新型科学钻探技术体系的

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[摘 要 ]通过科学的钻探技术的研究和应用,现在已经发展为绳索取心钻探技术,液动潜孔锤钻探技术,反循环钻探技术,组合钻探等新型科学钻探技术,现已直接致力于矿产资源和地质勘探研究所服务.

[关 键 词 ]钻探 绳索取心 液动潜孔锤 反循环 组合钻探

[中图分类号]P634.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-12-87-2

钻探技术一直是致力于石油,矿产,还有地质勘探等自然资源的服务,特别是科技逐渐进步,新的技术逐步提升,现如今的钻探工艺较20年之前的小口径金刚石绳索取心钻探技术已经是飞跃到了另外一个高科技的层面,为我国的地质勘探和矿产资源的发现采取提供了新型科学的钻探技术和装备.

1新型科学钻探技术之一――绳索取心钻探技术

1.1发展概况

绳索取心钻探技术是美国的一家公司于1947年从石油钻井牵引到地质岩心的探索,开始试用于20世纪的50年代,经过期间不过的磨合改进和完善,到了80年代就已经可以针对不同地质层面研制出可供选择的不同的绳索取心的钻探工具.并且已经趋于国际标准化.而在美国,加拿大以及澳大利亚的等欧洲先进国家的金刚石岩石钻探中,绳索取心钻探技术已经占了总比的约90%.我国的地质矿产部门于20世纪的70年始了对于绳索取心钻探技术的研究工作,在80年代,此项技术已经初步形成了一套初具规模的体系.

1.2绳索取心技术的基本原理和技术特点

1.2.1基本原理

以不提钻取心的钻探技术就是绳索取心技术.它的工作基本原理是：当岩石管中装满岩矿心或者是岩矿心发生堵塞时,孔内钻杆柱不需要提升到地表,继而借助专业的绳索打捞工具在钻杆柱内将岩矿心容纳管提取上来.只有在钻头需要检查磨损状况或者是需要更换新部件的时候才能将钻杆柱全部提升.

1.2.2技术特点

在进行采取矿产资源的时候,会经常有岩矿心堵塞的情况发生,而绳索取心技术就就可以在这种情况发生的第一时间立即打捞,缩减了岩矿心的大面积磨损,而且还可以维系在钻杆柱内打捞岩矿心的平稳,降低岩矿心脱落的机会,提高了岩矿心采取率.同时还减少了钻探机械升降系统的磨损与动力消耗,使孔内安全.

（1）绳索取心液动锤是新一代的钻具：X75和X95的绳索取心钻具将液动锤的卓越的冲击力和悬挂、密封进行了统一整合.采用了一种全新的约束变形理念的密封结构,从而从根本上对液动锤取心钻具的结构进行了简化,并且在实际作业实践中证明了密封和传功效果,大幅度提高了可靠性,同时还具有工作寿命长的特点.对于绳索取心液动冲击钻具的使用效果也有了一个阶梯式飞跃性的提高.

（2）由创新和多技术集成的三合一的钻具：螺杆钻+液动锤+绳索取心钻具具有的优势是：绳索快速打捞内管钻具,大幅度减少了下钻时间；而运用螺杆马达进行井底回转,对井壁进行保护；对于液动潜孔锤的强大冲击力进行碎岩,提高钻速,降低了岩心的堵塞.此钻具在科学钻探中的成功使用,带动我过的钻探技术迈入了一个新的台阶,并且已经达到了国际先进水平.

（3）使用范围

绳索取心技术的适用范围比较广泛：工程地质钻探、地热钻探、煤层气钻探、天然气钻探、砂矿钻探、固体矿产钻探、冰层钻探、科学深孔钻探和坑道钻探等.伴随着地质矿产资源勘探领域的发展,绳索取心技术也在不断的进步和完善,带动着其应用领域也在不断地开拓和拓宽.

2新型科学技术之二――液动潜孔锤钻探技术

2.1发展概况

目前我国是世界上开展液动锤技术研究以及运用到实践作业中最好的国家之一.于1958年建立了勘探技术研究所对液动锤技术进行了系统的专题研究.期间经过了无数的波折和困难,在1983年的时候研究所的各项研究成果,包含YZ54Ⅱ型、SC54型、SH54型、TK型、ZF54型等都正式通过各属各部的鉴定,并且迅速在施工作业中得到了大范围的推广和应用.此后,这项新的科学技术进入到了一个新的发展时期,到了21世纪的时候,在科学钻探和新一轮的地质大调查项目的支持下,此项技术取得了突破性的进展.

