钻探技术及装备现状与发展趋势

（2）液动潜孔锤钻探技术。
液动潜孔锤钻探是在回转钻探的基础上通过利用现场配套的 泥浆泵输送的冲洗液驱动液动潜孔锤对破碎岩石的钻头施加一定频率 的冲击能量，也就是钻头上带有冲击负荷的回转钻探。液动潜孔锤安 装在钻杆或岩心管与钻头（全面钻进或取芯钻进）之间，在钻进过程 中对钻头持续施加冲击负荷，达到提高钻进效率的目的。
绳索取芯技术自1978年以来得到广泛应用，深受广大地质职工 欢迎，被誉为“四高、三低、两好”——工程质量高、时间利用率 高、钻进效率高、钻头寿命高；事故率低、劳动强度低、设备材料 消耗低；地质效果好、经济效率好。
随着绳索取芯钻探技术的不断进步，相继研制出了绳索取芯 液动潜孔锤、螺旋杆+液动锤+绳索取芯三合一钻具（该技术达到国 际先进水平，中国大陆科学钻探一井就是运用此技术），明显提高 了钻进效率，减少了岩心堵塞。这两项技术的成功应用，使绳索取 芯钻探技术达到一个新的高度，提高了我国钻探技术水平。
国外钻探技术的发展趋势是： （1）钻探工作将更专业化、更技术化、更自动化； （2）钻机智能化； （3）立轴式钻机基本退出市场； （4）钻探工艺多样化； （5）钻探工作更注重健康安全环保。
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（二）国内地质钻探技术发展 我国钻探技术和装备水平与国外先进国家相比有很大的差距，
但近年来有了长足的发展。 （1）绳索取芯钻探技术。
随着矿产资源的不断勘探和开采，浅部矿产资源已开采殆 尽，深部找矿已经是我国地质找矿事业的发展方向。
2008年11月6日，汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）首钻启动。 WFSD采用一系列先进的观测和分析手段，开展地质构造、地震地质、岩石 力学、化学物理、地震物理、流体作用和流变等多学科研究。对大地震和 复发微地震的源区进行直接取样， 通过多学科观测和测试，揭示控制断裂 作用及地震发生的物理和化学作用，为 未来地质的检测、预报或预警提供最基 础的数据。至2014年6月，WFSD第四孔 验收工作已经完成。
二、地质钻探技术发展
（一）、国外地质钻探技术发展 近20多年来，国外地质钻探工艺方法没有根本性的突破和发展，仍
然是以小口径金刚石绳索取芯钻探技术为主，对个别矿种和地质条件下 辅以不同的多工艺钻探技术。
目前，美国、澳大利亚、加拿大和欧洲等一些发达国家所采用的岩 心钻探方法主要有：金刚石回转钻进、三牙轮钻进和气动潜孔锤钻进； 取芯方法有：常规提钻取芯、绳索取芯和反循环取样，用的较多的还是 绳索取芯。
（5）定向对接井技术。 定向对接连通井技术是采用螺杆钻孔
定向钻探技术和水平钻井技术，使地面相距 数百米的两井，在地下数百米甚至上千米的 目的层处对接。该技术应用范围广，应用于 固体矿产勘探及可溶性矿产开采、地浸矿山 开采、采用高精度定向钻进技术还可用在城 市及特殊区域不开挖地表完成管道铺设等； 在水井、地热井及煤层气井采用长距离定向 水平井技术穿越含气、水丰富地层，可以提 高水、气采取率，延长井的使用寿命。
技术支撑；是直接获取地下实物资料的唯一技
术手段；是验证地质认识及地球物理勘探成果
的关键依据。
一、钻探工程技术应用领域
随着科技进步和经济的高速发展及生态文明建设的强化，钻 探工程技术在国民经济中的应用范围越来越广，概括起来主要有以 下几个方面： （一）地质勘探。包括地质找矿普查钻探、矿床勘查钻探、矿区水 文地质钻探、工程地质钻探。 （二）地下流溶体勘探开发。包括水资源钻探、石油（天然气、页 岩气、可燃冰）钻探、可溶性矿产钻探。
液动潜孔锤钻探较好地利用了坚硬岩石脆性大而抗剪强度较低 不耐冲击力的弱点，是解决坚硬岩层和某些复杂地层钻探效率低、钻 孔质量差的有效钻探技术。
（3）反循环钻探技术。 空气反循环钻探方法具有钻探效率高、成本低、适合干旱缺水地
区钻探施工等一系列优点。水力反循环钻进技术具有取芯质量好、判层 技术及时间利用率高、劳动强度低等优点。 （4）组合钻探技术。
（三）矿山井下工程。包括矿山瓦斯抽排孔钻探、矿山地下通道孔 钻探、矿山尾矿砂填孔钻探、钻井筒冻结孔钻探。 （四）工程地质勘查与勘测。通过钻探取样、孔内原位测试、岩样 测试查明影响工程建筑物的地质情况，准确划分地层，正确鉴别地 层天然结构、密度和湿度，为工程建筑提供基础设计依据；通过钻 探查明大型工程基础地质构造、岩性、物理力学性质及稳定性。
组合钻探技术是一种将空气反循环连续取样、水力反循环连续取 芯及金刚石绳索取芯钻探的优点有机结合起来的综合地质钻探新技术。 特点是：采用一套双壁钻杆、同一台钻机和相同辅助器具，根据地层情 况和地质要求，因地制宜，能够通过简单的组合，快速地实现上述三种 不同钻探工艺，最大限度地达到提高综合钻探效率和降低成本的目的。
2012年，由山东矿三院承担的西 藏罗布莎科学钻探遇到空钻探施 工顺利竣工，该项目历时3年之久， 完成了罗布莎LSD-1号孔（孔深 1477.8米）、罗布莎LSD-2号孔 （孔深1853.79米）。其中LSD-2 号孔首开高原科学钻探先河，创 造了高原钻探孔深之最。
钻探工程技术及装备 现状与发展趋势
2017/03/03
内容提要
一、钻探工程技术应用领域 二、地质钻探技术发展 三、地质钻探装备发展 四、地质钻头发展
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钻探工程是利用机械方法在岩土层（含
人造固结体）中钻孔，获取地下信息或利用通
道完成探测、资源开采、建造的一门工程技术；
是矿产资源勘探、工程地质勘查等领域的重要
（五）岩土与地基工程。进行建筑物基础加固，如各类桩基、防渗孔、 注浆孔、深基坑锚固孔等。 （六）地质灾害治理工程。借助钻探技术防止山体滑坡、泥石流、地 面塌陷、地面沉降等地质灾害。 （七）地下管线铺设工程。利用定向钻进技术施工穿越建筑物、道路、 江湖等障碍物的非开挖地下管线铺设工程。
（八）国防工程。钻探导弹发射井、地下核试验取样孔等。 （九）地球科学研究工程。大陆及海洋科学钻探、环境科学钻探、考 古科学钻探。
（三）我国钻探新进展
1. 深部科研钻探 2009年4月22日，国家专项“深部探测技术与实验研究”启
动，反应了当代中国地质钻探向深部发展的需求。 2016年9月5日，全国国土资源系统科技创新大会明确提出，
面向国家重大需求，全力实施“三深一土” （深地探测、深海探测、 深空对地观测、土地科技创新）国土资源科技创新战略。