试论深部钻探技术.doc

试论深部找矿的钻探技术在过去的50多年中，我国的地质钻探行业为地质找矿和经济建设做出了巨大贡献，地质钻探技术也在此过程中得到了很大发展，但过去的地质钻探主要以浅层钻探为主，随着地质勘查技术的进步与发展，深部找矿工作逐步提上地质找矿工作日程，对钻探技术提出了更高的要求， 一、深部钻探技术目的意义我国绝大多数矿山的勘查深度不足500m，相当一部分危机矿山的深部和外围有许多未经充分勘查的成矿远景区，为了延长矿山服务年限，在有资源潜力和市场需求的老矿山周边或深部开展深部找矿工作就显得意义重大，此外，最新的成矿理论都表明在我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。在深部找矿过程中，除了利用更成熟的地质理论和更先进的物化探方法、遥感技术等新探测技术外，最终还需要使用钻掘（探）技术来取芯取样，证实推断和探测的正确性。这种深度的资源勘查钻探工作对钻探取芯取样质量、钻探速度、施工成本、环境保护、安全防护等方面都提出了更高的要求。钻探取芯的关键技术是钻探设备、器具和工艺方法，它们不仅对钻探效率、施工成本、取芯质量及环境保护等方面有重要影响，而且对缩短整个勘探周期、加快开发利用步伐有着直接的意义。 二、目前国内深部钻探发展情况目前国内岩芯钻探技术工艺方法较为先进的有液动冲击锤绳索取芯钻探，这种方法，钻进回次长，钻进效率高，防斜效果好，岩芯采取率高。冲洗液类型采用耐高温，剪切稀释性能好，润滑性能好，护壁稳定性好，携带岩屑能力强的无固相或低固相冲洗液。在复杂地层综合治理中，选择多级口径、优质泥浆、水泥配合、套管隔离、快速穿过的二十字方针。深孔定向钻探技术采用液动孔底马达螺杆受控定向钻探技术和人工型连续造斜器定向钻探技术。液动锤、液动螺杆和LZ型受控定向和绳索取芯、优质型泥浆通过科研、试验、生产使用，已经在钻探生产中常态化、系列化、成熟化了。在国际科学钻探技术上，具有领先水平。我们内蒙古地质找矿在深部钻探技术上相对滞后，大多数还是施工中浅孔，中深孔不多，钻探工艺技术还是80年代的水平。但由于市场经济运作积累了一定的经验，管理体制和机制不同，施工员工的责任心增强了，技能、操作水平提高，因此孔内事故和机械事故大大减少，钻探成本减少了，钻探效率提高了，从经济技术指标看，明显高于计划经济时代。三、目前深部钻探技术主要问题深部钻探技术是一门多学科，多理论的综合技术知识，开展深部钻探技术，首先要学习和掌握地质学、机械学、断裂学、水力学，钻杆柱之弹性力学、材料学、电力学、振动力学，高温高压状态下岩石破碎机理，冲洗液胶体化学，高温高压状态下新材料、新工具、新钻头等等知识。就我队而言，深部钻探技术主要问题：一是设备工具机具问题。目前各地勘单位拥有的钻机基本上是xy-4、XY-5型钻机，可以施工至800-1200米之内深度井，但除了煤田钻探外，固体矿产勘查很少能施工到设计深度。深部钻探设备机具缺乏。二是深部钻探管材问题。目前各地勘单位现有的钻杆和套管，远远适应不了深钻施工，也就是说，深部钻探设备、机具、钻杆缺乏。三是没有深部钻探技术施工经验。四是没有培训深部钻探技术施工的生产技术人员、生产管理人员。五是深部钻探高温高压状态下冲洗液技术缺乏认识，缺乏技术实验。六是深部钻探防斜技术没有研究。七是深部钻探物探测井，水文测试，地应力测试，地震及声波测试，压水试验工作没有研究、分析。要开展深部钻探技术研究，让深部钻探技术适应找矿需要，逐步走向市场，走向社会，为人类服务，就必须涉及上述七个主要技术问题。四、解决深部找矿中的关键技术问题的对策1、岩心钻探设备方面 （1）加快全液压动力头地表岩心钻机的引进。在岩心钻探设备上，采取技术革新与技术改进两头并举的策略。在加快全液压动力头式岩心钻机引进的同时，加强立轴式岩心钻机的改进。（2）加快坑道钻探设备的能力、功能的提升。在危机矿山接替资源的勘探中，对某些成矿模式的地层，在现有的数百米深的地下坑道或开采区内，利用坑道钻探设备来进行深部岩心钻探工作，可以充分揭露深部地层，节约钻探费用和时间，提高勘探效率。