刘 浩
地质岩芯相关的钻探技术,伴随着经济建设与科技的更迭不断提高,该技术在资源勘探、检测地质、预警灾害等方面发挥着重要作用。地质岩芯相关的钻探技术拥有较长的发展历程,在我国矿产资源相对匮乏的情况下,为了避免资源的枯竭,需要积极利用该技术提高资源勘探的效率。
地质岩心相关的钻探技术能够利用钻孔到达各种地质中心,于不同地质深度采集矿样,并将相关信息反馈给技术人员,依据获得的信息对地质进行分析。十九世纪中期,针对地质勘探的技术不成熟,其主要依靠人力钻探,而十九世纪末期,蒸汽式驱动钻机问世,逐步取代了人力驱动,步入二十世纪之后,以机械力为主要勘探力量在科技的支持下逐步自动化。全液压式进行驱动的钻机为岩芯的钻探提供了新的发展空间。我国矿产资源勘查开始的时间为十九世纪末,但当时使用的钻机都是从德国、英国等国家引进的,直到二十世纪中期我国才进行钻探技术的自主研发,如今我国的技术水平仍然靠后,为了获取更长远的发展,我国应当对钻探技术进行更努力地革新,栽培技术人才,逐渐适应当前全球技术发展的趋势。
复合型地质钻探方面的技术在资源勘探中已经得到了较多应用。此类技术指的是钻探技术中融合了各种功能以获得更好的使用效果,同时能够将钻探的水平大大提高。复合型地质钻探技术的应用能够将相对复杂的地形地质中出现的问题有效解决,其较高的钻探效率在大幅节约钻探时间的同时,将钻探的成本降低。此类钻探技术可以利用其先进性将大范围对地质结构的破坏尽可能避免,其钻探的设备运行时间长、故障率低。由于该技术能冲击坚硬的岩层,因此其开发效率也比传统技术高。我国当前对于此类技术的掌握能力与发达国家相比具有较大差距,但国家对此类技术的重视程度与日俱增,当前已经进行了大量资金的投入,相关技术人员的栽培与上岗也得到了重视,开发此类技术的企业可获得政府的财政支持。
立轴岩心类型的钻探技术是由国外引进。此类技术在我国的勘探行业中应用广泛。但其并不能在复杂的地质环境中获得较好的效果,在实际勘探中此类技术对勘探作业的效率具有一定影响,并且在降低效率的同时往往伴随着诸多技术问题,使勘探工作的难度加大。随着科技的发展,此类技术也在进行不断地改良以适应多种勘探环境和地质结构。
全液压式的动力钻探技术在我国勘探行业中应用较多,为了获取更好的勘探成果,技术人员对此类技术进行了深度改良,使其提高勘探作业的效率,适应作业需要。当前此类勘探技术是勘探工程的最佳选择,其应用优势使其成为了所有钻探技术中发展最好的技术。如图1所示。
图1 地质勘探钻头
图1 地质岩心钻探
钻探技术已经为资源勘探工作做出了较大贡献,在已经发现的矿种中有171个都使用了此类技术,在储量被探明的150个矿种中也有该技术的应用。1903年~1949年间,我国全国的钻探总量仅有17万m,其中大部分工作是外国公司自带的设备钻探完成的。1949年以后,我国的钻探总量呈现出上升的趋势,从地质系统来看,1949年~2002年间的钻探总量达到了10600万m。伴随着国家对勘探工作的日益重视,地质钻探量的增长更加强劲。由于资源的勘探已经历经了上半年,在长时间的开发中我国地表及附近的资源大多已经被开发并获得了利用。为了获取更多的资源,需要将勘探的目光放到更深层的地下。虽然我国的自然资源十分丰富,但在不断发展经济建设和城镇化的推进过程中,制造业高速发展,导致资源的消耗速度过快,出现了资源短缺的问题,因此资源的管理与保护成为了新世纪国家重点关注的问题,合理地开发利用资源作为当前头等任务,各行各业应当在资源勘探中严格遵守相关规定,以针对性地开发与高效地利用杜绝不合理开发的情况,将资源的利用率大大提高,将当前资源短缺的问题有效缓解。勘探技术在资源勘探中的应用为我国带来了诸多成果,至今为止我国一共勘探出了170余种矿石,其中140余种是使用此类勘探技术发现的。由此可以看出地质岩芯此类勘探技术为我国的勘探事业作出了巨大的贡献,在勘探工作中具有鲜明的意义。
