現代鉆探技術的分析應用

任文

摘 要：我國地大物博，各種資源豐富，鉆探技術在礦產、水資源、能源勘查等方面有著廣泛的應用。隨著社會經濟的迅猛發展，地質調查工作也到了蓬勃發展。鉆探技術作為地質調查工作的最重要手段，與國外的技術相比還存在一定的差距。隨著經濟發展對礦產資源需求的增加，鉆探技術水平也在不斷地提升。文章主要論述了我國的鉆探技術在地質調查中的應用現狀并對各種鉆探技術進行了詳細的解析，希望能對我國的地質調查工作有幫助。

關鍵詞：地質調查；鉆探技術；礦產資源；發展

經濟的快速發展使得地下礦產資源的消耗日益增多，礦產資源的供給在一定程度上制約了經濟的發展，因此就要求不斷地發掘新礦體。地下找礦工作離不開鉆探技術，鉆探的核心設備是鉆機。在探礦工作中，鉆機是帶動鉆具向地下鉆進，獲取實物地質資料的機械設備。又可以稱為鉆探機，主要作用是帶動鉆具破碎孔底巖石，可以控制鉆具的下入或者提出狀態，一般用于鉆取巖心、礦心、巖屑、氣態樣、液態樣等，以研究地下地質和礦產資源等情況。根據巖土鉆掘工程的目的與施工對象的不同，可以將鉆機分為巖心鉆機、石油鉆機、水文地質調查與水井鉆機、工程地質勘查鉆機、坑道鉆機及工程施工鉆機等。當前，我國一些經濟較發達地區的礦產資源幾乎已經被開采完，因而未來的礦產開采工作必須向更深、地層更復雜的區域發展，這對鉆探技術提出了更高的要求。下面筆者結合自身的工作經驗，介紹了鉆探技術在地質調查中應用的現狀以及當前主要使用的鉆探技術。

1 鉆探技術的應用現狀

與國外先進技術相比，我國的鉆探技術水平相對比較低。鉆探施工采取的立軸式鉆機大部分是二十世紀八十年代的設計，歷史比較悠久。全液壓動力頭鉆機主要是進口的，我國自己發明的也已問世，但是還沒有得到廣泛的應用。在鉆探工藝方面，一些高效的方法沒有得到全面的普及，比如金剛石繩索取心鉆進方法和不提鉆換鉆頭方法等等。液動錘鉆進的方法雖然具有很多的優點，但是在惡劣的泥漿環境下使用時，其壽命會大大降低。空氣反循環取樣鉆進方法不僅效率高，鉆探成本也很低，但是由于地質工作者對其認識還不夠，實際工作中應用非常少。

總體來說，我國的鉆探技術水平不夠高，大大影響了地質調查的工作效率。

2 鉆探技術的介紹

當前使用的主要鉆探技術包括反循環鉆探技術、繩索取心鉆探技術、液動潛孔錘鉆探技術以及組合鉆探技術等等，下面逐一詳細介紹。

2.1 反循環鉆探技術

反循環鉆探技術分為空氣反循環和水力反循環兩大類。這種分類主要是根據循環的介質不同進行的。水力反循環鉆探技術的循環介質是水或者泥漿之類，它的工作原理就是將水或者泥漿傳送到孔底，取心鉆頭就可以得到柱狀的巖心，然后取得的巖心就可以隨著鉆頭到達地面。空氣反循環鉆探技術的工作原理就是雙臂鉆桿外管將空氣輸送到孔底，空氣到達孔底之后就會產生膨脹，對孔底的潛孔錘會產生一個沖擊力，從而潛孔錘就會對孔底的巖石產生劇烈的撞擊，使巖石剝落。因此，當鉆桿回到地面的時候也會帶回一點剝落的巖石，通過對這些巖石的研究，就可以得到想要的資料。這兩種技術各有所長，缺點也很明顯。通過水力反循環鉆探技術得到的巖石相對更加完整，提供的信息資料的可信度高。除此之外，其勞動強度也很低。但是這種技術對與水資源的依賴性較大，且工作效率不夠高，鉆進的速度也很慢。空氣反循環技術的勞動強度也很低，且成本很低，在缺水干旱的區域非常實用。但是通過空氣反循環技術獲取的巖石只是碎屑，無法準確得反應地層的結構，其代表性不強。無論是那種技術，它們的應用范圍都很廣，在復雜的或者松軟的地層都可以使用。

