浅谈地质钻探技术的应用与发展

浅谈地质钻探技术的应用与发展

钻探技术在矿产、水资源、能源勘查等方面有着广泛的应用。随着经济发展对矿产资源需求的增加，钻探技术水平也在不断地提升。文章主要论述了我国的钻探技术在地质调查中的应用并对各种钻探技术进行了详细的解析，希望能对我国的地质调查工作有所帮助。

标签：地质钻探技术发展应用

我国资源种类齐全、蕴藏量丰富，但是钻探技术发展较晚，与国外存在一些差距。近几年，随着国家建设的不断发展，对矿产资源需求量不断增加，钻探工艺技术以及钻探设备也随之迅猛发展，我国钻探技术已经迈入了世界先进水平的行列，广泛地应用在各个领域。

1钻探技术应用领域的扩展

1.1地下水资源开采

中国是一个水资源大国，但是人均占有水资源很少，且时空分布不均匀，许多地区和城市严重缺水。因此，勘采地下水资源成为目前主要任务。不仅开采地下水资源，与其相关的还有矿泉井、地热井及回灌井等，为国家地下水资源的开采利用提供了宝贵的勘探资料。目前，中国先后在海外众多国家承包水井工程，钻探技术已经应用在各个方面。

1.2地质灾害防治与环境工程

在一些山区和城镇沿河地区经常受到自然灾害的影响，导致泥石流、塌方等灾害的威胁，还有来自地下水污染和沿江河地带海水的入侵。近几年，通过钻探技术作了一些地质灾害防治工程，包括地面沉降观测、污水处理及地震监测等，为地质灾害预防提供了所需要的岩土工程设计和整治方案。

1.3岩土工程地质勘查

岩土工程勘察是建筑行业规划和建设的前提条件，尤其是近年来一些市政工程，如城市交通、水电工程、环境与国防工程等建设。为了取得各项岩土工程设计的参数，以便合理、安全的进行基础建设，大多工程都要进行岩土工程地质勘查工作。

1.4工程基础施工与处理

工程基础施工与处理一般指施工中的各类注浆、桩基础、锚固及防渗工程等，对软基础进行加固治理。可以说这类基础工程在全国各地建筑工地普遍存在。

1.5地质矿产勘察

我国地质钻探是围绕地质找矿发展起来的。钻探能源有矿产、各类金属、稀有贵金属、化工原料、建筑材料等。钻探技术为增强果粒、保障建设与经济发展作了重大贡献。除了这些，还有一些考古钻探、钻孔、采矿等都需要采取各种钻探工艺。

2先进的钻探工艺及设备

2.1钻探工艺

水文水井钻探工艺技术经历了无循环静液柱护壁钢丝绳冲击钻进，清水或普通泥浆正循环回转钻进，低固相优质泥浆正循环回转钻进，泵吸反循环和气举反循环回转钻进，多工艺空气钻进以及多介质反循环钻进等阶段。目前，我国水文水井钻探工艺呈现如下特点：循环介质水基，气基介质并存，可共选择余地大；对水源比较充足地区以水基介质为主，对干旱缺水地区则以气基介质为主。

根据勘探区不同地层条件可共选择的主要介质如下：

水基钻井液：清水、普通泥浆、加重泥浆、无固相泥浆、饱和盐水、各种乳胶液以及润滑钻井液等。

气基钻井液：空气（压缩空气）、雾状气（气水混合）、稳定泡沫、胶质泡沫及充气泥浆（泡沫泥浆）等。

冲洗液在孔内循环方式有三种：正循环钻进、反循环钻进（气举，双壁管）、正反循环（混合）钻进等。

碎岩方法：经历了钢丝绳冲击钻进；钻粒、硬质介金回转钻进；牙轮钻头回转钻进到球齿钻头气动或液动冲击回转钻进等。目前，冲击钻进、回转取心钻进、回转全面钻进、冲击回转钻进等钻进方法都有应用。在卵砾石地层水井钻凿工程中，钢丝绳冲击钻进仍是一种有效的方法。而在水文地质普查孔，水文地质勘探孔钻探过程中多用回转取心钻进和冲击回转钻进方法。在探采结合孔和水井钻探过程中多用回转全面钻进，冲击回转钻进方法。

2.2钻探设备

早期的水文水井钻探设备多借用岩心钻探设备，由于钻进能力小能满足要求，一般采用小口径钻进取心（样），大口径分级扩孔成井方法。水井钻探多采用钢丝绳冲击钻进、静水压护壁、捞砂筒排渣的工艺方法。目前，使用的水文水井钻探设备多为专用设备。常用的钻机除了20世纪50～70年代研制的DPP-100型，SPJ-300型，SPS-300型，SPS-400型SPS-600型和红星-400型外，多采用新型车装SPC系列钻机（钻深100-600m），散装TSJ系列钻机（钻深600-2000m）。20世纪80～90年代研制的SDY-600型，FD-300型全液压动力头车装钻机对提

高我国的水文水井勘探技术水平及钻探新工艺的推广应用起到了极大的推动作用。除此之外，有关部门还引进了美国的T4W，T3W，德国的B3A，法国的R28等型号的车装全液压水文水井钻机。据不完全统计上述钻机中应用最多的机型是SPJ-300，SPC-300和TSJ-1000型。“九五”期间，由勘探所与济南探矿厂联合开发成功SJ-1500型，SJ-2000型转盘水井钻机，其最大特点是主卷扬机配备有水刹车及油马达平衡给进系统，适于钻进1500-2000m的水文地质孔和800-1500m 的水井及地热井。张家口探矿厂研制成功了SPS2000型水井钻机，用于1500m 深层地下水及浅层地热的开采。钻探用泥浆泵主要有：衡阳探矿机械厂生产的BW系列，石家庄煤探机械厂生产的TBW系列。为了适合深孔泡沫钻进的需要，吉林大学研制成功BWZ-250，BWZ-1100型水泵泡沫增压装置；为了满足深孔气举反循环钻进的需要，勘探所与蚌埠空压机总厂联合研制成功了WF-5/60C型压缩机，可满足3000m以内的气举反循环钻进的需要。

3工程地质钻探技术的发展趋势

综合钻探技术的应用将成为我国地质钻探技术的一个新的发展阶段。综合钻探技术是指一个矿区、一项工程作业区或单个钻孔，针对实际地质情况，在已有技术的基础上，合理选用和组合运用一种或多种钻探方法，以获得最佳技术及经济效果。他是一个技术体系，是未来钻探技术的发展方向。国外运用综合钻探技术进行科学性施工，有许多成功的范例。例如：澳大利亚在找矿勘探过程中，采用先在较大范围内运用螺旋钻进行化学钻探取样，然后在重点地段用潜孔冲击钻探到岩石，最后在比较有希望的位置进行布孔，打金刚石岩心钻的方法，取得了十分显著的效果。相对来说，以现有的技术，发展综合钻探技术已经有了一定的基础。

4结语

地质钻探技术的应用与发展影响着人类生活的方方面面，因此，提高地质钻探技术的发展水平，对人类社会的发展有着重要的意义。提高地质钻探的技术水平有助于解决当今世界资源短缺的问题，而对人类社会对地质工作提出的新要求，地质钻探技术的发展任重而道远。

参考文献

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[2]许刘万，刘智荣，赵明杰，等.多工艺空气钻进技术极其新进展[J].探矿工程，2009，36 （10）：8-14.

[3]左汝强.推进钻探技术与装备现代化，加快矿产资源勘查开发[J].地质装备，2008（1）：11-14.