3.2.1 绳索取芯地质钻探技术
此类技术运用的设备较为简单,需要投入的人力较少,是目前资源勘探工作中最常见的技术,但相对来说此类技术需要投入大量的作业成本。在进行钻探工作时,技术人员通过实时调节钻进参数的操作试探作业,例如对钻探时的具体速度进行调节,适当调整进给量等。钻探作业时需要严格把控钻头钻速,一旦其转速失控将会给钻头带来不可逆类型的伤害,并且此类设备的价格较为昂贵,其维修成本较大,维修的难度较高。通常需要将钻头允许时的圆周线速度牢牢把控于每秒1.5m~3.2m,此范围内的钻头速度应用效果最佳。钻探过程中需要依据不同的转速作业选择不同直径的钻头(如图2)。一般来说直径较小的钻头适用于高转速作业,直径较大的钻头适用于低转速作业。钻探中还需要以实际情况为依据对钻孔结构进行针对性设计,有效避免重复钻孔的时间与流程,使作业效率得到充分保障。在进行冲洗液的选择时,既可以选用低固相类型的冲洗液,也可以选择无固相类型的冲洗液。无固相类型的冲洗液与低固相类型相比具有更强的浮悬能力帮助其于钻井壁上快速地形成薄膜,以达到润滑的目的,使其在降低阻力的同时对井壁进行保护。绳索取芯类型的钻探技术在使用中还需要注意报信装置的安装,此类装置是在进水管上安装缓冲管,该缓冲管的顶部配备压力表,可以对孔内具体的作业情况随时进行读取。通常来说压力的上升范围在0.5-1.0兆帕之间说明总成到位,处于正常状态时,可调整设备进行作业准备,在勘探作业的过程中,一旦发生岩芯满管的情况或有堵塞问题出现,则压力将会出现异常升高的情况。当发现报信装置中的压力发生异常升高的情况时,需要立刻停止勘探实施应对。如果忽视此类信号则很有可能导致设备被严重损伤,且此类型的损伤不可逆转。
3.2.2 连续反循环岩心钻探技术
此类技术的开发时间较晚,由于我国较晚才引进此类技术导致其于国内的勘探工作中应用并不广泛。此类技术最大的特点是其高科技,其被誉为最先进的勘探技术。此类技术的原理在于将某类介质压进套筒使其具备润滑的效果,进而使钻杆内外处于润滑之中或构成了空隙,使其反复循环。循环中造成的阻力能完成取样操作与打孔操作,使空隙的截面减少。虽然此项先进技术当前尚未在资源勘探中获得广泛的应用,但随着我国对科技的逐渐重视,制造业的飞速发展,国家对于勘探技术的开发工作越来越关注,政府不断对此类技术的开发与应用投入扶持资金,开发技术平台让专业人才更好地交流,在不久的将来,连续反循环类型的钻探技术势必成为勘探资源中的重要技术,将资源勘探作业的效率拉上一个台阶。
地质岩芯相关的钻探技术在我国资源勘探工作中具有非常广阔的应用前景。在我国不间断地人才输出与大量资金投入的帮扶下,钻探技术的研发与应用取得了较大进展,在钻头、钻机以及其他工具上取得了迅猛的进步。但就目前看来,我国在大型机械设备研发上没有取得理想的研发成果,因此未来应将科研目光逐渐转移至大型设备的研发上,不断吸取以往的教训,以历史数据的累积作为研发的数据支持进行设备的革新。除此之外,还要对开采资源的渠道实施深入地研究,例如进行页岩油、气的开采,通过此类拓宽开采渠道的方式将能源短缺的问题有效解决。除此之外,还可以利用此类钻探技术对其他资源进行利用,例如海洋资源,海洋作为丰富资源的载体,合理的开发与利用也能够在一定程度上缓解陆地上的资源问题。要想对海洋资源进行高效地开采,应该对钻探技术进行适当地改良,使其适应海洋开采的环境,同时陆地开采时积累的丰富经验也需应用于海洋钻探之中。