2.2 繩索取心技術

繩索取心技術的特點就在于不需要使用鉆桿。只有當鉆頭需要更換時或者鉆頭出現了質量問題的時候，才會使用鉆桿。繩索取心技術的核心工具有用于堵塞時打撈的工具和裝滿巖礦心的巖心管。當獲取巖心時，鉆桿住是不需要提升的。這項技術十分便捷，且其適應性非常強，因而得到了較為廣泛的應用。除此之外，通過這種技術取得的巖心質量能夠得到保證，能提供較為完整的地層信息。這種技術鉆進的深度不大，使得設備的鉆進效率大大地提高。在工作時，若遇到了堵塞的問題，打撈工具會及時地解決問題，避免了鉆桿工具和礦心之間的摩擦，極大地提高了工作效率。由于這種技術在操作時鉆桿的提升次數很少，所以其工作強度比較低，鉆頭的壽命也大大地延長了。繩索取心技術在鉆探地熱、天然氣、固體礦產以及冰層等領域有著廣泛的應用。

2.3 液動潛孔錘鉆探技術

液動潛孔錘鉆探技術在我國的鉆探技術中是比較先進的。它的工作原理是用沖洗液帶動液動潛孔錘的工作，當沖洗液沖擊潛孔錘時，潛孔錘將接收的能量傳送給鉆頭，于是鉆頭就可以產生有節奏的沖擊負荷對巖石進行猛烈的撞擊，從而得到巖石的樣品。傳送沖洗液最好的工具就是泥漿泵。液動潛孔錘鉆探技術是在回轉鉆探技術的基礎上發展起來的，在沖擊力和回轉力的共同作用下，設備的鉆進效率很高，打孔的成本也得到了降低。與此同時，液動潛孔錘鉆探技術能夠充分利用一些硬度大的巖石脆性大、抗剪強度低等特點，有效解決了復雜地位的鉆探工作。由于液動潛孔錘鉆探技術是一種高頻作業，需要不停地撞擊，所以對于硬度大、脆性大、抗剪強度低的地質是很適用的。但是，在操作時，一定要注意設備的使用情況，要保證其能正常工作。除此之外，對于液壓泥漿的選擇一定要慎重，因為泥漿的質量與液動錘的磨損有很大的關系。一般要選擇潤滑性能好，沙子的含量低且粘度低的泥漿。當液動潛孔錘鉆探技術的工作強度很大時，液動錘的使用壽命將無法保證，因此當今研究應著力于提高液動錘的使用壽命。液動潛孔錘鉆探技術在水電建材、金屬礦山以及石油化工等等領域有著廣泛的應用。

2.4 組合鉆探技術

組合鉆探技術，就是指反循環鉆探技術、繩索取心鉆探技術與液動潛孔錘鉆探技術的結合，充分利用這三種技術的優點。由于組合鉆探技術有著很多方面的優點，所以使用的范圍更廣，可以根據地層和地質的鉆探要求選擇合理的施工技術，大大地降低了勞動強度和成本，使鉆探的效率大大地提升。

3 結束語

通過對以上幾種鉆探技術的介紹，我們對地質調查中鉆探技術的特點與應用有了一定的了解。地質調查中鉆探技術的工藝過程是非常復雜的，所涉及的學科也非常多。對于不同的地質，我們要經過分析與研究選擇合適的鉆探技術，使鉆探的效率提高，并降低成本。在當前資源礦產比較緊缺的情況下，我們在深入當前已經存在的鉆探技術的同時，還應該加大對新的鉆探技術的開發。除此之外，要加大對鉆探技術的宣傳力度，使得相關的工作人員對鉆探技能的掌握更加熟練，從根本上提高鉆探的效率。

參考文獻

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