浅析岩心钻探技术

浅析岩心钻探技术

发布时间：2013-04-18 11:44所属分类：理工论文浏览：1 184次加入收藏

在过去的多年中，我国的地质钻探行业为地质找矿和经济建设做出了巨大贡献，地质钻探技术也在此过程中得到了很大发展。危机矿山接替资源勘查工作的启动，对钻探技术提出了更高的要求，本文就岩心钻探技术的发展和国内岩心钻探最新技术进行简要介绍，并深入探讨

摘要：在过去的多年中，我国的地质钻探行业为地质找矿和经济建设做出了巨大贡献，地质钻探技术也在此过程中得到了很大发展。危机矿山接替资源勘查工作的启动，对钻探技术提出了更高的要求，本文就岩心钻探技术的发展和国内岩心钻探最新技术进行简要介绍，并深入探讨岩心钻探冲洗液的应用。

关键词：岩心钻探发展技术冲洗液

Abstract: In past years, China's geological drilling industry for geological prospecting and economic construction has made great contributions to geological drilling technology also has been great development. This paper provide a brief introduction to the latest technology development and national core drilling, core drilling techniques, and depth of core drilling fluid of application.

Key words: core drilling; development; technology; lavage

中图分类号：P634.6 文献标识码：A 文章编号：

1 地质钻探技术的发展概况

从建国初期到2006年，我国的地质岩心钻探取得了十分显著的成就，相应的工程地质钻探技术也取得了长足的进步。从技术上讲，它一般受到以岩石破碎机理及理论、相关领域科学技术的发展、社会的进步与时代的需求这三个方面的影响。

新中国1949年成立后的10年，是工程地质钻探技术的创建与起步阶段，开发的新技术及应用的新技术主要体现在：中硬以上岩层使用铁砂钻进，中岩以下岩层使用硬质合金钻进；在地质的覆盖层和围岩中采用无岩心钻具，创造并采用了多种取心钻具；研究推广了优质泥浆护孔技术；开展了砂矿钻探和利用矿区的地层规律进行定向钻孔技术。这期间的生产效率逐步提高，完成的工程量随建国初期的建设高潮而达到1500万米。

20世纪60-70年代，这是在十分困难的条件下进行工作，开发的钻探新技术有：使用新工艺开发出金钢石钻进；研制成功液压冲击回转钻具；采用水力反循环工艺进行连续取心

试验并取得成功；金钢石钻头制造技术取得重大突破，人造金钢石钻头问世并在全国进行推广；液压冲击器开始用于生产。这期间完成的地质岩心的钻探量达到6 000万米，在艰难的条件下取得十分显著的成绩。

伴随我国的改革开放，80年代是钻探技术空前发展时期，钻探技术的进步主要有：大面积推广金钢石钻进工艺；定向钻取得成功应用；采用地压平衡等多项技术，突破了高温地热井的难题；一批钻探工艺及钻具制造技术取得突破；水域钻探技术有了长足的进步；创造并积累了盐湖钻探的经验；钻探技术拓展到岩土钻掘相关领域。这期间完成的地质岩心的钻探量达到2 400万米。

90年代地质矿产勘查任务随着市场经济驱动有较大调整，侧重紧缺与稀贵矿产重点勘探，钻探质量要求越来越高，工作量连年下降至每年数十万米，技术和工艺的明显进步有：金钢石钻进、绳索取心与冲击回转钻进成为常规钻进技术；多工艺空气钻进、高精度定向孔技术成功应用；中低温地热钻探开发效果显著；完成许多岩土钻掘、基础工程与地质灾害的高难工程；研究开发了非开挖铺设地下管线的技术；微机监测与控制系统在钻探生产中取得成效，科学钻探已经起步。这期间完成的地质岩心的钻探量达到500万米，虽然总量上减少，但对钻探质量的要求与日俱增。

2国内岩心钻探技术的讨论

2.1金刚石绳索取心技术

绳索取心(WL)钻探技术被称为钻探技术第一次革命，已有近60年的推广应用历史。在全球地质找矿钻探施工中是应用最广泛、综合地质效果最佳的钻探技术。自上世纪70年代中期我国开始推广应用，但在应用广度和深度上与国外发达国家相比存在较大差距，利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足1000米以深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。例如Φ89mm钻杆+Φ75mm型绳索取心钻具+Φ94mm钻头的钻具组合。

金刚石钻头的使用寿命是限制金刚石绳索取心技术应用于深部找矿的另一个原因。自上世纪60年代开始研究，70年代开始推广金刚石钻探技术以来，我国金刚石钻头制造水平有了很大提高，但是其使用效果与国外仍存在较大差距。虽然在金刚石超硬复合材料方面进行了大规模的攻关研究，制造了一些聚晶、复合片产品，但其性能也远远赶不上国际水平。这就使得国内金刚石钻头钻进寿命短、效率偏低。据调查，我国的金刚石钻头寿命在硬岩地层还不足40米。

2.2液动冲击回转钻进技术

勘探技术研究所于上世纪60年代开始此项技术的研究，经过几十年的开发、改进，已经形成不同用途、多种规格的系列液动冲击器。特别是YZX127型液动潜孔锤在2006年完工的中国大陆科钻一井施工中创下了总进尺4038.88m、平均小时效率1.13m、平均回次长度6.31m的好成绩。但是在普通钻探生产条件下，由于泥浆固控系统还停留在传统的泥浆池加循环槽让岩粉自然沉淀的水平，在钻进过程中泥浆固相含量较高，导致液动潜孔锤内的零件频繁卡死，工作寿命大幅度降低，从而导致提钻频繁。在推广过程中，其优点虽为大家所认识和接受，但是实际应用却较少。

2.3空气泡沫钻探技术