为了使地质岩芯钻探技术其得到更好的应用,需要从人才方面对此类技术进行投入。在人才方面,需要关注企业和院校的技术研发人员,为其提供充足的研究经费,使其在进行技术研发时没有任何后顾之忧。进行人才建设时需要积极引进优秀人才。虽然当前的地质岩芯钻探技术具有较好的应用效果,但对资源勘探工作要求较高,因此对资源勘探人员的技术水平以及知识储备具有更高的要求,在应用此类技术进行资源勘探时必须要注意勘探流程以及技术的规范应用,要求资源勘探人员对地质岩心勘探技术的特性具有深入地了解,能够根据实际勘探现状选用最合适的勘探技术。在招聘过程中,优先录取综合能力较强的人员,考核其资源勘探方面的知识与钻探技术,探讨其对资源勘探与钻探技术未来发展的认知,注意其专业性与综合素质。必须要求其具备相关工作的专业资格,最好对资源勘探以及地质岩心钻探技术具有一定的熟练度,能够顺利解决资源勘探过程中的突发问题。招募的人才还需要能够跟随时代发展的步伐,不断学习新的地质岩芯钻探技术,提高自身的技术水平。由于地质岩芯钻探技术大多属于新型技术,因此需要帮助资源勘探工作者进行技术培训。因此除了从社会上招募优秀的资源勘探人才之外,对于现存的工作人员,相关部门需要为其定期培训应用地质岩芯钻探技术进行资源勘探的业务。资源勘探部门需要定期派遣人员进行地质岩芯钻探技术的指导和现场实际操作演示,通过具体的讲解使相关工作人员熟悉各项地质岩芯钻探技术的使用流程和步骤,确保相关工作人员能够熟练掌握地质岩芯钻探技术的使用方法,提升实际工作效率,还需要定期理论技术培训,加强对工作人员对地质岩芯钻探技术理论知识考核和实际操作检验,培养优秀的社会人才。时代瞬息万变,只有不断地学习先进的技术、进行专业业务培训,才能保证工作不落伍,思想不滑坡,提高资源勘探工作人员的专业水平。同时相关部门和企业还可以举办业内交流会,促进行业内工作人员的经验交流,构建良性竞争的培训氛围。除此之外,研发人员与作业人员还需要不断提高自身的政治觉悟和道德素养。只有让其发自内心地为人民服务,了解到自然资源高效开发的意义,对人类社会有基本的共情感,才会在其工作岗位上尽职尽责。
在资金方面,政府需要出台相关政策来保护钻探技术研发企业的生存与发展,由于此类技术需要花费大量的资金,因此政府需要给予充分的资金支持,除了工作人员的补贴之外,更要对企业的研究设备进行补贴。资金支持是资源勘探工作中钻探技术研发与应用的基础保障,只有充足的资金才能够确保资源勘探工作的顺畅。为了更好地运用资金,相关企业必须要完善此类专项资金的使用管理办法,全力做到合理合法地专款专用,最好建立专门账户,将各项补贴资金的来源进行专业分类,并在企业内做好定期公示的工作,接受政府和员工监督,防止资金的截留和挪用。
地质岩芯此类钻探技术的发展有目共睹,但仍有部分人员固步自封,坚持用传统的技术方法进行资源勘探工作,该现象是地质岩芯此类钻探技术应用宣传的不到位引起的。要想让技术人员更快地接受地质岩芯此类钻探技术走进资源勘探工作,必须要加强该技术的宣传,让其充分认识到地质岩芯此类钻探技术的创新性与实用性。因此资源勘探的相关企业应当开办地质岩芯钻探技术的相关讲座,号召技术人员学习地质岩芯此类钻探技术的使用,还可以邀请地质岩芯钻探技术应用较强的技术人员进行演讲或者派遣技术人员去其他应用较好的企业或资源勘探项目进行学习,只有切身体会到地质岩芯此类钻探技术在资源勘探工作中的强大作用,才能够激发其使用地质岩芯此类钻探技术进行资源勘探的欲望。
光有技术是远远不够的,企业还需要积极引进大量先进的配套设备。随着资源勘探工作的不断深入,各项地质岩芯钻探技术逐渐融入了勘探工作者的日常之中。尤其是在落实地质岩芯此类钻探技术的过程中,为了实现更好的资源勘探效果,提高工作效率,配套设备必不可少。研发部门需要将科研目光逐渐转移至大型设备的研发上,不断吸取经验教训,以历史数据的累积作为研发的数据支持进行设备的革新,为地质岩心钻探技术提供设备保障,勘探工作者在接受了先进的技术培训之后可以利用相应的设备减轻工作压力。
总而言之,地质岩芯此类钻探技术经过漫长的发展已经逐渐被勘探作业应用,其中多种勘探技术在资源勘探中发挥着重要作用。除了不断更新新技术以提高资源勘探效率之外还可以转换勘探视角,从陆地资源的勘探转向其他类型资源勘探,为钻探技术提供更大的发展空间。