现代资源勘查工程新技术应用及分析

孟乐文

（甘肃煤田地质局一三三队，甘肃 白银 730913）

在科学技术飞速发展的今天，矿产资源的利用范围越来越广泛，人们对矿产资源的开采量也在呈现递增趋势，国土矿产资源的储备量和开采量也成为衡量一个国家综合国力的一个指标，在这种国际环境和社会需求下矿产资源勘查工程就显得尤为重要[1]。

但是，矿产资源勘查工程也需要随同时代的发展进行技术改革，采用新的科学技术和工作方法是矿产资源勘查工程必须要面对的问题。如何对现有的勘查技术进行升级，如何通过科学合理的方式将新科学技术应用到勘查工程中面对和解决的现实问题。

1 矿产资源勘查技术的概括

1.1 矿产资源勘查的内容

根据现有技术和发展状况对资源勘查所采取的方式可以总结为地质勘查方法、工程取样方法、化学分析方法等多种科学手段和数据分析方式，并将勘查来的结果用于分析开发开采的数量和勘测矿产的分布情况、矿产的质量以矿藏及数量等内容[2]。例如：在西部地区的石油勘查工程中，勘查人员首先进行选址，然后再进行实地取样，取样就用到矿产资源勘查钻探技术，对样品进行提取和分析，样品进行分析后会得到详细的数据报告，将不同样品的数据报告进行整合就能得到地下岩层的详细勘察报告，这报告中就包含石油矿藏的详细数据。但是之前的矿产资源勘查工程采用技术有一定的局限性，需要改进和创新才能使矿产资源勘查技术更好的为人民服务。

1.2 矿产资源勘查的特点

极大多数的矿产资源都分布在地下很深的位置，比如：石油和天然气等矿产资源都分布在地下两千米以下的位置。根据这种工作环境和工作要求，这就对矿产资源勘查工程的工作和设备刚度提出很高的要求[3]。比如：进行勘查时的工作环境是非常恶劣的有很多都是在无人区进行，而且矿产资源勘查过程中设备需要穿过很多很厚的岩层，这就需要矿产资源勘查工作者有很强的适应能力和心理承受能力，设备具有很高的刚度，以应对不同的体层要求。综合以上可以将矿产资源勘查工程的特点总结为：科技含量高技术性强、工作环境多变、设备要求高等。

2 现代矿产资源勘查工程对新技术的运用

2.1 勘查工程对金刚石绳索取心钻进技术的应用

在矿产资源勘探工作过程中，钻探工艺可以说起到举足轻重的作用。钻探技术同时也是地质勘探工程中的一种重要取样技术方式，这种技术因为其自身的工作性能被广泛应用于勘探各种煤炭矿产、石膏矿产、石油矿产和天然气、深层地下水、地热能源，以及为水利工程建设、城市建筑工程和基础交通设施建设工程等提供开采地和工程施工地的详细地质资料。在进行钻探勘查过程中的关键设备就是钻探设备，钻探设备的性能是否优良关系到整个勘查项目所要消耗时间和勘探质量。

例如：为了提高勘探时的钻探效率，世界各国都金刚石运用到钻探设备的钻头中，利用金刚石的超高硬度，可以应对不同硬度的岩层，以此来加快钻探速度。这就表明，钻探所使用钻机的基本磨料是金刚石，金刚石钻头的造价非常昂贵，制作工艺也非常难，这就需要采用更先进的钻探设备与之配套，才能将金刚石钻头的效能发挥到最大。但是根据现有的矿产资源钻探设备发现一个很大的问题，钻探设备与基本磨料不能实现完美匹配，矿产资源勘查方式和勘探装备落后已经是很多勘探队伍的通病，很显然这种勘查工程队伍已经无法满足当下经济发展和社会需求对勘探行业的要求，这些问题同时也成为制约矿产资源勘查工程发展最大的因素。在矿产资源勘查工程中金刚石钻头的工作质量和发回的性能与绳索取心钻进的效果有十分重要的关联。目前随着科技的进步已经研制成功对多种唇面造型不同和技术参数各异并具有工作效率高、使用寿命长的绳索取心金刚石钻头，这其中就金刚石的来历和镶嵌工艺的不同将这些钻头分为：天然金刚石采用表镶工艺的钻头、天然或人造金刚石采用孕镶工艺的钻头、金刚石采用电镀工艺的钻头、人造金刚石采用聚晶工艺的钻头和金刚石进行复合成片工艺的钻头。如此多种多样的金刚石钻头，总体上已经满足绳索取心钻进对不同勘查地层的要求。科学技术的发展总是在向前迈进，绳索取心钻进的研究也在向前迈进，今后研究的工作重点就是薄壁强度更高的钻杆、使用寿命更长的金刚石钻头，较小的碎岩面积，更高的钻进效率。

