复杂地质钻探工艺研究

于文海

摘 要：随着科技水平的突飞猛进，人类改造自然的能力越来越强。上到宇宙，下到海底和地层。地质勘探技术就是人类运用先进的科学仪器和科学方法检测地下资源储备，并对预先的资源储备猜想进行验证的方法。地质钻探技术是想要了解地下资源的储量、质量和位置而必须采取的技术手段。随着人类对资源的不断开采利用，地质勘探将面临着越来越复杂的地质条件，研究钻探工艺在复杂地质结构中的应用显得势在必行。作者就复杂地质钻探工艺进行研究，希望对从事地质勘探工作的研究者提供参考。

关键词：复杂地质；钻探工艺；研究

1 涉及地质钻探技术的领域

地质钻探技术可以用于地质矿产勘查、开发地下水资源、防治地质灾害、工程的建设等领域。第一、地质钻探技术可用于多种矿产的钻探，像矿产中的有色金属、黑色金属以及稀贵金属都离不开地质勘探技术。第二、化学工业生产中的一些原材料也需要依赖于地质勘探技术工艺取得，化学生产行业中所需的金刚石、云母和石墨等材料都需要建立在地质钻探技术上。第三、开发水资源。地质勘探技术可以运用于水资源的开发过程中，通过地质钻探先了解到一个地区的地下水资源储藏的量和质量，并根据相关的岩体和土壤分析该地区的地质分布状况，进而确定有效的实施方案，促进水资源的合理、有效开发。第四、地质钻探技术可以用于地质灾害的防治。通过地质钻探了解相关地区的地质特征，进而能够预测该地区可能发生什么地质灾害，并进行有效的防范，做到防范以为然。假如自然灾害已经发生也要借助地质钻探技术才能确立良好的施救措施，所以说地质钻探在防治自然灾害方面功不可没。第五、地质钻探技术用于工程建设。在建筑工程的建设中，可以通过地质钻探技术对工程建设处的地质状况进行充分了解，为工程地基、桩基牢固建设提供一定的参考数据，有利于整项工程的有效施工，保障工程的顺利竣工，提高工程建设的质量。文章主要以地质钻探在矿产开发过程中为例进行论述。

2 地质钻探

地质钻探是地质勘探的重要组成要素，地质钻探需要相关的钻探机械设备，在钻探的过程中利用钻探器械从地表向地下钻孔，进而获取地层中岩石和矿样，并对这些获得的岩石矿样进行分析比对，能够对地层中的矿藏种类，质量和埋藏位置进行有效判断，然后采取有效的开采方案，促进开采工程的实施。地质钻探在我国最先运用于寻找水资源和盐资源。随着地质钻探技术的发展和其他领域对该技术的需要，钻探技术被引入其他领域的地质钻探中去。随着人们生产生活的不断发展，对能源的需求量不断增大，人们对地质钻探技术更加地重视起来。

3 地质钻探的现状分析

地质钻探在国外的应用中，目前主要以小口径金刚石绳索取心钻探技术为主，对特殊地质条件和矿种采用一些与之相符合的钻探工艺。很多國家主要采用金刚石回转钻进、三牙轮钻进、气动潜孔锤钻进。而常规提钻取心、绳索取心、反循环取样是它们常用的提钻取心方法，其中绳索取心和反循环取样用得最多。液体、压缩空气和泡沫被用作冲洗介质，振动钻的使用取消了冲洗的工艺流程，是比较方便快捷的取心技术。漏失地层钻进问题得力于水基成膜钻井液体系以及微泡钻井液体防漏、堵漏技术来解决。使用的地质钻探设备各个国家都有所不同，从瑞典、加拿大、澳大利亚各个国家的地质钻探都不尽相同，但是它们的共同点是钻机为全液动力头长行程给进。柴油机或电动机是钻机动力来源，靠履带自行式、卡车自行式、轮胎拖挂式来移动。地质钻探的信息技术化的水平较高，基本实现智能化钻探。钻探工艺和方法不局限于单一的哪种模式，并且在注重健康和安全方面也有了完整的防范措施。我国的地质钻探技术较之国外发展较晚，但是也取得了不少成果，特别是“中国大陆科学钻探工程”5158m“科钻一井”的实施，取得了一系列钻探技术成果，在国际上也能堪称先进水平。这套系统技术中的硬岩深井取心钻进技术、扩孔钻井技术、泥浆技术以及井斜控制技术。螺杆马达、液动锤和金刚石取心钻进系统共同构成的地质钻探系统，在国际上处于领先的位置。它具有高效、优质、安全、经济的特点，这套系统算得上取心钻探系统技术的重大突破。

