地质钻探技术与应用研究

摘要：随着社会的发展，矿产资源对推动我国经济进步所发挥的作用日益巨大，地质钻探技术是矿产探查、地质勘测及建设行业发展的制约因素之一，其发展水平的高低直接影响到人类社会的发展水平，本文主要对地质钻探技术与应用进行研究分析。

关键词：地质钻探技术；应用

中图分类号：F407.1 文献标识码： A

引言

我国的矿产资源储备非常丰厚，资源的种类丰富多彩，储藏的总量极其可观。随着现代化进程的加速推进，当代社会的发展更是离不开各种矿产资源的支持，加上大量浅层易采矿产大都已被开发，而留下的多是深层难采矿源亦或复杂地层、开采难度较大矿源，对于此类矿产的勘查，除了相关理论的支持，进行实地的钻探检验也十分必要。

地质钻探技术及其工作原理

向地下进行钻孔并将孔底的岩石破碎的钻进方法和工艺可以统称为地质钻探技术，该技术可以帮助勘测人员对地下实物的详细资料进行准确捕获，对地下的岩土层验证材料信息并计算其储备总量、对矿石的规格和品质进行有效评估等工作，并且根据不同的目的要采取不同的钻探技术和装备展开钻探工作。我国的地质钻探技术已经取得了一定的发展并形成了相应的体系。

反循环式钻探技术

根据反循环所使用的介质不同，可以将反循环式钻探技术分为水力反循环和空气反循环两种不同的形式。空气反循环的工作原理是将空气压缩后作为循环过程中的介质，运送压缩空气到孔底时需要利用双臂式钻杆中的外管进行，使孔底处的潜孔锤在空气膨胀产生的冲击下撞击到岩石上，之后空气利用双臂式钻杆的管道将岩屑带出地面，岩屑就是钻探工作取到的样品，可以用来化验并对该处的地质情况进行科学分析。

液动锤钻探技术

液动锤钻探技术是目前我国最为成熟的钻探技术，在我国的发展和使用处于国际先进水平。液动锤钻探技术的工作原理是以回转钻探为结构基础，冲洗液的驱动力使液动锤受到冲击并将冲击产生的能量向钻头传递，利用钻头对岩石进行破碎。一般情况下，用泥浆泵进行冲洗液的传递和配送，液动锤处于钻头和钻杆中间，跟随着钻头向孔内深入，并给予钻头持续而有一定频率的冲击，形成负荷为钻头增力。

绳索取心钻探技术

利用这一技术进行勘探时不必对钻杆进行提升就可以取出岩心，除非钻头发生故障要检查或置换时才需提取钻杆。在钻探时，当岩心充满了岩心管后（或者是有阻塞情况出现），不用将钻杆柱整体全部提出，可以利用打捞或提取的工具将岩心从钻杆的内部取出。

组合形式钻探技术

在实际的钻探工作中，有时会将反循环式钻探技术和绳索取心钻探技术有机的结合在一起，将不同钻探技术的优势进行融合并将各技术的不足相互补充完善，形成综合性极强的组合形式钻探技术，在实践中该技术能够根据地质条件的情况和钻探的需求发挥不同钻探技术的优势，促使钻探效率提高，极大的降低钻探成本。

地质钻探技术的意义和作用

地质钻探技术作为一门基本的学科，一直存在于人类的生存和发展的过程中，其发展历史非常久远。我国国土辽阔，矿产资源丰富，存储量较大，伴随着我国科学技术的不断发展，地质钻探技术不断的创新为我国经济的发展做出了非常卓越的贡献。

人类对矿产资源的勘查、对工程的地质状况好坏进行勘察以及在开采地下水时所进行的勘测等等都会应用到地质钻探技术，可以说地质钻探技术发展状况直接影响到人类生产和生活的质量。简单的说，人类社会的发展离不开地质钻探技术，地质钻探技术的发展速度在某种范围内影响到人类社会的经济发展状况。在现阶段，地质钻探技术如何才能够适应新的要求以及如何才能够更加有效的推动地质工作的发展，是人类所面临的新问题。

