机械设备在地质勘查与地质钻探中应用以及发展状况论文

机械设备在地质勘查与地质钻探中的应用以及发展状况矿产资源紧缺的现况已有目共睹，表层矿床已经勘查和开发的差不多了，21世纪面临的多为深层地段的探矿，这种深层矿层钻探勘查对取心(样)、钻进速度、工程成本、安全防护等方面有更高的要求。矿产资源从长期看需求旺盛是绝对的，因此地质勘查与地质钻探工作的发展是一定有广阔前景的。因此，加强矿产资源的勘探开发，大力推进钻探技术与装备的现代化，研究开发先进钻探技术、装备是十分迫切的。

1、先进机械设备及技术在地质勘查和地质钻探中的应用

(1)钻探技术应用愈来愈专业化。其专业化主要呈两种表现方式：第一，在矿种方面趋于专业化，如膨润土矿钻探、硅藻土钻探、铝土矿钻探、砂矿钻探、高岭土矿钻探、盐并钻探等。第二，在施工区域方面趋于专业化，如卵砾石层钻探、黄土地区钻探、水上钻探、污染地区钻探、河谷区钻探、冻土层钻探等。近年来我国加大投资力度向地质找矿勘查倾斜，特别加强铁矿、煤炭的勘查，许多新技术的运用也更多地在这两个领域得到实践，如在煤炭勘查方面，已有大批勘察单位采用mrd钻探技术，它可以取芯、可以在坚硬岩石里定向运动，先垂直向下，然后水平钻进，按你的要求轨迹运行。简单地说，如果有一个事先打好的孔，它可以摸到那个孔位。这种技术还在石油和天然气勘察中得到广泛运用，由此可见，其专业化在矿产勘查中的作用越来越明显。

(2)在西部很多地区存在干旱缺水、地层破碎漏失的地质特性，

钻探施工时如果按传统做法采用水作为循环液，那么施工过程中需要配备专门的供水车，而且要到很远地方拉水，这样一来成本非常高。仅供水的施工费用就占总施工费用的好几成，即便同期采用了节水钻探技术，因供水造成的成本高的状况仍然难改观。这类极端缺水地区钻探的难题，直到开发了空气组合新型钻探技术才算是得以解决。它属于非传统节水钻探方法的创新突破，充分利用空气无处不在的特点，以空气或仅消耗少量水的泡沫液作为循环介质，将当前先进高效的空气钻进与绳索取心钻探技术有机结合起来，钻探效率要比水钻的钻探效率高60％～100％，成本将降低到30％～50％。由此可见，新技术应用带来的可观经济效益。

(3)在众多胶结松散、振动易碎的地层中，历来取心率很低，大概为10％～30％，传统钻具所取出的“岩心”，仅有几个砾石而已，松散胶结物皆被冲蚀、磨损，往往使地层被误判，上下层位被颠倒。这些问题多年来一直困扰着钻探界的技术人员，直到研制出射流式双管钻具后才得以解决。此技术的应用，不但钻探采心率大幅提高，而且能较完好地保持地层原状的结构。用射流式取心工具采取的岩心为柱状，采取率为90％以上，地质资料被完整地采取上来。

2、国外发展趋势

(1)在常规岩心钻机方面,国际上已普遍采用全液压动力头式钻机,传统的立轴式钻机目前在发达国家已很少制造和应用。

(2)rc钻进的工作量这几年在不断增长,一些主要钻探国家rc法占总钻探工作量的平均比例在50%左右,其中澳大利亚最高,超过

80%;美国80%左右;东南亚等国家60%左右;加拿大最少,不到10%。

(3)直升机吊运钻机在偏远地区已获得十分广泛的应用。

(4)钻具采用国际通用标准,设计与制造技术不断改进,针对不同地层的差异化应用日益标准化和程序化。

(5)在钻探设备方面实施以“提高智能化、信息化、自动化”为目标的数字化战略。积极倡导高技术化、个性化和多样化以及增加环保功能。

(6)石油钻井技术突飞猛进,出现一批带有成套装备的新技术。例如自动导向及地质导向钻井技术;自动垂直钻井技术;气体钻井技术与装备;全过程欠平衡钻井技术;膨胀套管钻井技术;连续管技术与装备;超深井钻井技术与装备等。这些成套技术大多可移植到地质岩心钻探,但是受小口径的限制,移植和转化的难度很大。国外对真正的核心技术、高新技术是不售卖的。