2、岩心钻探器具及工艺方法方面 （1）在上世纪90年代，由于我国地质钻探工作量的锐减，一些先进的钻探技术在其他行业已经得到了成熟应用。钻探技术的一些新技术新方法也随着材料、机械、电子信息等学科的发展而发展。加强信息情报收集，积极开展行业间信息交流，推动学科交叉合作。（2）使用新型高寿命金刚石钻头、高强度深孔绳索取心钻杆、新型深孔双壁钻杆是保证金刚石绳索取心钻进技术、反循环连续取芯钻进技术安全、经济、高效的服务于深部地质找矿工作的基础钻具，对于提高这些技术应用的可靠性、经济性有着重要作用。（3）建立健全先进钻探设备、工艺方法的推广机制，建设利用先进钻探设备、工艺方法的钻探样板工程。利用先进钻探设备、工艺方法的示范，供相关技术部门学习、交流、探讨，加快先进钻探技术的消化吸收和推广应用。 （4）注重钻探从业人员的培训工作，提高钻探人员的素质。深部找矿的设备和仪器更加精密，操作更加自动化。没有高素质的从业人员保障，不仅不利于新技术的推广应用，而且也很难保证高质量的完成深部找矿的钻探工作五、深部钻探技术初步方案设想1.科学深钻的施工程序科学深钻施工是一项多学科，科研门类浩繁的系统工程，而且耗资大，因此钻孔布置分为两类，即先导孔或称指示孔，待先导孔取得科研成果和经验后，再施工主孔，这样必然为深部找矿争取主动。2.先导孔的主要任务钻孔采取岩心、岩样、水样可进行20项测试分析，取祥地质资料和数据。连续进行多孔段地球物理化学测井，取全取准地球物理与地球化学数据。先导孔要测出其地温剖面图，终孔温度，研究地温变化对科学深钻选择取心钻具、液态与气态取样工具的结构性能。摸索各类钻头、钻具与测量仪在深钻中的应用情况。测试地层压力梯度，给漏水层、涌水层提供依据。还应为岩层造斜倾向和钻孔孔壁稳定性提出有参考价值的意见。测试地温不断升高的冲洗液性能变化。锻炼深钻施工队伍，为主孔（深钻）施工提供资料，打下基础。3.深钻主要施工方案的确定根据国内外深部钻探技术施工经验和深部钻探技术发展趋势，确定深部钻探技术方案为：选择适应深钻的地基基础，为深钻设备安装提供坚固的地基。选择适应2000米深度的泥浆泵，动力为150千瓦的发电机组或柴油机，23m或18.5m的管子四角塔，钻杆选用89mm国产绳索取芯钻杆，或者75mm绳索取芯钻杆，钻机发展方向为动力头钻机、钻杆发展方向为轻质高强度的铝合金钻杆，数控电脑操作钻进工艺方法。钻具选用液动冲击锤绳索取芯钻具，钻具发展方向为液动冲击锤不提钻换钻头工艺。螺杆马达液动锤金刚石绳索取芯钻进。复杂地层取芯（破碎带取芯）配合半合管绳索取芯钻具以确保岩矿心采取率。选择适应高地温变化的绳索取芯金刚石钻头和特种金刚石钻头、扩孔器。选择适应高地温变化，稀释性好，性能稳定的泥浆用于冷却钻头，排屑岩粉，保护孔壁。对于松散不稳定地层采用细分散泥浆；对于泥页岩地层采用抑制冲洗液如聚合物无固相冲洗液或钾基冲洗液；对于压力地层采取压力平衡冲洗液和压力平衡钻进技术；对于破碎地层采用LBM防坍塌泥浆；对于水溶性地层采用盐水泥浆。套管材质选用强度高，抗拉，抗弯，抗压，抗裂，性能指标达到深部钻探要求的钢套管。测井仪器选用适应高地温变化，防腐防酸防化学破坏作用的测量仪器。努力造就一支年轻化专业化知识化的深部钻探技术，管理和生产骨干队伍。配用液动螺杆定向钻探技术防止深部孔斜或深部纠斜。六、结 论深部找矿中的关键技术问题，归根结底是新深度、新要求与研发新技术、新设备器具间的矛盾、已有技术成果与推广应用间的矛盾、先进技术与旧有观念之间的矛盾、技术的先进性与经济的可行性之间的矛盾，技术需求与信息滞后之间的矛盾。要解决这些问题，我们必须通过体制的创新、人员的培养、培训，利用现有先进技术来满足深部找矿的需要，建立一批示范工程来推动先进钻探技术的应用。深部找矿对地质钻探技术提出了更高的要求，同时也为地质钻探技术的发展创造了条件。固体钻探高级技师论文 申报人姓名： 刘 磊 申 报 工种: 固 体 钻 探 申 报 级别：高 级 技 师 报