深部地质矿产勘探与受控定向钻进技术思路构建

[摘要]深部钻探是是一个隐蔽工程，其具有复杂性，因此，对深部地质钻探引起高度的重视，意识到深部钻探技术的难度，特别是深部地质找矿容易产生钻孔偏斜现象，采取受控定向钻进技术，采用一主多支钻孔模式，从而减少钻探工作量及深部地质找矿勘察投资。

[关键词]深部地质 找矿 受控定向钻孔技术

[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-130-1

随着人们对能源的需求日益增大，挖掘地球矿产资源，依靠先进的深部找矿勘察技术，从而有效缓解资源的供应量。由于矿产地区地质构造复杂及探测技术的落后，造成深部矿产资源的勘察开发受到一定的影响。钻探技术是获得深部地质矿产资源的有效手段，因此深部地质矿产资源勘察工作需要依靠受控定向钻进技术，进而加大深部地质矿产资源的开发。

1意识钻探技术难度，引起高度的重视，加强钻探技术的研发思路

1.1钻探技术难的客观原因

深部地质构造复杂。由于深部地质构造复杂，在深部钻探时，容易遇到较多层位的岩石，其岩石层位有的坚硬、有的被风化、有的松散软弱，甚至有水敏、漏失等层位现象，而且有的复杂层位交替存在一起，采用钻探技术，其解决措施较复杂，而且一些措施是不能相互存在的。

钻孔偏斜。钻孔角度的变化受地质构造复杂性及钻探实施工艺是否合理的影响，大多数钻孔角度变化都趋向增大，且复杂无规律变化。例如，中浅钻孔，一般情况下钻孔角度累进变化都不是很明显，且钻孔偏斜距离也相对较小，中浅钻孔完全符合深部地质矿产勘探要求。而对于深孔钻孔，主要受质方位的变化，如果钻孔方位变化太大，则钻孔落点的位置就很难确定，所以深孔完全不符合深部地质矿产勘探要求。

钻探技术施工成本较高。开发矿产资源，由于钻探技术施工复杂，且深部钻孔遭遇很多的复杂地层，施工工艺也要求特殊，因此，生产成本较高，而且钻探施工也存在一定的安全风险，防止钻孔事故发生，有效避免经济损失。因此，引进先进的钻探技术设备、高质量的钻探材料和钻探工具，使钻探具有高性能、高强度、高力度、耐压等特性，但是钻探设备淘汰率及报废率较高。另外，深部地质钻探所需的钻探技术设备打，因此，消耗的能源也较多。当遇到复杂的岩石多层，采用钻探技术处理费用也较大。对于孔内事故处理，不仅难度大，消耗的费用也较高。

1.2对深部地质钻探工作引起高度的重视

虽然地质矿产勘探不属于主导性的经济产业，但在经济发展中具有支撑作用，地质勘探完全受制于国家经济政策的影响，而国家没有建立地质矿产勘探的经济基础，没有各个地质产业的雄厚的经济支撑，其钻探设备较落后，缺乏全自动智能化，需要强大的劳动力；钻探材料质量也较低，设备机械操作慢，没有统一的规定标准体系；钻探工作条件艰苦，员工工资低，技术过于陈旧，不符合现代化的全智能技术。

虽然深部地质矿产勘探引起了热潮，但大多数人只注重地质技术和物化遥控测探技术的研究开发，而忽略了钻探技术工作的开工作发，多钻探技术开发的思想意识认识不够，因此钻探技术人处于低性能、低强度、耐压不强的技术阶段，也没有资金引进新的钻探设备、材料、技术等。矿产资源的开发完全取决于钻探技术的开发成果，对钻探技术不引起高度的重视，将导致深部地质矿产勘探工程难以实现。因此重视钻探技术是深部地质勘探的重要任务，大力引进新的设备、钻探材料及工具，运用现代化的技术设备，优质的钻探材料及工具，使钻探技术更智能化。