3、研发并大力推广应用最新钻探技术和设备。

国产立轴式岩心钻机在我国仍占据绝对的主导地位，设备使用的是20世纪60和70年代研制的xy系列钻机,不能很好地满足绳索取心钻进工艺和斜孔钻进的要求,通用性和标准化程度较差。但是也必须看到近年来国产全液压岩心钻机取得飞速发展,2008年国内外销售量超过了150台。钻具的生产出现了少有的旺势,仅钻杆一项年消耗量大约10万吨。

从钻探新技术应用情况看以绳索取芯为主体的金刚石岩心钻探技术获得广泛应用;深孔地质钻探技术在部分省市获得良好应用效

果;复杂地层钻进技术及低固相冲洗液的应用技术有一定进步;液动潜孔锤技术逐步完善,在地质钻探施工中获得较大发展;定向钻探技术有一定应用。

4、钻探设备产业发展探讨

（1）钻探设备国产化和现代化，创造出具有高端、高新、高质三大特点的重大装备,才是真正意义上的国产化。国产化不是目的,现代化才是根本。要依靠信息技术来发展资源领域的传统装备制造业。装备制造企业要精于心,简于形,苦练内功;要提升自主创新能力,形成一批具有自主知识产权的高端名牌产品,以及适应用户需要的个性化产品。装备行业应扩大集中度,调整产业布局,通过体制创新和机制转换,形成结构合理、强强联合、加快发展的态势,实现全行业的持续、有效、协调发展。要有做成全球钻探设备第一,将中国创造和制造的钻探设备销售到世界各地的战略规划。随着成本优势减弱,以前那种产出来就能低价卖出去的火热场面肯定将不复存在。装备制造业不可能永远靠低成本战略来开拓国际市场,必须在研发创新上取得更大的突破才有立足之地。

(2)政府应支持钻探设备产业技术开发,建立产业共性技术支持体系。针对不同情况,组织共性技术供需各方联合攻关。组织形式可采取技术合同合作模式、技术项目合作模式、制造技术基地合作模式或技术联合体合作模式等。

(3)要研究和探索新的技术攻关机制,提高攻关效果。要引导、支持大学、研究院所与企业的合作,改变脱节状况,使大学、院所成

为产业技术体系的重要组成部分。通过市场机制和计划机制加强这种结合。一方面用国家和地方政府科技计划、经费加以引导;另一方面要实现”双赢”机制,通过联合技术项目攻关、技术服务、技术支持等手段,把大学、研究院所与企业结合起来,使大学、研究院所在以企业为创新主体的基础上发挥中坚作用。

(4)充分发挥大型国企的龙头作用。国有企业应进一步深化企业改革,加快建立和完善符合市场经济要求的现代企业制度,着力在企业内部形成适应国际合作和竞争要求的管理体制和经营机制,增强自主创新能力,提高核心竞争力,努力发展成为拥有自主知识产权和知名品牌、具有较强国际竞争力的大企业集团,在更大范围和更深程度上参与国际经济合作和竞争。应增强消化吸收能力,主动承接发达国家产业转移,采用兼并、嫁接、合作等形式,加强与国际大公司、大财团的合作。同时,积极发挥带动作用,影响和带动其他经济类型的企业走出国门,充分利用国际国内两个市场、两种资源,发展开放型经济,振兴民族产业,促进国民经济持续健康发展。

综上所述，为加强地质工作，实现地质勘查工作的要求，必须研发及应用当代最先进的钻探技术与装备，尽早使设备更新换代。采用最新的钻探技术及工艺方法，提升矿产勘查的技术水平和经济效益。