地质钻探技术与应用分析

地质钻探技术与应用分析

吉林省煤田地址二勘探公司

【摘要】本文基于地质钻探技术的类型及特点,分析其在实际钻探工作中的操作工艺,进一步探讨地质钻探技术的适用性,并提出新型的技术工艺,为地质钻探工作的顺利开展提供可靠的技术支持,仅供相关人士参考。

【关键词】地质钻探技术;特点;应用

当前我国地质建设事业不断发展,钻探技术和工艺装备逐渐完善,部分已经达到世界先进水平,但在地质钻探技术上与先进国家相比仍存在一定不足,总体上制约着我国社会经济建设事业的发展。此种情况下,加大力度探讨地质钻探技术及其实际应用情况,对于地质钻探行业的综合发展具有重要意义。

1地质钻探技术分析

所谓地质钻探技术,是钻孔破碎孔底岩石以及钻进工艺的同城,是一种科学化的技术手段,能够准确获取地下实物资料、炎症地下岩石层土层材料进行,并对储量进行准确计算,进而对矿石品位进行准确评估,为地质钻探工作的顺利开展提供可靠的技术支持。现代信息技术的进步,推进了地质钻探技术的发展,常用的地质钻探技术主要包括绳索取心钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术、组合钻探工艺等。

1.1绳索取心钻探技术

绳索取心钻探技术属于一种便捷性的地质钻探技术形式,在实际应用中无需提取钻杆,能够直接将岩心取出,若钻头在实际钻探过程中出现质量问题,应当对其进行严格且仔细的检查,并及时更换,确认无误后方可提升钻杆。若在实际操作中岩心管内装满岩矿心或出现堵塞情况时,应当借助专用的打捞提升工具取出岩矿心,而无需将钻杆柱完全提升出来。

1.2液动潜孔锤钻探技术

就当前我国地质钻探技术的总体水平来看,液动潜孔锤钻探是基于回转钻探的基础上所形成的,以冲洗液驱动液动潜孔锤运动后,钻头受到一定的冲击力,最终完成破岩操作。在这一操作过程中,冲洗液是由施工现场配套的泥浆泵进行配送的,随着钻杆与钻头之间的运动,液动潜孔锤不断嵌入,对钻头产生有规律的冲击负荷,从而保证地质钻探工作的顺利开展。

1.3反循环钻探技术

在地质钻探工作中,反循环钻探技术具有良好的适用性,由于实际循环介质存在一定差异,因此反循环钻探技术主要有两种形式,一是空气反循环,以压缩空气作为主要循环介质,基于双壁钻杆的外管作用下,将压缩空气运送至孔底部位置,空气膨胀后会产生一定冲击力,最终作用于岩石上,此时双壁钻杆中心通道返回地表,并夹带出一定量的岩屑作为地质钻探取样样本,为地质钻探工作人员取样化验提供便利。二是水力反循环,以清水或泥浆作为循环介质,在实际应用中与空气反循环存在异质性,基于双壁钻杆将液体介质输送至孔底部位置,取得柱状岩心后,通过中心通道将其携带至地表,为地质钻探工作人员化验操作提供便利。

1.4组合钻探工艺

所谓组合钻探工艺,就是指在地质钻探实际操作中,将绳索取心钻技术、反循环连续取心、取样技术等进行协调应用和充分融合后,形成的一种现代化的地质钻探技术形式,具有一定综合性和复杂性,在实际应用中融合了多种地质钻探技术的优点,具有良好的应用价值。

2地质钻探技术优缺点及适用性分析

2.1绳索取心钻探技术

1)优缺点分析。该技术是目前使用比例最高的一种钻探技术,取心质量高、钻进深度低。它能够提高钻探的效率,减少钻具的在升降过程中的辅助时间,增加纯钻进时间;出现堵塞问题时,可以随时打捞,为减少了钻杆工具与矿心的磨损,减少了矿石的脱落,取心率较高;减少了频繁的升降、卸钻头带来的磨损,延长钻头的使用时间;不用频繁的提升钻杆,减少了工作人员的劳动强度;频繁的提升也会带来能量燃料上的消耗,以及冲洗液对孔壁的冲击,这种钻探技术就是减少提升次数来降低能耗,保护孔内安全。

