探討地質鉆探中新技術的應用

趙強

摘要：地質鉆探技術是近年來比較常見的一種新型技術手段，在很多領域中都可以實現合理利用。本文針對地質鉆探中的新技術應用情況進行分析，對受控定向鉆進技術、反循環鉆進技術等實際應用情況進行分析，為地質鉆探新技術的應用效果提供有效保障。

關鍵詞：地質鉆探；新技術；應用措施

隨著科學技術不斷進步和快速發展，很多領域要想在當代社會背景下實現穩定的發展，提高其綜合競爭力，就必須要對一些先進的技術手段進行合理利用，這樣才能夠取得良好的發展成效。其中，地質鉆探技術在實際應用過程中，其主要是對鉆機進行合理利用，直接從地表向地下進行不斷深入地鉆進。與此同時，在鉆孔的各個不同深度背景下，對礦樣、土樣等進行合理的選擇和利用。在實踐中，要結合實際要求，對地質鉆探技術進行科學合理的利用，這樣不僅可以實現對各種不同類型樣本物理、化學特性的有效檢測，而且還可以根據檢測結果，對地層的特性等進行合理的劃分和利用。

1.地質鉆探中鉆探設備新技術的應用

在當前我國科學技術不斷進步和快速發展的背景下，越來越多的新型技術被廣泛應用在各個領域中。與此同時，我國經濟在快速發展時，對各種不同類型能源、礦產資源的需求量一直在不斷擴大。地質鉆探的區域也逐漸擴大，同時逐漸同原本的內陸腹地轉移到海洋領域，尤其是對深海地區的發展而言，發現其中蘊含的各種不同類型資源非常豐富。這也是近年來，海洋領域被看作是地質鉆探重要區域的根本原因之一。

1.1深海、大洋地質鉆探設備中新技術的應用

在對深海、大洋等地區進行地質鉆探時，其主要是針對海洋大陸或者是海床等領域實現地質鉆探取樣。通過這種方式在其中科學合理的利用，可以實現對海洋地質更加深入的調查和分析，這樣可以從中實現對海底礦藏合理的利用。根據相關數據統計以及資料記載中的內容進行結合分析時，發現在21世紀初期時，我國海洋地質的鉆探基本上處于完全空白的狀態[1]。通常情況下，由于國外一直以來都在海洋鉆探當中的重點位置，同時很多發達國家在這一方面，對我國的技術進行了非常嚴重的封鎖。我國當前的地質鉆探工作在具體開展過程中，會涉及的技術、手段等基本上面都是依靠發達國家的經驗、先進技術手段等?，F階段，在與實際情況進行結合分析時，發現我國近年來在海洋地質鉆探方面取得了不小的成績，有了非常明顯的成績。尤其是在2017年，我國自主設計和研究是了“海洋地質十號”綜合地質調查船，該設計的根本目的，是為了有效彌補我國在小噸位大的鉆探海洋地質鉆探船方面現存的空白問題。通過該技術的提出以及在實踐中的有效落實，不僅可以促使海洋地質的整個調查能力得到有效提升，而且還意味著我國海洋地質綜合調查水平在全世界范圍內也有了明顯的提升。在其實際操作和運行過程中，可以實現在全球無限航區內部海洋地質調查的相關工作，同時還可以結合實際要求，將我國自主研發的配套系統同時進行使用和操作。

1.2深孔地質鉆探設備中新技術的具體應用

現階段，隨著經濟的快速發展，科學技術不斷進步和快速發展，探礦技術越來越完善，在應用時的整體效果普遍比較良好。所以在這種形勢下，可以在實踐中對其進行不斷深化，這樣可以實現更加深層次地層的有效鉆探和分析，要想取得良好的效果，就必須要對深孔地質鉆探設備進行科學合理的引進和利用。深孔鉆探技術在實際應用過程中，必須要跟隨鉆進深度來給予適當的轉變，也就是深度不斷加深，與其相對應的鉆孔壁也會相對比較脆弱，甚至嚴重時，還會出現塌孔掉塊的情況[2]。與此同時，孔內也經常會出現一些不可預見的問題，因此，為了保證地質鉆探效果，就必須要對這些問題進行有效控制。因此，在整個深孔鉆探設備的實際應用過程中，通常會直接利用變頻電機等一些相關的設備。這些設備在其中的合理利用，可以利用鉆頭實現對巖心硬度有針對性的檢測和分析，同時還可以實現對電機功率自動化的調整和研究。通過這種方式在其中科學合理的利用，可以最大限度實現自動減速、變擋旋轉鉆柱等，同時還可以沿著導繩實現上下的移動。需要注意的一點就是，在整個主絞車、頂驅變頻電機相互之間，可以在實踐中通過大減速的方式，實現絞車繩速和拉力相互之間的有效調整和限制。在實踐中，還要結合實際要求，實現對電氣控制上微機PLC變頻系統科學合理的利用，這樣不僅可以實現對鉆距的有調整，而且還可以保證鉆頭在鉆進時的位置具有穩定性和有效性。通常情況下，會直接將鉆壓的精度控制在400N～1000N的范圍之內，這樣可以取得良好的應用效果。