4 复杂地质钻探的意义

我国的矿藏经过数十年的开采之后，容易开采的矿床几乎开采殆尽，很多矿床已经在粗放型的开采模式中，现行和今后的人们面临着地质结构复杂，难以开采的难题。对这种地质结构复杂，开采难度较大的矿床开采需要复杂地质开采的相关理论作为有力支撑，另一方面要对现行的钻探技艺进行改进，以适应开采难度不断加大的矿藏开采需求。复杂地质的有效钻探能够弥补因为钻探技术问题带来的能源需求缺口。突破复杂地质钻探难题能够对我国不断加大的能源需求提供有效保障。复杂地质钻探将成为未来我国地质钻探需要攻破的技术难题，所以我们要清楚地意识到我国矿藏开采的现状，预先对复杂地质中的钻探技艺进行研究和改善，避免在复杂地质钻探中因为技术性的问题而阻碍钻探顺利开展，为能源安全提供有效保障。所以说研究复杂地质钻探意义重大，不仅是矿藏开采的需要，更是能源安全保障的需要。

5 不同的钻探工艺技术

随着我国钻探工艺的不断发展和逐渐完善，很多钻探工艺都取得了十足的发展，主要体现在：

5.1 振动钻探工艺

振动钻探工艺一般用于较硬地质的钻探，如：第四世纪冲击层中的砾石层、黏土层和卵石层的钻探。振动钻探通过取岩心和去取岩屑法实现对地质概况进行了解。振动钻探中有包括回转钻探、冲击回转钻探和冲击钻探，在使用的过程中可以根据相关的地质的软硬程度采用不同的钻探方法。而根据钻探的深浅又分为浅钻和岩心钻，可以根据需要采用不同深度的钻探方法。

5.2 金刚石钻探工艺

金刚石钻探采用金刚石作为钻探工具的钻头，由于金刚石超硬的特点，在岩体进行钻探的过程中效果好，孔内意外少。并且金刚石钻探工具较之其他材料的钻探设备具有轻便的特点，适合野外作业时采用，是受勘探队员们欢迎的钻探工艺。金刚钻中的钻头也分很多种类，我国用得最多的是人造金刚石孕镶钻头。

5.3 多工艺空气钻进技艺

空气钻进在钻探的过程中采用空气、泥浆和泡沫来代替水作为冲洗介质的钻进法，这种钻探方法多用于干旱缺水的地区的钻探。在钻探的过程中，我们要实施钻探的地区往往不是我们自己的愿望能够左右的，干旱确属的地方只要有钻探的需要，我们都要进行钻探，采用这种钻探方法是符合该地区的地理特征的，能够实现顺利钻探。

地质钻探工艺发展到目前为止，已经在多种钻探工艺上都取得了卓著的成就，在复杂地质钻探的过程中，可以根据该地的地貌特征、地理气候环境，钻取的深浅等使用不同的钻进技艺，以求实现高效钻探的目的。地质钻探本身是一项复杂的工程，而复杂地质的钻探更是存在难度，需要钻探队员在多种钻探技艺中进行分析比对，在实践过程中不断总结，最终确立一种行之有效的钻探方法，攻克复杂地质钻探的难关，为人们的能源需求提供更大的安全保障。

参考文献

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