浅谈地质勘察工程中的钻探技术

刘宸

摘 要：随着我国经济的蓬勃发展，对于各种能源的需求量大大增加，我国的地质勘察工程也逐渐发达。在地质勘察工程中，钻探技术发挥了重要的作用。钻探技术的不断改进，大大提高了我国地质勘察工程工程的技术水平。文章将对简述地质勘察工程的含义和特点，介绍一些地质勘察工程当中的主要钻探技术类型。

关键词：地质勘察工程；钻探技术；钻孔

地质勘察工程工程具有强烈的学科交叉性，与地质学、物理学、地质学、工程建筑学都具有密切的联系。在地质勘察的过程中，钻探技术具有举足轻重的地位。虽然我国的钻探技术水平比较低，相比欧美发达国家还有一定的差距，但是也在不断进步的过程当中。钻探技术的不断进步，带来的良好后果就是我国的矿物资源产量逐年增加。我国应当保持这种良好发展势头，尽快缩短与发达国家在经济上的差距。

1 地质勘察工程简述

地质勘察工程，就是通过勘探、试验、调查、测绘等手段，对目标地区的地质条件进行判断和评估，了解目标地区的水体、岩体、土体的分布情况和变化规律。了解了这些条件，就能够对建筑物的适应性、稳定性和环境演化性进行论证、分析，为施工方案的确定和修改提供依据。地质勘察工程涉及多项工程技术，其中以钻探技术最为重要。通过钻探，地质勘察工作者能够了解当地的土壤状况、岩石类型、地下结构分布，有助于制定准确的工程建设方案。

在进行地质勘察的钻孔过程中，钻孔深度通常不超过10米。地质勘察人员从钻孔当中进行取样、观测、试验分析，能够有效了解目标地区的地质条件，比如土壤的质量、岩石的坚硬程度、地下水的流速和流向等等。这些信息都是确定工程建设方案不可缺少的信息依据。比如在建设工业建筑或民用建筑的时候，钻探孔的布置一定要考虑到建筑的轮廓线。而在建设水坝工程的时候，钻探孔的布置则要沿着水坝的轴线来进行。

2 主要钻探技术

2.1 反循环钻探技术

反循环钻探技术，又可以分为空气反循环钻探技术和水力反循环钻探技术。这种分类是因为二者之间的循环介质不同。空气反循环钻探技术利用空气作为循环节制，空气通过双壁钻杆的外管被输送到钻孔底部，由于体积膨胀而产生剧烈冲击力，推动钻孔底部的潜孔锤冲击岩石和土壤，冲击产生的岩石碎屑和土壤样品会随着空气回升到地面的过程被带到地面，以供地质勘察人员进行分析研究。而水力反循环钻探技术利用水和你将作为循环的介质，利用水和泥浆的冲击力来冲击土壤和岩石，并将岩石碎屑和土壤样品带回地面。

这两种技术各有各的优缺点和适用范围。空气反循环钻探技术的优点是劳动强度低，花费成本低，非常适合干旱地区的地质勘察，缺点是产生的岩石碎屑缺乏代表性，不能够完整地反映出目标地区的地质结构特点；水力反循环钻探技术则与其恰恰相反，得到的岩石碎屑比较完整，能够很好地反映出目标地区的地质结构特点，缺点是比较消耗水资源，花费成本更高，而且工作效率相对空气反循环钻探技术要低，适用于土质松软的地区。

2.2 绳索取心技术

绳索取心技术可以不利用钻杆就获取岩心，核心工具是装载岩心的岩心管。但是，如果钻头出现质量问题，不得不进行更换的情况下，获取岩心仍然需要用到钻杆。大部分情况下，绳索取心技术还是可以进行广泛应用的，具有极强的便捷性和适应性，还能够保证岩心的质量。利用绳索取心技术，钻孔的深度会比其他的钻探技术要浅，花费的时间比较少。如果发生了阻塞，还能够利用打捞工具取心，能够避免钻杆工具与岩心发生摩擦，提高了取心的效率。在绳索取心技术的过程中，钻头的升降频率比其他技术方式要低得多，钻头的使用寿命大大增加。

另外，绳索取心技术过程中劳动人员的工作强度比较低，工作人员没有太过沉重的体力负担。在对坑道、冰层、天然气和固体矿产的钻探过程中，都可以应用到绳索取心技术。

2.3 液动潜孔锤钻探技术

这种技术的主要工作原理是利用冲洗液来提供液动潜孔锤的动力，液动潜孔锤再带动钻头来进行钻探。向液动潜孔锤当中输出冲洗液，通常会采用泥浆泵这一工具。泥浆泵按照一定的频率反复将冲洗液输入液动潜孔锤，液动潜孔锤在冲击力和回转力的作用下，对地下岩石和土壤发起冲击。利用这一技术，钻孔的效率得到了极大程度的提高，同时成本却有所降低，非常适用于地下岩石硬度大、脆性大、抗剪强度低的施工地区。这一技术的施工重点是设备的紧固问题，冲洗液的质量也有很大影响。在选择冲击液时，要尽量选择润滑性强、含沙量低、粘稠度低的液压泥浆，这样才能保证钻孔的质量。另外，在这种技术模式当中，液动潜孔锤的工作强度很大，自身损耗速度较快，需要频繁地进行更换。所以，目前对这一技术的主要改进方向，在于提高液动潜孔锤的工作效率，降低液动潜孔锤的损耗速度，延长其使用寿命。这一技术主要应用于金属矿山、化工生产、石油开采、水电建材等领域。

2.4 其他钻探技术

组合钻探技术，就是讲上述的反循环钻探技术、绳索取心技术和液动潜孔锤钻探技术组合到一起进行钻探。这一技术综合了上述三种技术的优点，能够根据目标地区的地质条件和钻探要求来进行钻孔，提高了钻探效率的同时也降低了钻探花费的成本。新型节水钻探技术也是一种新兴的钻探技术。这一技术是考虑到干旱地区的地质情况所产生的，利用超声波技术制造的金刚石钻头来进行钻探，不仅钻探效率极高，而且具有很长的使用寿命。新型冲洗液的研制也是一种改进方向，弥补现在通用的冲洗液容易在钻杆内部产生污垢的缺陷，对钻具进行保护。

3 结语

地质勘察工程能够帮助人们了解目标地区的水文、地质条件，为工程建设方案的制定提供完善的科学依据。钻探技术是地质勘察工程中的重要环节。由于各地区的地质条件不同，采取的钻探技术也有所不同。地质勘察人员要充分了解每一种钻探技术的优点、缺点和适用范围，在灵活利用的同时，不断对钻探技术进行改进，同时多方面完善钻探技术，比如制造新型钻头、研发新型的冲洗液，进一步提高我国地质勘察的钻探水平。

参考文献

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