復(fù)雜地質(zhì)鉆探工藝研究

于文海

摘 要：隨著科技水平的突飛猛進(jìn)，人類改造自然的能力越來越強(qiáng)。上到宇宙，下到海底和地層。地質(zhì)勘探技術(shù)就是人類運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)儀器和科學(xué)方法檢測(cè)地下資源儲(chǔ)備，并對(duì)預(yù)先的資源儲(chǔ)備猜想進(jìn)行驗(yàn)證的方法。地質(zhì)鉆探技術(shù)是想要了解地下資源的儲(chǔ)量、質(zhì)量和位置而必須采取的技術(shù)手段。隨著人類對(duì)資源的不斷開采利用，地質(zhì)勘探將面臨著越來越復(fù)雜的地質(zhì)條件，研究鉆探工藝在復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用顯得勢(shì)在必行。作者就復(fù)雜地質(zhì)鉆探工藝進(jìn)行研究，希望對(duì)從事地質(zhì)勘探工作的研究者提供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；鉆探工藝；研究

1 涉及地質(zhì)鉆探技術(shù)的領(lǐng)域

地質(zhì)鉆探技術(shù)可以用于地質(zhì)礦產(chǎn)勘查、開發(fā)地下水資源、防治地質(zhì)災(zāi)害、工程的建設(shè)等領(lǐng)域。第一、地質(zhì)鉆探技術(shù)可用于多種礦產(chǎn)的鉆探，像礦產(chǎn)中的有色金屬、黑色金屬以及稀貴金屬都離不開地質(zhì)勘探技術(shù)。第二、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的一些原材料也需要依賴于地質(zhì)勘探技術(shù)工藝取得，化學(xué)生產(chǎn)行業(yè)中所需的金剛石、云母和石墨等材料都需要建立在地質(zhì)鉆探技術(shù)上。第三、開發(fā)水資源。地質(zhì)勘探技術(shù)可以運(yùn)用于水資源的開發(fā)過程中，通過地質(zhì)鉆探先了解到一個(gè)地區(qū)的地下水資源儲(chǔ)藏的量和質(zhì)量，并根據(jù)相關(guān)的巖體和土壤分析該地區(qū)的地質(zhì)分布狀況，進(jìn)而確定有效的實(shí)施方案，促進(jìn)水資源的合理、有效開發(fā)。第四、地質(zhì)鉆探技術(shù)可以用于地質(zhì)災(zāi)害的防治。通過地質(zhì)鉆探了解相關(guān)地區(qū)的地質(zhì)特征，進(jìn)而能夠預(yù)測(cè)該地區(qū)可能發(fā)生什么地質(zhì)災(zāi)害，并進(jìn)行有效的防范，做到防范以為然。假如自然災(zāi)害已經(jīng)發(fā)生也要借助地質(zhì)鉆探技術(shù)才能確立良好的施救措施，所以說地質(zhì)鉆探在防治自然災(zāi)害方面功不可沒。第五、地質(zhì)鉆探技術(shù)用于工程建設(shè)。在建筑工程的建設(shè)中，可以通過地質(zhì)鉆探技術(shù)對(duì)工程建設(shè)處的地質(zhì)狀況進(jìn)行充分了解，為工程地基、樁基牢固建設(shè)提供一定的參考數(shù)據(jù)，有利于整項(xiàng)工程的有效施工，保障工程的順利竣工，提高工程建設(shè)的質(zhì)量。文章主要以地質(zhì)鉆探在礦產(chǎn)開發(fā)過程中為例進(jìn)行論述。

2 地質(zhì)鉆探

地質(zhì)鉆探是地質(zhì)勘探的重要組成要素，地質(zhì)鉆探需要相關(guān)的鉆探機(jī)械設(shè)備，在鉆探的過程中利用鉆探器械從地表向地下鉆孔，進(jìn)而獲取地層中巖石和礦樣，并對(duì)這些獲得的巖石礦樣進(jìn)行分析比對(duì)，能夠?qū)Φ貙又械牡V藏種類，質(zhì)量和埋藏位置進(jìn)行有效判斷，然后采取有效的開采方案，促進(jìn)開采工程的實(shí)施。地質(zhì)鉆探在我國最先運(yùn)用于尋找水資源和鹽資源。隨著地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展和其他領(lǐng)域?qū)υ摷夹g(shù)的需要，鉆探技術(shù)被引入其他領(lǐng)域的地質(zhì)鉆探中去。隨著人們生產(chǎn)生活的不斷發(fā)展，對(duì)能源的需求量不斷增大，人們對(duì)地質(zhì)鉆探技術(shù)更加地重視起來。

