查工程的主要特点的使用要求主要表现在以下几点：（1）在布置勘探工程的钻孔过程中，布置人员首先要考虑到施工现场的地质条件，并且还要对工程项目的实际特点进行详细的分析；（2）在工程地质勘察中，为了准确了解地下岩石的具体构造，对工程地质钻探技术对岩石内部的采取率不可以小于百分之八十，对岩层的软弱与断裂夹层的提取率也不可以小于百分之六；（4）为了保证准确地测定地下水位和水文地质试验工作的正常运行，必须按含水层的位置和试验工作的要求，确定孔身结构及钻进方法，通常来说，除了大型的水利工程、控测深岩浆、深埋隧道以外，其他钻进的深度都不大，也就在10多米左右，因此我们就会经常用轻便钻机和简易的钻探法，对不同的含水层要换径并分层止水，加以隔离。含水层愈多，换径和分层止水的次数就愈多。

2.3地质勘查工程的对钻探技术的要求

工程地质钻探的钻探方法和设备的选择依据是施工地点的地质特征。不同地质对钻探技术不同要求：（1）考虑到卵碎石粒径大小在钻进中影响，钻具器材口径的选择应适当，口径太大或太小都难以取得较好的总体效果；（2）对于松散的卵碎石类地层，钻进中孔壁坍塌程度较小，适用于裸孔钻进；（3）卵碎石层是的主要成为是粘性土壤，其粘力强，所以其比较适合用裸钻钻进，在对卵碎石层进行钻探的时，应注意对其孔壁的保护；（4）含水量较小的卵碎石层钻进时孔壁坍塌程度相对较小，适用于跟管钻进，当地层为粘性土充填时，也可用裸孔钻进。

3　钻探技术在地质勘察工程中的应用

最近几年，随着地质钻探技术的不断发展，综合型的钻探技术的应用将成为我国地质钻探技术的一个新的发展方向，尤其是绳索取心技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术以及其三者共同组成的组合钻探技术。在地质钻孔技术中，应该根据岩石的特点以及施工的具体环境和条件，在现有钻孔技术的基础上采用高效的钻探技术。

3.1反循环钻探技术

反循环钻探技术一般分成空气反循环与水力反循环，两种技术最大的区别是循环介质不同。空气反循环钻探技术就是将压缩空气来做循环的介质，在双壁钻杆外管的作用下，空气会被输送到孔底，而空气的剧烈膨胀一定会产生冲击力，孔底的潜孔锤就会猛烈的撞击孔底的岩石，从而由钻杆把岩芯带回地面（如图1所示）；而水循环则是以水或泥浆作为介质，利用钻杆将介质传送至孔底，然后取心钻头得到柱状岩心，又将其带回地面。气反循环可以提高钻探的效果，而且劳动强度低，成本也很低，同时还能及时地判断出岩层的变化，适合用在一些缺水干旱的地区来进行钻探；水力反循环钻探技术得到的岩块更加完整，并且所需的劳动强度也更低，能够充分的保证对岩层判断的准确性，但是其更加的消耗水资源，并且工作

图1　空气反循环钻探技术

的效率以及钻进的速度都较为缓慢。

图2　绳索取心钻探技术

3.2绳索取心钻探技术

绳索取心技术在获取岩心的过程中，是不需要使用钻杆的，只有不得不更换钻头时或是钻头存在质量问题时，才会使用钻杆。绳索取心是一种不提钻取心的钻探技术，其基本原理为：当岩矿心装满岩心管或发生岩矿心堵塞时，不需要把孔内钻杆柱提升到地表，而是借助专用的绳索打捞工具在钻杆柱内将岩矿心容纳管捞取上来（如图2所示）。绳索取心技术有着方便和适应性强等特点，所以应用范围也十分广泛，而且绳索取心技术可以充分保证取心质量，使设备钻进的效率提高，因此使用的范围也很广，可以说是应用到了各种专业领域，比如说钻探石油天然气，钻探坑道，钻探固体矿产，钻探冰层，钻探工程地质，钻探地热等等。

3.3液动潜孔锤技术

液动潜孔锤钻探是在回转钻探的基础上通过利用现场配套的泥浆泵输送的冲洗液驱动液动潜孔锤对破碎岩石的钻头施加一定频率的冲击能量，也就是钻头上带有冲击负荷的回转钻探。此技术是常规回转钻探的一个改进成果，在回转力和冲击力的作用下，可以明显提高对高硬岩钻进的效率，从而减少打孔的成本。它较好地利用了坚硬岩石脆性大而抗剪强度较低不耐冲击力的弱点，是解决坚硬岩层和某些复杂岩层钻探效率低、钻孔质量差的有效钻探技术。液动潜孔锤处于而频作业状态，对坚硬、脆性的地质结构可以取得最佳的钻探效果。钻探施工中要注意钻探设备紧固的管理，而液动锤磨损的大小与液压泥浆质量的好坏有直接关系，因此液压泥浆就要粘稠度低、含砂量少、润滑性能好。

4　结语

地质钻探技术是很繁琐复杂的一项工艺，而且其涉及的领域也很广泛，因此我们就要针对不同的地质勘察工程来选择适合的钻探技术。目前，我们应该加大钻探技术的研究投入，深入了解钻探技术相关知识，促进我国钻探技术水平的提高。

[1]李小平，浅析地质勘察工程中的钻探技术[J]，中国高新技术企业，2012 （37）：112-116.

[2]陈童男，关于工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J]，水文地质工程地质，2012（2）：256-259.

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P62[文献码]B

1000-405X（2016）-3-181-2