2)适用情况。该钻探技术优点多,适用范围也比较广泛,基本上涵盖了各个专业领域:工程地质钻探、固体矿产钻探、石油天然气钻探、水域钻探、坑道钻探、冰层、地热钻探、科学深孔钻探等。相信随着地质勘探事业的发展,该钻探技术的将不断伸入到各个领域。

2.2液动潜孔锤钻探技术

1)优缺点。液动潜孔锤钻探是对常规回转钻探的革新,在冲击和回转力的共同作用下,能够大幅提高硬岩的钻进效率,减轻了井孔的倾斜度,降低打孔成本。其最大的优势就是较好地利用了坚硬岩石的脆性大、抗剪强度低的特点,坚硬岩石、复杂地层的钻探、钻孔质量差的问题都可以通过利用该钻探技术来解决。

2)适用情况分析。该钻探技术适用于坚硬岩层、脆性较大的地层的地质钻探,使用时由于是高频振动,设备的紧固需要注意,液压泥浆的质量好坏决定液动锤的磨损大小,影响使用寿命,泥浆要润滑性好、含砂量低、粘稠度低。从小口径的岩心钻探正在向水文水井、锚固施工、水下爆破等领域发展。其不足和有待发展之处就是在高强工作条件下的潜孔锤的使用寿命、工作性能与牙轮钻头的合理匹配等方面。目前该液动锤已广泛应用与地质、石油、化工、金属矿山、水电建材等领域。

2.3反循环钻探技术

1)优缺点。空气反循环钻探取样这种方法的钻探效率高、成本低廉、劳动强度低、判断岩层变化及时、适合干旱缺水地区钻探等优点,但是岩样的确定以岩屑为评判标准就显得不是很合理,不能够真实反映地层的结构和存在的一些构造缺陷,在某些对这样地质钻探要求的情况下还不能满足。

水力反循环的取心钻探技术由于是取到较为完整的岩块,取心质量好,对岩层的判断准确、时间利用率高、劳动强度低。但是其效率和钻进速度没有空气反循环连续取样的方法高,耗能也比较大。

2)适用情况。反循环钻探技术适用于地质勘探取样工程,除此之外还可用于水文水井的勘察与施工、松软易塌陷地层中的爆破孔成孔以及复杂地层中的注浆、锚固施工,这些适用工程都是充分利用双壁钻杆的隔空性能,来判断孔底情况、提高装药率和顺利成孔。

大层次范围上讲,该技术在固体矿产勘探中适用外,还在石油物探爆破、工程地质施工、地质灾害治理等领域特别干旱地区的钻探施工有着广泛的应用前景。

3其他工艺技术

当前科学技术发展条件下,新工艺和新材料不断涌现,在地质钻探工作中得到广泛应用。此种形势下,新的地质钻探工艺也不断出现。新型节水钻探工艺以超声波电镀技术制造金刚石钻头方式为主,实现了地质钻探设备钻头的研发,在实际应用中有效的提升了钻进速度,钻头的寿命得到可靠保证,并且在一定程度上提高了地质钻探工作的生产效率,新型节水钻探工艺在干旱地区、浅部无水而深部有水地区的地质钻探工作中发挥着重要的作用。

4结束语

总而言之,地质钻探技术自身具有一定特殊性和复杂性,其涉及范围较广泛,在钻探工作中发挥着重要的作用。随着现代科学技术的不断发展,地质钻探技术体系也不断完善,为社会经济发展奠定了可靠的基础。此种情况下,应当结合钻探工作的实际情况,对地质钻探技术进行科学化应用,并不断积累实践经验,确保地质钻探工作的顺利开展,为新技术材料的研发提供帮助。

参考文献:

[1]吕忠恒;;试论地质钻探技术应用现状及工作原理[J];科技与企业;2013年12期.

[2]杨剑英;;地质岩心钻探技术及在资源勘探中的应用[J];科技创新与应用;2012年17期.

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