3 地質(zhì)鉆探的現(xiàn)狀分析

地質(zhì)鉆探在國外的應(yīng)用中，目前主要以小口徑金剛石繩索取心鉆探技術(shù)為主，對(duì)特殊地質(zhì)條件和礦種采用一些與之相符合的鉆探工藝。很多國家主要采用金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、三牙輪鉆進(jìn)、氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)。而常規(guī)提鉆取心、繩索取心、反循環(huán)取樣是它們常用的提鉆取心方法，其中繩索取心和反循環(huán)取樣用得最多。液體、壓縮空氣和泡沫被用作沖洗介質(zhì)，振動(dòng)鉆的使用取消了沖洗的工藝流程，是比較方便快捷的取心技術(shù)。漏失地層鉆進(jìn)問題得力于水基成膜鉆井液體系以及微泡鉆井液體防漏、堵漏技術(shù)來解決。使用的地質(zhì)鉆探設(shè)備各個(gè)國家都有所不同，從瑞典、加拿大、澳大利亞各個(gè)國家的地質(zhì)鉆探都不盡相同，但是它們的共同點(diǎn)是鉆機(jī)為全液動(dòng)力頭長行程給進(jìn)。柴油機(jī)或電動(dòng)機(jī)是鉆機(jī)動(dòng)力來源，靠履帶自行式、卡車自行式、輪胎拖掛式來移動(dòng)。地質(zhì)鉆探的信息技術(shù)化的水平較高，基本實(shí)現(xiàn)智能化鉆探。鉆探工藝和方法不局限于單一的哪種模式，并且在注重健康和安全方面也有了完整的防范措施。我國的地質(zhì)鉆探技術(shù)較之國外發(fā)展較晚，但是也取得了不少成果，特別是“中國大陸科學(xué)鉆探工程”5158m“科鉆一井”的實(shí)施，取得了一系列鉆探技術(shù)成果，在國際上也能堪稱先進(jìn)水平。這套系統(tǒng)技術(shù)中的硬巖深井取心鉆進(jìn)技術(shù)、擴(kuò)孔鉆井技術(shù)、泥漿技術(shù)以及井斜控制技術(shù)。螺桿馬達(dá)、液動(dòng)錘和金剛石取心鉆進(jìn)系統(tǒng)共同構(gòu)成的地質(zhì)鉆探系統(tǒng)，在國際上處于領(lǐng)先的位置。它具有高效、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，這套系統(tǒng)算得上取心鉆探系統(tǒng)技術(shù)的重大突破。

4 復(fù)雜地質(zhì)鉆探的意義

我國的礦藏經(jīng)過數(shù)十年的開采之后，容易開采的礦床幾乎開采殆盡，很多礦床已經(jīng)在粗放型的開采模式中，現(xiàn)行和今后的人們面臨著地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以開采的難題。對(duì)這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開采難度較大的礦床開采需要復(fù)雜地質(zhì)開采的相關(guān)理論作為有力支撐，另一方面要對(duì)現(xiàn)行的鉆探技藝進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)開采難度不斷加大的礦藏開采需求。復(fù)雜地質(zhì)的有效鉆探能夠彌補(bǔ)因?yàn)殂@探技術(shù)問題帶來的能源需求缺口。突破復(fù)雜地質(zhì)鉆探難題能夠?qū)ξ覈粩嗉哟蟮哪茉葱枨筇峁┯行ПＵ?。?fù)雜地質(zhì)鉆探將成為未來我國地質(zhì)鉆探需要攻破的技術(shù)難題，所以我們要清楚地意識(shí)到我國礦藏開采的現(xiàn)狀，預(yù)先對(duì)復(fù)雜地質(zhì)中的鉆探技藝進(jìn)行研究和改善，避免在復(fù)雜地質(zhì)鉆探中因?yàn)榧夹g(shù)性的問題而阻礙鉆探順利開展，為能源安全提供有效保障。所以說研究復(fù)雜地質(zhì)鉆探意義重大，不僅是礦藏開采的需要，更是能源安全保障的需要。

5 不同的鉆探工藝技術(shù)

隨著我國鉆探工藝的不斷發(fā)展和逐漸完善，很多鉆探工藝都取得了十足的發(fā)展，主要體現(xiàn)在：

5.1 振動(dòng)鉆探工藝

振動(dòng)鉆探工藝一般用于較硬地質(zhì)的鉆探，如：第四世紀(jì)沖擊層中的礫石層、黏土層和卵石層的鉆探。振動(dòng)鉆探通過取巖心和去取巖屑法實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)概況進(jìn)行了解。振動(dòng)鉆探中有包括回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探和沖擊鉆探，在使用的過程中可以根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)的軟硬程度采用不同的鉆探方法。而根據(jù)鉆探的深淺又分為淺鉆和巖心鉆，可以根據(jù)需要采用不同深度的鉆探方法。

5.2 金剛石鉆探工藝

金剛石鉆探采用金剛石作為鉆探工具的鉆頭，由于金剛石超硬的特點(diǎn)，在巖體進(jìn)行鉆探的過程中效果好，孔內(nèi)意外少。并且金剛石鉆探工具較之其他材料的鉆探設(shè)備具有輕便的特點(diǎn)，適合野外作業(yè)時(shí)采用，是受勘探隊(duì)員們歡迎的鉆探工藝。金剛鉆中的鉆頭也分很多種類，我國用得最多的是人造金剛石孕鑲鉆頭。

5.3 多工藝空氣鉆進(jìn)技藝

空氣鉆進(jìn)在鉆探的過程中采用空氣、泥漿和泡沫來代替水作為沖洗介質(zhì)的鉆進(jìn)法，這種鉆探方法多用于干旱缺水的地區(qū)的鉆探。在鉆探的過程中，我們要實(shí)施鉆探的地區(qū)往往不是我們自己的愿望能夠左右的，干旱確屬的地方只要有鉆探的需要，我們都要進(jìn)行鉆探，采用這種鉆探方法是符合該地區(qū)的地理特征的，能夠?qū)崿F(xiàn)順利鉆探。

地質(zhì)鉆探工藝發(fā)展到目前為止，已經(jīng)在多種鉆探工藝上都取得了卓著的成就，在復(fù)雜地質(zhì)鉆探的過程中，可以根據(jù)該地的地貌特征、地理氣候環(huán)境，鉆取的深淺等使用不同的鉆進(jìn)技藝，以求實(shí)現(xiàn)高效鉆探的目的。地質(zhì)鉆探本身是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，而復(fù)雜地質(zhì)的鉆探更是存在難度，需要鉆探隊(duì)員在多種鉆探技藝中進(jìn)行分析比對(duì)，在實(shí)踐過程中不斷總結(jié)，最終確立一種行之有效的鉆探方法，攻克復(fù)雜地質(zhì)鉆探的難關(guān)，為人們的能源需求提供更大的安全保障。

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