2.2 勘查工程对液动潜孔锤钻进技术的应用

勘探中的液动潜孔锤钻进技术是指一种将冲击式钻进方式和回转式钻进方式相结合的钻进技术，通过采用回转和冲击联合的方式，实现共同作用将岩石进行破碎，两种钻进技术可以实现取长补短相互促进的作用，充分发挥出其各自的技术优势，潜孔锤钻进方法就是通过这样的方法使钻进效率得到提高。这种钻进方式的工作机理就是利用泥浆泵提供的液能，将能量直接作用在钻具中液动潜孔锤内的冲锤上使其进行上下往复式运动，通过往复式运动连续不断地将冲击载荷施加给钻头，再配合钻头回转剪切的来回运动来实现对岩石高效破碎的目的。

2.3 勘查工程对水平行对接井钻进技术的应用

勘探人员用“带眼睛的钻头”来形容水平对接井钻技术。这种技术的工作机理可以解释为通过一口井与另一口井在地下深处实现水平方向上的连接，再通过对水重力原理的利用，建立一个流体循环，对地层达到排水降压和气体解析的目的，进一步促进产气量。例如：在天然气的开采时，由于深层地下水会利用自身的压力将天然气阻挡在水层，面对这种情况，就可以运用水平行对接井钻进技术，在邻近的一口井内选择好比目标井内水层略低的位置，以此为基准点朝目标井进行水平钻进，打通后，目标井内的水就可以借助自身的重力势能沿着钻孔流到钻进井，从而降低目标井内水层的压强，进一步使天然气得到释放，以此来提高天然气的产量。水平行对接井钻进技术的成功运用，可使工程占用的土地面积大量减少。但是，这项技术对施工质量要求很高中，因为水平钻进时要准确钻遇到岩盐层，同时还要与其保持水平继续钻进几百米甚至更远的距离。

2.4 勘探工程对多工艺空气反循环钻进技术的应用

空气连续反循环钻进技术的工作机理不是很复杂，以最常见的动力头钻进设备为例，这种设备工作时先把压缩好的空气通过气盒子送进双壁钻杆形成环状间隙，并一直顺着环状间隙运动到达气水混合器，最后压缩进来的空气通过气水混合器与内管中的水相进行混合形成密度远小于水密度的气水混合相物质，通过这些就能实现内管中的水位降低，最终使的孔壁与钻杆间的水位高于内管中的水位。在水位差产生的势能作用下，孔壁与钻杆间的水就会流向钻杆内管中，并将岩石碎屑从内管携带上返，这样的次次运行起来就能形成气举反循环。通过在勘查工作中的应用发现与普通的取心钻进技术相比较，多工艺空气反循环钻进技术具有钻探运行低成本、钻探进度快、相对较好的钻孔质量、能适应相对复杂的地层结构等诸多优势，这项技术的成功运用也是继绳索取心钻探技术之后的又一全新举措。

新技术也表现不完美的地方也就是缺点，最主要的缺点就是体现在矿产资源的勘查过程中，采取出来的岩层样品不是现代矿产资源勘查要求的柱状岩心。例如：在石油勘查过程中，取心钻进技术取出来的完整的柱状岩心，这样有利于对地下矿层进行准确的分析；而空气反循环钻进技术钻取出来的是岩心碎屑，无法准确通过取样作出判断。也因此，空气反循环钻进技术在矿产资源勘查工程中运用的并不广泛。

3 结语

矿产资源勘查工程是一个复杂而又精细的系统的庞大工程。新的钻探技术的运用只是其中的一部分，集合当前的发展形势和长远的走向来看，将来的矿产资源勘探工程中的钻探取样技术会向着机械高度自动化、设备控制高智能化、探测取样高精准化发展。在完善在身技术改革发展的同时还应该引进数字化工程系统，使现代资源勘查工程也与当前先进技术相结合。