1.3反循環清孔工藝

反循環清孔的定義其實就是沉渣直接從導管當中排出，這種工藝手段就可以稱之為是反循環清孔。這種工藝手段在實際應用過程中，其中會涉及多種使用方式，比如比較常見的就是泵吸法、空氣洗泥機法等。這種工藝在應用時的整個操作過程相對比較簡單，而且清孔的效果也比較明顯，所以推廣速度普遍比較快。該方法在利用時，主要是通過對空壓機內部的壓縮空氣進行合理利用，對導管內的鳳管進行合理安裝，并且將其直接輸送到對應的樁孔當中，高壓氣在此時可以與泥漿實現有效混合，最終在導管內部可以形成一種密度與泥漿相比要更小的漿氣混合物。這樣在實踐中，可以不斷形成流動，由于導管的內斷面積在其中相對比較大，所以就會形成具有非常大流速、流量的反循環。

2.地質鉆探中新技術的應用措施

2.1受控定向鉆進技術

近年來，隨著科學技術不斷進步和快速發展，越來越多的新型技術被廣泛應用在各個領域中。尤其是頁巖氣的開發和利用，促使受控定向鉆進技術有了飛躍的發展。該技術在提出以及具體應用過程中，其主要是在整個地質鉆探過程中，可以促使鉆孔根據實現已經設計好的軌跡，實現有針對性地鉆進操作，同時在實踐中可以實現鉆進的基本目標。與此同時，受控定向鉆進施工工藝在提出以及具體應用過程中，液動螺桿鉆在其中可以被看作是主要的設備類型之一，在下鉆背景下，也可以實現無載荷條件的有效落實。鉆具在實際應用過程中，一旦在啟動之后，就會緩慢下放，一直到鉆頭可以達到孔底之后，會根據實際情況的不同，逐漸對鉆壓進行增加，一直到正常鉆壓為止。

2.2反循環鉆進技術

反循環鉆進技術在實際應用中，其整體應用效果普遍比較良好。該技術在應用時，其主要是利用沖洗液循環方式，實現傳統正循環相反的一種循環方式。在實際應用過程中，比較適合被應用在一些大口徑的巖心鉆探、水井施工等各個方面。在該技術的實際鉆進應用過程中，鉆孔內部必須要保持相對比較高的水位[3]。與此同時，還需要注意的一點就是，必須要保證沖洗液的靜壓力與地層壓力之間可以保持非常良好的平衡狀態。如果在實踐中，沖洗液自身的壓力比較高，那么可以實現對孔底集聚巖屑有針對性的排除和處理。通過這種方式在其中科學合理的利用，不僅可以從根本上促使巖屑不會受到重復破碎的影響，而且在鉆進時，還不會輕易發生嚴重的堵鉆等現象。這樣可以最大限度保證鉆進的速度得到有效提升，現階段，比較常見的幾種使用方式包括泵吸反循環、壓縮空氣反循環以及射流分循環等。其中，壓力反循環鉆進方式在實際應用過程中，其主要是直接將壓縮空氣通過供氣管路在其中科學合理的利用，直接輸送到井內相對應的汽水混合室當中。這樣做的根本目的是為了促使壓氣與鉆桿內的水可以實現有效混合，這樣可以形成比重不超過1的氣水混合體，促使巖屑可以實現有效排出。

2.3鉆探材料工藝控制技術

可膨脹套管在實際應用過程中，其主要是對普通API標準序列進行合理利用，將與其相關的套管直接下入到對應的技術套管之內。緊接著可以對一些特殊工具、工藝手段進行科學合理的引進和利用，這樣可以直接將下入的套管膨脹到與上層技術套管內壁津貼的位置處。在裸眼可見的位置處，可以將水泥注入其中，在套管內部重疊的部分，其自身具有懸掛和密封元件的特征。兩層套管相互之間的內經差，可以被看作是膨脹后套管的主要壁厚。該技術在實際應用過程中，尤其是將其應用在復雜地質條件中的地質環境中，可以實現“革命性”的改革和創新，有利于提升技術經濟效益。

2.4螺桿馬達驅動

螺桿馬達驅動是現階段應用比較廣泛的一種新型地質鉆探技術。螺桿馬達技術在實際應用過程中，與傳統的穩定組合鉆具相比，具有非常多的優勢特點。在兩者的優點比較分析時，發現穩定組合鉆具在地質鉆探實施過程中，需要投入的成本比較低，結構也具有簡單化的特征，比較容易操作，同時對沖洗液本身的性能要求并不是很高。

而螺桿馬達新技術在使用時，可以根據實際情況，對傾角、方位角等進行有針對性的調節，同時還可以保證隨鉆測量的高精準度。同時，螺桿馬達還具有非常良好的定向效果，對設備的能力要求并不是很高。在應用范圍方面，穩定組合鉆具在應用時，主要是應用在一些定向精準度要求并不是很高的穩定層，而螺桿馬達則是應用在一些對定向精準度要求比較高的地層瓦斯抽采長鉆孔等地質環境中。如圖1所示。

3.結束語

隨著新型技術的不斷研發和使用，對我國地質鉆探技術的未來發展具有非常重要的影響和作用。在地質鉆探新技術的實際應用過程中，要結合實際要求，對其進行不斷創新和優化，這樣不僅可以保證該技術的應用效果，而且還可以保證鉆探的效率、質量等都能夠得到有效提升。

參考文獻：

[1]王達，趙國隆，左汝強，孫建華，周紅軍，張林霞，李藝.地質鉆探工程的發展歷程與展望——回顧探礦工程事業70年[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）， 2019， 46（09）： 1-31.

[2]孫建華，劉秀美，王志剛，尹浩.地質鉆探孔內復雜情況和孔內事故種類梳理分析[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）， 2017， 44（01）： 4-9.

[3]王達，李藝，周紅軍，劉躍進，張林霞，孫建華.我國地質鉆探現狀和發展前景分析[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）， 2016， 43（04）： 1-9.