地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用

【摘要】对21世纪地质岩心钻探设备与技术的发展现状的介绍，及对地质岩心钻探技术的发展历程做简要回顾；地质岩心钻探技术在资源勘探开发中的应用的举例说明，及概括性描述了地质岩心钻探技术在科学钻探环保中的应用情况。

【关键词】地质岩心钻探；资源勘探；钻探工艺；取样；钻机

钻探技术在众多矿产资源勘探技术中是唯一一种可以从地下取出实物岩矿样品的勘查技术。一百多年钻探技术的发展至今仍未停止过。下面我们一起来研究钻探技术的发展历程，以及简单阐述目前的发展水平和应用的效果。

1、钻探技术的发展概况

人力驱动的岩心钻机和天然金刚石钻头最早出现在18世纪中叶，之后又出现了蒸汽动力，到了19世纪末蒸汽动力逐渐运用到了进钻机，20世纪初的时候又开始将液压技术运用在里面，还研究出了能够调速的变速箱，大大革新的钻探技术。20世纪六七十年代，随着液压元件质量的提高和静液压传动技术的发展，全液压驱动和控制的动力头式钻机出现，让岩心钻探技术有了新的天地。[1]

岩心钻机发展一百多年以来，从开始的机械传动到液压技术再到全液压动力及智能化。同时，孔底动力钻具（螺杆钻、孔底电钻、潜孔锤等）也在不断地发展，并且至今还有了很高的水平。19世纪中期出现了金刚石钻头，之后发明了铁砂钻进，到了20世纪初又出现了硬质合金技术。直至1954年制造出了世界上第一颗人造金刚石，同时还将这个技术很好的运用到了钻探的制造。

20世纪50年代初，当时我国从苏联开始引进把给进式钻机。引进后我国就开始对其进行研究和仿制，不断汲取先进的技术，之后就自行的进行设计和制造。在发展的道路上我国自行设计生产不断出现YL、XY、CS等种类岩心钻机。尤其70年代金刚石钻进技术的全面推广，带动了我国制造业的发展和地质岩心钻机的研制。80年代国内矿产调查的需求得到基本满足，且向外出口。90年代，由于国内液压技术不够成熟，因此研究出来的全液压动力头式钻机效果并没有得到世界的认可。我国又不断的进行革新发展，终于到了21世纪之后，我国研制出了新一代YDX系列全液压动力头式钻机，他的出现让世界钻机的发展又上了一个台阶。

2、对岩心钻探方法的发展

科技的不断发展，地质活动也越来越复杂，这就不断要求钻探也要不断发展，小口径金刚石地质岩心钻探技术在此时成为了主要的方式，这些主要表现在以下的几个方面：

2.1对组合钻探技术的研究

这项技术呈现出了多用性，摆脱了以往复杂多样的仪器设备，这样的一项成果能够满足各种地质条件的钻探。而且能在干旱比较复杂的地层运用施工和地质取样，在此解决了我国的油气勘测中许多比较棘手的问题，提高了工作效力。

2.2对西部地区深孔岩心钻探工艺的研究

为我国西部复杂地层勘探的评价提供了使用的技术手段。由该技术研发的深孔绳索钻杆、取心钻具等施工技术，给世界创造了固体取样1900m的钻孔深度记录。

2.3资源评价的定向钻探施工技术

以实现一个主孔内完成多个分支孔，穿过矿体为宗旨，因此大大减少了工作量，并有助于对将来特别施工环境钻探的取样施工。本技术已在社会效益和经济效益上有重大影响。

2.4化探、快速取样及地质填图技术手段

本技术是一种高效的技术手段，有助于我国大比例尺化探、地质填图、海洋地质调查快速取样。在我国大比例尺化探、地质填图、海洋地质调查快速取样施工中带来显著运用效果，因此给人们送来良好的福音。

2.5对液动潜孔锤结构的的技术改进

“十五”期间，一种全新结构的YZX127液动潜孔锤的被成功研制出来，它在稳定性和能源的利用率上做出了改进，并且使用这项技术取得了两项世界纪录。运用我国自行研发的螺杆马达+绳索取心+液动潜孔锤/三合一体钻将钻探技术发挥到了极致，又一次让世界重新认识了中国。

2.6积极探求保真取样钻具、VDS垂钻系统

以自动控制纠偏做为主线，不断的将传感器、液压和机械等技术融为一体，研制出机、电、液一体化的闭环控制垂钻系统。这一技术的创新，完成了许多之前由于操作空间太小而不可能完成的任务，攻破了许多的技术难题。同时也将这个系统不断的正规化，让系统更加完整，为将来钻探技术的发展开拓思路和打下坚实的基础。在这套系统中还研发了许多辅助的装置，主要可以用来对水合物进行有效地样品采集，让水合物样品能够处于保真状态，这样也可以给这方面技术的发展创造一个很好地开端。

3、钻探技术在地质灾害监测预警中的应用

在一些国家重大的公益性项目中也会运用到环境科学钻探技术，例如说像松辽盆地、罗布泊等等的很多地方都运用了钻探技术，利用钻探技术采取样品方面、效率高。罗布泊、鹤庆环境钻探岩心采取率分别在90%和97%以上，在环境钻探中，明显体现了取心新技术的护心、取心功能的不可取代。他们将这些采集的样品进行研究，可以推算出地球的岩石的运行规律，对国家的科技的发展和地质灾害的预防有着极大的功效。这项技术目前也运用到了四川地震灾害的研究。

一些像“地质灾害监测数据自动化”、“网络化采集系统研究”等技术和仪器设备的研究为我国的地质灾害检测与预警提供了有效地途径，是我国的地质灾害研究不可缺少的一部分。一些成熟的研究成果已经在我国的重大工程上得以应用。例如在修建三峡的时候就运用到了“滑坡光纤推力监测系统0和/QXY-5型钻孔倾斜仪”仪器，它能够对地质进行自动化监测，可以对当地的滑坡深部位移的监测，“含水量测试仪”也在全国范围内得到广泛应用。这项技术的发展让我国人民的切身利益和生命财产安全得到高效的保障，为城市化建设的高速发展提供重要的依据。

我国还研究出了新型非金属锚索，它有效的改善了由于质量大、运输困难等因素的难题，在耐腐蚀方面也有很大的成效。我国还研究出了高承载能力的新型预应力混凝土抗滑桩，“滑坡勘查技术潜孔锤取心钻进技术”有助于显著提高钻进速度，使滑坡滑带取样质量得到了保证。这些研究成果的应用让我们的施工更加地放心、更加地安全，也大大提高了施工的效率。

5、结论

（1）迄今为止，钻探技术还是唯一取出地下实物样品的勘查技术方法。现代科技在不断地发展，同时科技的发展也推动着钻探技术的创新，钻探技术的发展是无止境的。我国目前的钻探技术同时也具有相当高的水平。

（2）钻探技术在国家重大科学工程、我国资源勘探、地质灾害监测预警及治理中一直着有重要的作用。我们要始终坚持对钻探技术的研究，为我们祖国的建设提供一个良好的环境基础，更加可靠的保障我国人民生命财产安全，能让社会不断和谐发展。

参考文献

[1]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年第17期

[2]张金昌，刘凡柏，冉恒谦，孙建华，孟义泉.2000m地质岩心钻探关键技术与装备[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2012年第01期

[3]张金昌.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009年第08期

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