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地质钻探技术与应用研究

王延英
摘 要：随着我国经济发展的速度不断加快，当前的钻探技术难以适应社会发展的需求，而其暴露的问题也越来越多。针对这种情况，建议重点工作应当提升钻探的效率。为此，结合相关工作经验，探究了地质钻探技术与应用的相关课题。一方面可以与同行进行有关的交流，另一方面也希望得到相关读者对研究不足的批评和指导。
关键词：地质钻探技术；地质工程；反循环式钻探技术；绳索取心钻探技术
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doi：10.19311/ki.1672 3198.2016.22.101
地质钻探技术属于学科技术，具有较强的复杂性。在中国，地质钻探技术发展历史很久远，很早以前就开始大范围的应用。我国土地辽阔，矿产资源种类很多，储量也是巨大的。我国的领土面积位居世界第三，拥有大量的资源，实行改革开放之后，更加注重地质勘探工作，积极开发矿产，更好的促进了国内经济发展，从而也推动了社会的进步。最近几年，中国的现代化建设步伐越来越快，这也带动了工程地质钻探技术的深入发展。就如今来说，社会经济的发展是离不开矿产资源的支撑的，现阶段，大部分处于浅层而且易开采的矿产都被开发了，余下的都是处于深层、地质复杂、很难开采的矿产资源，或者是开采难度非常大的矿产，在探测开采这类矿产资源时，不但要根据有关的理论知识，还要实地研究和实验钻探技术。这就对地质钻探技术工艺和设施提出了更高的要求，需要提高地质钻探技术的应用效率，确保钻探技术的安全使用，合理控制实施钻探技术时的成本，只有这样，才能最大程度的保证地质钻探的质量。
1 简单概述地质钻探技术
在人们的生产活动当中，很多方面都会应用到地质钻探技术，例如勘察矿产资源以及收集地质状况信息等等。对于岩土工程勘探来说，地质钻探工作是很关键的一部分。钻探工作的施工过程，会受到钻探技术、钻探设施以及钻探工艺的重要影响，从某种程度上来说，上述因素决定了工程的工期以及质量。在钻探作业的事前准备阶段，必须要结合当地的地质条件，合理的选择施工设备，同时还要应用最新的钻探技术以及工艺流程，这样有利于高质量的完成钻探技术。在具体实施地质钻探技术时，经常会遇到复杂的地质条件。举个例子，某些地层取芯很困难，取芯钻探之中孔壁不是很稳固，钻孔漏水或者是渗水，这体现出钻探技术在施工时常见的问题。如果钻进中孔壁时，稳定性达不到要求，就会导致成孔十分困难，钻进不能很好的运转，取芯成为一个难题，岩芯的采用率不能满足地质的需要。所以，为了提高岩土工程勘探的质量，必须要重视地质勘探取芯率和钻孔成孔这两个方面。
2 钻探技术在地质工程当中的重要作用
我国是世界上的领土大国，拥有众多的人口数量，从某种意义上来说，会导致矿产资源的紧缺，这种情况会给国内的经济建设和国民经济收入带来严重的影响，因此也引起了国家领导人以及政府的更多关注。中国通过有关的文件，进一步规定了地质工程工作，同时也明确了此项工作的主要任务，其中最为关键的任务是“突出能源矿产勘查”和“加强非能源重要矿产勘查”。在地质工程领域，政府提供大量的资金支持，不但有正在实行的国土资源大调查专项基金，还有刚刚开启的地质勘查基金和危机矿山接替资源找矿专项基金。在部分地区，还存在地方和个人寻找矿产资源的现象，并且这种势头一直不减，愿意在这个方面投入大量的资金。最近几年，地质工程工作得到了快速的发展，地质钻探作业的工作量也持续上升，在个别省份地区，钻探作业工作量年均超过了几十万米。通常来说，钻探项目的资金主要来自于几个方面，分别是中央财政补贴、地方财政补贴、省资源补偿费、国土资源大调查、市场项目以及矿产资源补偿费等。随着钻探工作量的不断上升，对于钻探技术和钻探设备有了更多的需求。对于我国目前来说，最需要解决的问题就是使地质钻探技术符合国内现阶段的实际环境。就现如今来说，人们所面临的新情况，就是探索地质钻探技术如何才可以适应新形势的需要，跟上社会发展的脚步。
