地质岩心钻探技术在资源勘探中的运用

发表时间:2020/12/3   来源:《科学与技术》2020年第21期   作者:仝军辉
[导读] 我国地大物博,幅员辽阔,南北地质差异巨大,目前,我国资源需求持续增加,对相关钻探技术提出了更高的要求,其直接影响地质矿产研究精确性,对于地质构造判定、矿产资源评价、矿山开采设计具有重要作用。

        仝军辉
        新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队
        
        摘要:我国地大物博,幅员辽阔,南北地质差异巨大,目前,我国资源需求持续增加,对相关钻探技术提出了更高的要求,其直接影响地质矿产研究精确性,对于地质构造判定、矿产资源评价、矿山开采设计具有重要作用。
        关键词:地质岩心钻探技术;资源勘探;运用
        引言
        科学技术的快速发展推动我国各行业发展迅速,使得我国快速进入现代化科学技术发展阶段。我国具有丰富的资源,但是我国人口数量基数大,这也就导致我国人均资源占有量较低,因此,从人均资源占有量来说,我国是一个资源匮乏的国家。资源匮乏不仅会对经济发展造成阻碍,而且也降低人们生活质量。
        1主要地质岩心钻探技术分析
        对地质岩心钻探技术进行分类,可以分为全液压动力钻探、立轴岩心钻探和多功能钻探技术,其他的钻探技术并非主流,因此主要的就是这三类。我国最早引进的是第二种钻探技术,但是因为当时的地质钻探条件受限,所以应用并不普遍。建国之后,由于同苏联的友好关系,我国又引进了岩心钻探设备,经过长时间的研究与学习。我们自主研制了TK系列XY系列等等。这项技术比较适合我国的地质钻探条件,因此在我国得到了广泛的应用,即便是在当代中国,这项钻探技术也占有核心地位。全液压动力钻探技术最早是在瑞典出现的,随着科技的不断发展,元件质量的提高,液压驱动技术也得到了很大程度的完善,因此受到许多国家的青睐。甚至于个别国家已经将全液压动力钻探技术取代了立轴状态设备,但是这项技术在我国发展比较缓慢,主要是因为这项技术所使用的液压元件质量要求过高,但是我国当前制造的元器件质量达不到标准,当然,这也促进了我国许多钻探设备制造企业开始对其进行大力的研究和发展。多功能钻探技术是在近年来兴起的,主要是由加拿大研发,其优势是应用范围较其他钻探技术更广,未来发展前景也比较可观。
        2地质岩心钻探技术在资源勘探中的运用
        2.1钻孔结构设计
        资源勘探中,地质岩心钻探技术的运用中,钻孔结构设计十分重要,其直接影响着钻杆、钻具、钻头的选择;关系到钻头获取的孔底环状岩石面积的大小;取心钻杆直径不同导致驱动钻杆回转的钻机动力消耗存在差异;泥浆体积不同;人工、机械消耗量不同。对此,在钻孔结构设计时,必须对实际条件进行全面分析,包括钻孔设计深度、钻孔设计倾角、岩层条件以及钻进方法等,根据岩层条件、孔深等进行口径选择,在符合地质需求的前提下,充分保证其经济适用性。
        2.2定向钻探技术
        将定向钻探技技术应用到的资源勘探作业中,可以大幅度降低勘探作业在实际开展过程中的难度,提高勘探作业质量。在资源勘探中对定向钻探技术进行合理应用,可以将多孔钻探转变成一孔钻探,这能够确保钻探作业中的施工环境能够满足需求,从而可以创造更大的经济效益和环境效益。在对工程情况进行具体勘探时,对资源评价定向钻探技术进行应用,为了确保该项技术的作用能够得到合理发挥,作业人员必须掌握作业技巧,而且,还需要具有较高的钻探施工技术水平,只有这样才能确保钻探作业开展期间,采用的钻研技术的准确性和安全性,避免出现严重的资源浪费现象。资源浪费情况的出现一方面会对生态环境造成破坏,另一方面也会降低经济效益,可见,科学应用定向钻探技术意义重大。因此,相关作业人员需要加强对定向钻探技术的应用,提高重视,确保技术的作用能够得到全面发挥。
        2.3绳索取心钻探技术
        绳索取心钻探技术在我国的应用率比较高,主要是因为他的岩心采取率比较高,而且孔内发生事故也比较少,但是缺点也比较明显,那就是成本比较高。

