地质勘查钻探技术应用及发展

张芝盛

摘 要：我国的钻探技术随着地质勘查事业的发展而日益进步。目前我国钻探技术的应用领域越来越广泛，各项工艺技术及设备也在不断升级更新。随着我国地质钻探技术水平的逐步提升，更多的勘探方法已经运用到各种复杂的勘探环境中。本文从地质勘查的主要内容入手，对地质勘查钻探技术应用及发展进行了分析。

关键词：地质;勘查;钻探技术

0 引言

近年来，随着我国基础设施的快速发展，我国的钻探技术随着地质勘查事业的发展而日益进步。目前我国钻探技术的应用领域越来越广泛，各项工艺技术及设备也在不断升级更新。随着我国地质钻探技术水平的逐步提升，正在朝著设备小型化、轻量化方向发展。

1 地质勘查的主要内容

为查明工程项目建设地点的地形地貌、地层土壤、岩性、地质构造、水文条件和各种自然地质现象而进行的测量、勘探、试验和鉴定、评价的工作。一般分为三个阶段，即：选址勘察、初步勘察和详细勘察。在施工过程中发现地质情况复杂或与原勘察资料不符等情况时，可以增加施工勘察。其目的是为建设项目选择厂（场）址、工程的设计和施工提供科学依据。

2 单动双管取土器地质勘查钻探技术应用

通过本人在川藏铁路地质勘探过程中对单动双管取土器使用过程中的研究，现将该设备结构及使用原理介绍如下。

单动双管取土器由内管和外管组成，内管一般平齐或稍短于外管，这样能避免冲洗液对取样的影响。内管一般为半合管，有利于土样取出。外管端部装有金刚石钻头。取样时外管回转钻进，内管压入取样，冲洗液通过内外管之间的环形状通道将土屑带出。钻进时，钻头和外管随钻杆一起回转。当内管中有岩芯时，在摩擦力作用下内管及其卡簧不回转。冲洗液由上接头进入，通过外管接头上的斜孔进入内外管的环状间隙冲洗孔底，由外管与孔壁间隙上返，内管中的冲洗液，随岩芯的进入，经内管接头上的排水孔也流入内外管间隙。为了保证冲洗液既能顺利循环流动冷却润滑钻头，又不对岩心造成冲蚀影响，尤其是在钻进松散、软弱夹层、破碎地层时，半合式双管卡簧座与钻头内台阶之间的间隙大小，对岩心采取率有着很大关系。在冲洗液对岩心冲蚀影响较大的地层中钻进时，间隙不能太大，一般不超过1.5 mm;而在冲洗液对岩心冲蚀影响小的地层中钻进，间隙则可以略大，一般在2 mm～4 mm。因此，岩芯的采取率、完整度、纯洁性等均有较大提高，代表性更好。

（1）钻具下入孔内前，检查单动的灵活性，卡簧、钻头与卡簧座的配合、水路与隔水间隙必须符合要求。（2）根据所钻地层的松散程度，认真调节卡簧座与钻头内台间隙。十分松散的地层，间隙尽量小（0.5 mm），外管转动即可;若地层稍硬，间隙可调大些，这对减少岩芯堵塞、提高回次进尺是有意义的。（3）泥浆选用200目以上优质膨润土，经过充分预水化合搅拌，配以PAM（聚丙稀酰胺）、CMC（膨润土）、碱等泥浆助剂。（4）下钻到离孔底1 m左右，应开泵慢扫冲孔，并上下活动几次，孔底干净后方可钻进。这样可防止沉渣充塞内管空间，防止堵塞水眼。（5）钻进过程中要保持压力均匀，压力为3 kN～6 kN左右，压力的调节适地层情况和钻孔深度而改变，当钻进松散、易破碎地层时，压力适当增大，转速取139 r/min～292 r/min，小泵量为80 L/min～120 L/min，正常钻进时不得上下提动钻具，使钻具在一回次中始终不离孔底。（6）要均匀给压，严防岩芯堵塞，如遇岩芯堵塞、不进尺或进尺缓慢，为防止岩芯磨耗，要立即提钻。（7）采取岩芯的方法：回次终了，取岩芯时，稍加大钻压，开车转动几圈，即可提钻;对松散岩芯采用关泵干钻取芯。

植物胶液体在循环过程中，靠其本身的粘性迅速吸附在已钻出的岩芯表面上，由于植物胶本身是由非离子聚合物组成，分子链长而有很大的柔软性，具有较高的吸附能力及弹性，避免了冲洗液对岩芯的直接冲刷，基本保持了岩芯的原状结构，不易遭到机械破坏。在植物胶护胶作用及内管保护作用下，平均岩芯采取率达到了85%以上，较常规钻探方法得到了大幅提高，同时对粗圆砾土岩芯扰动较小，基本保持了原状。植物胶良好的护壁效果得到充分的体现，塌孔、掉块现象明显减少，极少出现卡钻情况，未出现埋钻等孔内事故。

通过使用单动双管取土器，岩芯采取率有了相应的提高，较一般取土器更能真实的揭示地层情况。

3 地质钻探技术的发展方向

3.1 钻井方法的发展方向

随着经济的快速发展，现有的一些钻井方法已不能满足社会的实际需要，许多不一致的因素逐渐出现。因此，我国应全面改进落后的地质研究技术，确保其与时俱进。

3.2 钻井设备的发展方向

随着经济的快速发展，用于地质钻探技术的钻探设备也应不断发展。目前，我国钻井装备的研究和开发已经取得了一定的成果，特别是在钻机、钻头、钻具等小型装备方面。同时，我们对那些节能设备、大型设备和自动化设备进行了深入的研发和创新，确保了钻井设备的发展方向不断向前发展。

3.3 工程钻探发展方向

在人类社会的发展过程中，各种建筑的建造为发展过程奠定了坚实的基础，而钻探技术将作为不同建筑的支撑。在每个项目建设前的准备阶段，都要对其开发现状进行有效的勘探和详细的地质调查，为项目的顺利开展提供一些必要的资料。随着社会的不断发展，建筑工程的建设项目越来越多，所利用的土地资源也呈现出多元化的发展趋势。为了适应社会的深入发展，人们对工程地质钻探技术提出了越来越高的要求。因此，只有地质钻探技术不断进步，才能有效地满足工程项目的需要，为社会的发展提供重要的技术支撑。

4 结束语

综上所述，为了满足当各种环境下的勘探资料需求，技术人员应重视地质勘查工作，充分发挥定位遥感、定向钻探、液动锤技术的作用与优势，运用反循环连续钻探技术、定向钻探技术、液动锤钻探技术，提高勘探效率与成果，推动我国勘探事业的更大发展。

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