3 目前工程地质钻探技术的运用情况
世界上有很多发达国家拥有最新的钻探技术，和他们比较起来，我国的工程地质钻探技术具有一定的滞后性。在利用钻探技术进行施工时，经常会用到的岩心钻机是立轴式的，这款机型设计完成于二十世纪八十年代左右。而就目前来说，主要是应用从国外进口的全液压动力头钻机，现阶段，中国也开始进一步研究开发此类产品，并且投向了市场，不过却还没有实现大范围的推广使用，目前的市场上仅有很少的钻机具有钻深的功能，相关的市场还有待成熟。从钻探工艺的角度来说，有不少先进的钻进工艺方案仅仅在小范围内适用，还需要进一步的推广。
3.1 反循环式钻探技术
对于地质钻探技术来说，反循环的钻探技术属于目前比较新的钻探技术。地质钻探界将反循环的钻探技术看成是钻探技术的重大变革。反循环钻探技术包括水利反循环以及空气反循环，这种技术可以通过上述两种方法在一个钻孔中应用一套钻具，进行钻进的转换。其中空气反循环具有较高的效率且不需要较大的成本，主要适用于干旱的地区。而水利反循环在取芯方面比较好，及时的判层有利于节省时间。在实际操作当中，可以结合地层的现实条件，将两种钻探方法结合起来使用，也可以单独的使用空气反循环钻进或者是水利反循环钻进，其对于国土资源调查来说，发挥着巨大的作用。利用空气反循环取样钻进这个办法效率是很高的，且不需要太多的成本，不过就目前来说，这种方法并没有被有关的地质工作人员所认可，因此也不可能大范围的推广开来。现阶段，在运用地质施工钻探技术时，所采用的某些技术还处于二十世纪八十年代的水平。由于我国目前地质工程当中，钻探技术水平还是比较落后的，因此地质工程钻探工作的效率以及效果都没有达到一定的要求，具体来说，主要表现为台月效率不高，在某些复杂地层进行钻进时，存在很多的问题，严重缺乏对深孔进行钻进的能力，钻进的成本很高等。由于存在上述这些问题，就导致钻探技术应用在地质工作当中时不能发挥出应有的作用。
3.2 绳索取心钻探技术
绳索取心这种钻探技术不提钻取心，它的工作原理是：用岩心管填满岩矿心，或者是在岩矿心发生堵塞时，不必把孔内的钻杆柱提到地表，而只需要通过专用绳索和打捞工具将岩矿心的容纳管从钻杆柱里取上来。在具体的操作当中，钻头仅仅是在需要更换或者是检查磨损度的时候，才有必要将钻杆柱全部提升。绳索取心钻探技术可以缩短升降钻具的时间，从而为纯钻进争取了更多的时间，从而使钻进更有效率。同时，还可以降低钻探机械的升降系统磨损以及动力损耗，也可以减弱升降钻杆柱冲洗液给孔壁带来的冲击，从而保证孔内的安全性。金刚石绳索取心钻进这个办法应用在很多方面，但是并没有真正的普及开来。虽然液动锤钻进这种手段有很多优势，也得到了大多数人的认可，不过这种手段如果在环境恶劣的情况下使用，钻具的寿命和可靠性存在问题，从而会影响到钻探现场勘测和施工管理水平，因此，在地质工程钻探当中，很少应用这种手段。在钻探时，更换钻头有很好的效果，不过在实际当中，运用的也不多。
4 结束语
我国的经济一直保持着飞速发展的状态，中国现阶段所拥有的钻探技术，越来越不能满足新形势下的需要，某些不完善的地方也逐渐的显现出来。就目前的形势来看，中国想要在地质钻探技术方面获得突破，最关键的就是提高钻探的效率。目前世界上多个国家在地质钻探施工当中，通常都会使用金刚石绳索钻探取心法，因此我国也需要加大推广以及普及的力度，同时，针对那些不同的使用条件和不同的地层勘探技术，也要不断的进行完善，对于中国来说，需要积极吸收西方发达国家地质工程钻探技术的先进理念，只有这样，我国的地质工程钻探技术才能跟得上世界的发展潮流，进一步的发展下去。
参考文献
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