因为在采用这项钻探技术的时候,对于钻头的选用是十分重要的,而且对于钻头转速的控制也十分关键,过高或者过低的速度都会加快钻头的磨损,因此很容易增加成本。通常来说,应该注重钻孔结构设计,其设计应该根据实际情况来进行。这样才能提高其工作效率,节省工作时间,并且保证钻进效率。冲洗液的使用主要是为了对井壁形成一种保护效果,同时也有润滑和减阻的作用。除了上述因素,对绳索取心钻探技术应用起到重要影响的另一个因素则是报信机构,报信机构的存在,主要是为了了解孔内作业的情况,通过压力上升来调节泵量,进行钻进工作。
        2.4复合型钻探技术
        复合型的钻探技术已经在地质资源勘探行业得到广泛的应用。在钻探技术发展的过程中,钻探技术的研发企业将各类功能应用到钻探技术中,以此提高技术的使用效果,并在很大程度上提升钻探水平。使用复合型的钻探技术可以有效地解决复杂地形地质结构的相关问题。提高钻探设备在复杂地质结构中的钻探效率,为企业节省大量的钻探时间,并降低钻探成本。同时,应用先进的钻探技术,可以避免大范围的破坏地质结构的问题。企业在应用复合型钻探技术时,采用的钻探设备可以长时间工作而不出现故障。对地质较硬的岩层具有较强的冲击力,以此可以提高钻探设备的开发效率,这种复合型钻探技术对国内的地质勘探行业有着深远的影响。与国外的发达国家相比,国内企业掌握这个技术程度还远远比不上美国、日本等国家,但是当前国家非常重视钻探技术的研发和应用。国有的钻探技术研发企业已经投入大量的资金和技术人员,同时政府部门也给予企业的钻探技术研发工作提供一定的财政补贴,以此来帮助企业提高技术水平,加强新型钻探技术的应用和推广。
        2.5连续反循环岩心钻探技术在资源勘探中的应用
        在世界级别的资源勘查中,最为先进的就是连续反循环岩心钻探技术,然而在我国却比较少运用这种钻探技术,就算有些地方运用了这种技术,也是处于相对较低的水平。最近几年来,随着我国投资商的增加,我国开始在工程当中使用相关的设备和技术,这也从一定程度上促进了我国资源勘查领域的发展。同时,在未来该领域的发展中,该项技术可能会与绳索取芯钻探技术进行一定的结合,这将会提高它的利用效率,从而发展我国的资源勘探事业。
        2.6钻探技术在公益项和环境项目中的具体应用
        资源勘探中对地质岩心钻探技术进行应用,具有效果显著,以及取心、护心等多项优势,也正是因为如此,地质岩心钻探技术被广泛应用到了的公益项目和环境项目中。在不同类型的公益项目中,地质岩心钻探技术要被用于考察自然环境作业中。例如,某盆地中就对钻探技术进行了应用,从而完成对自然环境具体情况的详细检测和考察,特别是一些公益项目中,在采样作业中采用了钻探技术,并且取得了不错的应用效果。
        结语
        综上所述,国内矿产资源消耗速度不断提升的背景下,勘探企业需要加大对于国内矿产资源的勘探力度,以发现更多埋藏在地层中的矿产资源,满足对资源的需求。地质岩心钻探技术在我国资源勘探中发挥着重要作用,国内应进一步加强钻探技术的研发,提高整个钻探设备的质量,以及钻探设备的性能,保证矿产资源勘探效率与精确性。
        参考文献
        [1]冉恒谦,张金昌,谢文卫,张永勤,宋志彬,向军文,刘凡柏,冯起赠,鄢泰宁,贾美玲,陶士先,胡继良.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报,2011,85(11):1806-1822.
        [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),2012,39(01):3-8.
        [3]张林霞,李艺,周红军.我国地质找矿钻探技术装备现状及发展趋势分析[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2012,39(02):1-8.
        [4]薛倩冰,张金昌.智能化自动化钻探技术与装备发展概述[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2020,47(04):9-14.
       
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