地质钻探技术在不同地层的应用

沙层

沙层由大量的沙和少量的黏土混合而成，土质较疏松。此地层钻探工艺的选取与砂土的颗粒大小和地下水水位有密切联系。针对粉细砂可采用螺旋钻进，钻压不宜过大，钻速不宜高，如果孔深较深，可以在后期更换小直径螺旋钻；而针对中粗砂，砂石等地层可使用三角形硬质合金钻头，钻头直径略大于岩心筒。若遇到体积较大碎石，可先破碎再钻进。钻探速率应保持低速，钻杆慢提快放，也应指出的是，要注意泥浆稠度，加强对孔壁的保护，必要时可跟进套管。遇含水层应人工注水，使孔内水位抬升，使其高于地下水位，以防止涌砂现象。

岩溶地层

岩溶地层特征是基岩以灰岩为主，表面风化侵蚀，内部溶蚀发育，覆盖层厚度十分不均匀，常含有孤石、漂石等，地层情况复杂。在钻进过程中常易发生坍孔、漏浆及斜孔、超径、卡钻、掉钻等事故。钻进中如遇到岩层变软、速度加快、岩芯含溶蚀等现象时应格外注意。钻穿洞穴顶板后应详细记录洞的顶底板深度、填充物性质、地下水情况等。如钻进过程发生斜孔，可接长岩芯管或下导向管，低压慢速钻进。如发生漏水可使用粘土或者水泥封闭洞口，再进行钻进。

粘土层

软弱黏性土层及可塑偏软黏性土层：该土层特点为土壤强度低，钻进效率高，岩心相对完整，可较真实反应地层天然状态。若该土层高于地下水位，可用带阀管钻头配以套管进行冲击，或选择低角度的长螺旋钻回转，速度控制在90转/分～100转/分，下钻前宜采用高品质泥浆先进行冲洗以去除孔底泥沙，防止埋钻；也应注意跟进套管，防止塌孔。若该土层低于地下水位，则可根据孔深决定钻探方法，如套管螺旋钻适宜浅孔，冲击回转式适合深孔。要注意调试泥浆配比，适当降低泵的流量，以利于防止土壤与泥浆发生混合。若有必要可使用干孔卡取法获得岩心。

滑坡体

滑坡体表面较不稳定，为保证钻探质量，宜选用干钻，双层岩芯管，无泵孔底反循环等钻探方法。同时应随时观察湿度、密度的变化，根据地层破碎情况，仔细分析可能产生滑动位置。钻孔时，预期到达未来滑动面周围时，回次进尺应控制在0.15至0.3米以内，以减少干扰，利于识别滑动特性。

我国地质钻探技术的发展趋势

钻探设备的发展

我国现阶段在对钻探设备进行研发的领域已经取得了一定的成效，在钻头、钻具以及钻机等小型设备的研发上取得了很大的进步，然而在一些大型设备、自动化设备以及节能设备的研发上还有很大的空间可以发掘。

钻探方法的发展

随着我国经济的快速发展，我国现有的钻探方法已经不能够满足社会的需要,不足之处已经不断的显现出来。就目前的状况，我国地质钻探技术发展的重要方向就是进行高效率的钻探。目前世界领先技术的金刚石绳索钻探取芯法在我国应该进行大范围的普及型推广，而那些针对不同地层和使用条件的勘探技术也需要更进一步的发展。

地质钻探技术的发展方向

由于受到我国西部地区地质特点的影响，我国对该地区的地质开发较少，然而地质钻探技术是我国加强西部开发的一把利器，能够更好的勘探处西部资源的存储情况，为我国西部的基础建设打下结实的基础。

结束语

地质钻探技术是矿产探查、地质勘测及建设行业发展的制约因素之一，其发展水平的高低直接影响到人类社会的发展水平，在我国，钻探技术与相关的装备水平还跟国外的一些发达国家存在着非常大的差距，但是最近几年随着我国相关研究人员的不懈努力，这一差距正在逐渐地减小。因此，设计人员对地质钻探设计的技术进行创新与完善，从而最终促进我国社会的发展。

参考文献

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