论钻探设备技术创新应用现实意义

导读

笔者多年从事钻探工程的操作实践工作，有机会熟练操作和接触各类钻探机械及钻探技术于各种矿产勘查项目中，深刻体会到，充分利用当今钻探设备及技术，为新时期我国地质找矿事业再立新功。

1　钻探设备及钻探技术现状

矿产资源紧缺的状况已有目共睹，如何加强矿产勘查，支持矿产资源供给已迫在眉睫。经过几十年地质工作者的不懈努力，如今表层矿床已经勘查和开发的差不多了，21世纪面临的多为深层地段的探矿，这种深层矿层钻探勘查对取心(样)、钻进速度、工程成本、安全防护等方面有更高的要求。对面深层矿产的勘查，除了理论支持以外，钻探验证至关重要。在系统勘探矿床的地质情况下，探明和圈定地下矿体的边界线，了解矿产品质时，在配合地下坑探工程在深部大致了解矿床的延伸情况及矿床地质情况时，都离不开钻探。钻探工程一直是矿产勘查的重要技术方法之一，是直接从地下岩层获取实物样品的先吃螃蟹途径。但是应该看到，我国目前存在钻探设备陈旧老化、技术方法落后、钻探效率低等诸多问题。因此，加强矿产资源的勘探开发，大力推进钻探技术与装备的现代化，研究开发高明钻探技术、装备是十分迫切的。

2　钻探设备及技术创新对策

(1)研发深孔全液压动力头岩心钻机及配套设备，解决我国深部矿产勘查中的关键钻探设备问题，形成具有我国自主知识产权的、高明的深孔全液压动力头岩心钻探装备系列，缩小我国岩心钻机与国内外高明水平的差距，实现我国岩心钻探技术的跨越式发展。目前，许多已经普遍将这种第三代岩心钻机运用于深层矿产勘查，深孔可达3000m，钻进效率高。而我国现在广泛运用的地质岩心钻机还是第二代，即液压立轴式岩心钻机，且少有改良，明显落后于时代。如广西地矿局在某矿区先是运用国产立轴式钻机，小时钻探进尺仅1m左右，这类钻机钻进效率低下，后来采用国外进口的全液压动力头钻机，在同样条件下小时进尺则达3m多，钻进效率提高了3倍。目前，欧美一些发达在这类机型的研制开发及应用上明显出众于我们，我国今后一段时期地质勘查任务相当繁重，应当加快研究、开发自动化岩心钻机的步伐。

(2)研发并大力推广应用钻探技术。从被誉为钻探技术次革命的金刚石绳索取心技术，到被列为第二次钻探技术革命的反循环连续取心(样)钻探技术，从“八五”期间重大成果之一的空气泡沫钻探技术的推广应用，到近10年技术越来越成熟的受控定向钻探技术及岩心定向技术的突破性进展，从中都能看到钻探技术的一个个清晰的发展轨迹，但其中有一个重要的现实是，各种对各种钻探新技术的研究及推广运用在各省市各地很不均衡。这其中有这样或那样的原因，在此不细究，只求对策。笔者认为，不管是企事业内部还是外部都需要产、学、研三者“结合”且需常“结合”，各方通力合作，创新运用已有钻探技术于生产实践当中，密切跟踪及掌握钻探技术及工艺，研究钻探施工过程中的难题和困境有了成果再反哺生产实践，研发和应用两手抓两手都要硬，以适应新形势下在深层找矿时对钻探技术的相应要求。

(3)加快培养高素质钻探技术人员及高明钻探设备的推广应用。目前，我国许多地质钻探技术人员和工人缺乏施工操作经验，不少人甚至对过去常规的钻探操作，如金刚石钻进与绳索取心技术都不会或掌握不好，也少有深孔钻探技术经验，其工作难度可想而知。如广西地矿局曾在桂北2个大型铅锌矿实施了2个750m的钻孔，当钻探很过300m地质结构变繁杂技术操作难度加大时，年轻的钻工技术过不了关，只能请退休的老机班长来。试想一下，一个连常规的钻探技术和设备都不能掌握的技术人员又怎能指望他去运用高明的钻探装备呢?新型的地质装备技术含量高、价格昂贵，必须培养具有相应文化素质和实际工作经验的技术人员和工人来掌握使用。

3　钻探新技术在矿产勘查中的应用实例

(1)钻探技术应用愈来愈专职化。其专职化主要呈两种表现方式：，在矿种方面趋于专职化，如膨润土矿钻探、硅藻土钻探、铝土矿钻探、砂矿钻探、高岭土矿钻探、盐并钻探等。第二，在施工区域方面趋于专职化，如卵砾石层钻探、黄土地区钻探、水上钻探、污染地区钻探、河谷区钻探、冻土层钻探等。近年来我国加大投资力度向地质找矿勘查倾斜，特别加强铁矿、煤炭的勘查，许多新技术的运用也更多地在这两个领域得到实践，如在煤炭勘查方面，已有大批勘察单位采用MRD钻探技术，它可以取芯、可以在坚硬岩石里定向运动，先垂直向下，然后水平钻进，按你的要求轨迹运行。简单地说，如果有一个事先打好的孔，它可以摸到那个孔位。这种技术还在石油和天然气勘察中得到广泛运用，由此可见，其专职化在矿产勘查中的作用越来越明显。

(2)众所周知，在西部很多地区存在干旱缺水、地层破碎漏失的地质特性，钻探施工时如果按传统做法采用水作为循环液，那么施工过程中需要配备专门的供水车，而且要到很远地方拉水，这样一来成本非常高。仅供水的施工费用就占总施工费用的好几成，即便同期采用了节水钻探技术，因供水造成的成本高的状况仍然难改观。这类很端缺水地区钻探的难题，直到开发了空气组合新型钻探技术才算是得以解决。它属于非传统节水钻探方法的创新突破，充分利用空气无处不在的特点，以空气或仅消耗少量水的泡沫液作为循环介质，将当前高明效果的空气钻进与绳索取心钻探技术有机结合起来，钻探效率要比水钻的钻探效率高60％～100％，成本将降低到30％～50％。由此可见，新技术应用带来的可观经济效益。

(3)在众多胶结松散、振动易碎的地层中，历来取心率很低，大概为10％～30％，传统钻具所取出的“岩心”，仅有几个砾石而已，松散胶结物皆被冲蚀、磨损，往往使地层被误判，上下层位被颠倒。这些问题多年来一直困扰着钻探界的技术人员，直到研制出射流式双管钻具后才得以解决。此技术的应用，不但钻探采心率大幅提高，而且能较完好地保持地层原状的结构。用射流式取心工具采取的岩心为柱状，采取率为90％以上，地质资料被完整地采取上来。多年的实践证实，这项技术在这类地区的钻探施工应用具有里程碑式的意义。

小编点评：为加强地质工作，实现地质勘查工作的要求，必须研发及应用当代明的钻探技术与装备，尽早使设备更新换代。采用的钻探技术及工艺方法，提升矿产勘查的技术水平和经济效益。