1.3加强钻探技术的研发工作

进行深部地质矿产勘探工作是一个较复杂且具有隐蔽性的工作体系，其具有专业性强的特点，深部矿产勘探的每个工序及每个环节都可能存在一定的问题，因此对钻探技术需要深入研究，以减少经济的损失。

借鉴石油钻井的技术，综合分析各个环节钻进工艺的不同点，从钻探的负荷量、钻探强度、韧性度、钻探耐压、钻孔结构、工艺要求等技术分析，从而建立科学合理的钻探技术标准，钻探设备标准体系包括钻机、泥浆泵、泥浆净化与处理等设备，钻探材料标准包括钻杆、钻具等；对于钻探工艺技术标准，主要包括钻进的工艺方法和步骤、标准的钻孔结构、钻孔钻点控制及定向钻进等；对于钻孔孔内预防措施，先进的技术设备，优质的钻探材料，提高工作效率。

2充分认识受控定向钻进技术的意义，以核心技术为重点研究，注重钻探工艺研究

2.1充分认识受控定向钻进技术在深部地质矿产勘探的意义

受控定向钻进技术主要以主动控制钻孔点的轨迹，使钻孔点按设定的曲线钻进命中目标点，从而找到矿产资源点，有效解决钻孔偏斜现象和陡斜矿产勘探问题。受控定向钻进技术可实现一主多支的钻孔模式，从而减少勘探工作量及勘探投资，其具有重要意义。定向钻进技术也可实现特定轨迹曲线达到绕障及避障的目的，受控定向钻进技术满足现代化技术的需求，在其他科学应用中也是最先进的专业技术。

2.2全力解决核心技术问题

钻探技术中，最主要的问题是解决装备及泥浆处理与净化等技术问题。运用小口径马达技术，其输出功率低，对多岩层也不能钻进，所以其效率较低；小口径马达技术寿命及稳定性也较短、长期使用将花费较高的成本；其技术设备结构也叫复杂，钻抗拉强度较小，不适应钻进强拉效果，因此小口径马达技术不适合钻探。而定向测量技术是定向钻进最重要的关键问题，但矿产资源勘探中，定向测量仪发展落后，其韧性及耐压性也较低，定向测量仪虽然在石油钻井中被广泛使用，但没有运用到深部地质矿产勘探中，矿产科研单位及制造商很少研发制造。液动孔底驱动虽然需要较大的功率，其成本较高，但其性能较好，具有良好性能的输送泵。在泥浆净化与处理方面，要求具备稳定的电压、电流、且工作稳定，但目前未引起矿产投资商的注意。

2.3重视受控定向钻进工艺技术的研究

深部地质矿产勘探，需要科学化、合理化的钻进施工工艺，不断提高钻进施工技术水平，建立完善的操作流程。第一，选择设计规范的钻孔轨迹、合理的钻孔结构、对钻柱合理选择，钻柱级配相对适应，降低冲洗液在沿程中压力的损失；第二，注重钻进工艺技术的研究，分析常规钻进和定向钻进对冲洗液的不同效果及作用要求，注重研究泥浆的处理与净化等工作；第三，研究钻孔偏斜措施，导斜钻进技术的弯曲强度或变化规律，尽量使钻进技术做到控制曲率，研究测量仪器的作用及对导斜弯曲强度的约束限制。第四，研究受控定向钻进技术，常规受控定向钻进工艺的操作要求，防止修孔卡钻等现象规定导斜工具，标准体系与钻孔结构口径大小相符合。

3结束语

深部地质矿产勘探具有一定的开发难度，采用先进的受控定向钻进技术，引进先进的技术设备，新材料、新工具，注重钻进技术的研发工作，从而改进深部地质矿产勘探的工作。

参考文献

[1]黄才启，刘良根. 深部矿产勘探与受控定向钻进技术方法思考[J]. 探矿工程（岩土钻掘工程），2009，S1：122-124+129.

[2]杨元书. 铜绿山矿盲主井钻孔受控定向钻进技术[J]. 稀有金属，2006，S2：158-161.