2.2基本原理和技术特点

液动潜孔锤钻探技术运用现场配套的泥浆泵输送的冲洗液驱动液动潜孔锤在回转钻探的基础上,对破碎岩石的钻头施加一定频率的冲击率.在进行钻孔作业时液动锤在钻杆或者是岩心管与钻头之间进行安装,伴随着钻孔的延伸力度对钻头进行冲击负荷,以提高和加深钻进深度为目的.

液动潜孔锤钻探技术是对旧的常规的回转钻探技术的重大革新,是一种新的钻探方法,超越了现代金刚石钻探和空气钻探的一大新技术.抓住了岩石坚硬脆性大低抗剪强度冲击力不耐等弱点,从根本上解决了坚硬岩层和复杂岩层抵钻探效率和钻孔质量差的有效的新型科学钻探技术.

2.3使用范围

由于液动潜孔锤钻探具有高频振动,冲击力强的优势,并且是在回转钻探的技术上进行增进,所以不需要对设备进行改变等特点,可以直接适用于：大直径,浅孔进行潜孔锤钻探,同时还可以配置减震稳流平压的空气室,直接取得了稳定液动锤性能,泥浆泵的保护以及改善地面设备一系列的显著作用.

3新型科学技术之三――反循环钻探技术

3.1发展概况

继金刚石绳索取心钻探技术之后的反循环钻探技术是一项全新的科学钻探技术.这是钻探届一次重大的革新.此项技术将在空气中心取样机水中反循环的方法在同一钻孔中进行了相互转换.根据不同的地质条件也可以进行单独采用空气反循环钻进和水利反循环钻进.及解决了单一钻进方法的局限性.将使用范围进行了扩大化.在钻探技术的研究上取得了巨大的历史性的突破.通过不断地实践和大量的理论相结合的方法来进行研究,使得在材料的选择上和钻杆结构的设计上取得了显著性的突破.使多介质反循环复合钻探技术得到了一个实用的程度.这项技术在国土资源大调查中发挥至关重要的作用. 3.2基本原理、技术特点

反循环的钻探技术主要是分为了两种最主要的方法：一是空气反循环,二是水力反循环.以压缩的空气作为循环介质的是空气反循环,压缩空气被双壁钻杆经内外管环隙输送到孔底,并且以全面碎岩的方式钻进驱动孔底潜孔锤,利用气体携带岩屑通过双壁钻杆的中心传输到表层,这样有利于科研工作者对样品进行提取和研究.此种技术具有低成本高效率的优点.特别适合连年干旱缺水的地区进行作业.而水循环连续取心钻探技术顾名思义就是以含有水分的液体作为循环的介质来进行取样.这种取心钻探技术具有取样质量好、判断岩层准确率高、劳动强度低等优点.但是此种技术没有空气反循环连续取心钻探技术的效率高,所以就需要将两种钻探方法进行统一有效的结合,这样对于综合钻探技术进行了大大的提高.

3.3使用范围

反循环钻探技术不仅仅适用于地质勘探,还可以用于水井勘探和施工中,对于土质疏松皮垮的地质层也是同样适用,同时还可以在各种复杂地质层进行钻孔,而且成孔率得到了极大地提高.

4新型科学技术之四――组合钻探技术

4.1发展概况

金刚石绳索取心钻探技术和绳索反循环钻探技术这两大钻探是最经常使用和适用范围最为广泛的两种钻探技术.绳索取心钻探技术是钻探领域的一次革新,而反循环钻探技术则是继绳索钻探技术之后的另外一次革新.现如今,将这两种技术进行组合统一,有机结合,不仅大幅度的提高了钻探效果,还降低了成本.在干旱区实践取得了显著成效.

4.2基本原理和技术特点

组合钻探技术就是将上述我们提到的金刚石钻绳索取心钻探和空气反循环,水力反循环相互结合的地质钻探新型技术.空气循环钻探技术具有高效率,低成本,判层准确率高等一系列优点.而水循环钻探技术则是利用液体为媒介,连续取样,具有取样质量好,低劳动强度的优点.绳索取心钻探技术则是具有高质量,深钻进度等特点.这三种工艺结合一起就形成了现在新型的组合钻探技术.大大提高了钻探效率和降低了钻探成本.

4.3使用范围

组合钻探技术包含空气循环钻探技术和水力循环钻探技术,这项技术主要适用于干旱缺水地区的勘探取样,而绳索取心钻探技术则是在这两种技术都达不到的情况下进行深入钻进施工,取出适合的地质样品,可以说是起到了一个强力的辅助的作用.

5总结

现代化的新型科学钻探技术不仅仅是以上4种,这只是其中具有代表性的再钻探技术,这几项技术不仅仅是为勘探地质和矿产资源带来了便利,同时也为干旱地区的地质研究做出了贡献.在不断的实践中形成了一种新的科学钻探体系.