探矿工程新技术研究与思考

1、探矿工程新技术研究与思考 探矿工程新技术研究与思考 摘要：随着国家经济的飞速开展，矿产资源的供应和保障问题已成为制约国家建设和国民经济开展的瓶颈。全国大多数经济较兴旺地区的浅部矿产资源已被探明、开采而趋于枯竭。现有的1600多个大中型矿山企业几乎都面临资源危机，有相当一局部矿山企业生产到了中晚期，保有储量锐减，一些老矿山经过几十年乃至上百年的开采已经到了枯竭阶段。因此，钻探工作的成功与否直接关系着地质找矿的成败，而在深部地质找矿中，钻探技术起着最终决定性、不可替代的关键作用。 关键词：探矿工程；深部钻探；技术 中图分类号：C35文献标识码： A 一探矿新技术的推广现犬分析 1.1岩心钻探生产技

2、术水平低 20世纪80年代中期，我国方案探矿工程量大大减少，相关不泪讲推产机构陆续解散，钻探技术管理体系形同虚设，大多数的探矿工程队伍都转到其他行业工作，有的技术人员甚至面临失业的窘境。然而，近几年来，随着新的找矿高潮的到来，之前转行的探矿工程主力部队又货到宝品呆施工中，但是之前陈旧落后的宝品呆设备已经不能满足目前的矿产需求，工作效率也极其低下，而且缺乏专业且呆孔钻探经验丰富的技术人员，有的工作人员甚至连早前常规的钻探技术，如金刚石钻进和绳索取心钻进技术，都没有用过。目前我国总体的岩心钻探生产效率低下，岩心钻探的生产技术水平和世界矿业开展较好的国家有很大的差距。即便购置了先进的设备，但是技术和

3、人才问题仍然制约着探矿工程技术的推产和使用。 1.2钻探新技术推广渠道受阻 20世纪七八十年代，我国探矿工程技术合作、技术交流和技术培训活动频繁，呈现一片繁荣景象，当时有专门的探矿工程管理机构，资金专款专用，直接付给相关单位，这种管理模式有助于探矿新技术创新和推产。例如小口径金刚石钻探、冲击回转钻进、定向钻进、反循环连续取心和口空气钻进等先进的钻探技术方法都在当时的背景下研发成功并得到了广泛应用。然而在市场经济调整和体制改革之后，探矿工程的管理机构、管理体制都发生了变化，而且探矿工程的工作量日益下降，导致相关单位和工程队伍对技术的创新和推广失去了兴趣，加上本钱低，不泪讲单位也不愿意冒险采用或者

4、引进先进的宝品呆技术。科研和生产之前的沟通减少，从而导致宝品呆新技术推产渠道受阻，使得生产技术水平低下，而且新成果的转化速度不及时，影响了整个探石广工程行业的开展。 二我国深部找矿钻探技术的开展现状 我国于20世纪70年代中期开始研究并在地质找矿中推广应用金刚石WL钻进技术，总钻探工作量达400×10-m，钻进速度和台月效率大幅度提高，在地质找矿中发挥了重要作用，获得了国家科技进步一等奖。但近20余年来，由于矿产勘探工作量锐减及钻探施工单位向建筑根底领域的转产，金刚石WL钻探技术的应用也明显减少，该项技术与WL相关钻具的开展比拟缓慢。在应用广度和深度上与国外先进国家相比存在较大差距，

5、特别是WIJ钻探用钻杆的使用寿命、可靠性、钻进效率和钻进孔深等多项指标落后于美、德、日等兴旺国家，利用Wl二钻探技术完成的岩芯钻探工作量仍缺乏全部固体矿产岩芯钻探工作量的1/3。在钻探技术方法方面，我国开展了很多研究工作，取得了大量研究成果。 2.1 液动锤钻进技术 从1958年底开始进行研究，到20世纪80年代末，我国的液动锤研究进人鼎盛时期。液动锤累计钻探进尺超过了百万米，取得了良好的技术、经济效果，粗略统计可提高钻进效率30%-50%以上，同时还可明显提高钻孔质量和岩芯采取率、延长回次进尺、降低材料消耗。进人20世纪90年代，对该项技术的研究应用也转向对油田、水文水井和工程施工用大口径液

6、动锤的研究。研究重点是对提高液动锤的单次冲击功和能量利用率方面进行深人研究，研制成功ZC-800、YYQ-178、Q-150、SYC-178、YS-219 等型号以及YZX系列的液动锤。直到1997年，中国地调局勘探技术研究所研制了一种新型的液动锤，液动锤静密封的耐高温性能、可靠性以及对深孔背压适应性都有了改善和提高。 他们研制的 YZX127 液动锤被连续钻进了近500个回次，在较为复杂的泥浆环境中创造了单井总进尺 3485.71m、最大应用深度达5118.Zm的世界纪录。液动锤钻进技术在大陆科学钻探工程中的成功应用，在推动了我国钻探技术水平的进步、拓宽应用领域起到了非常重要的作用，得到众多

7、国外同行的高度评价。但是，对深孔条件下液动锤工作性能的理论分析研究尚待进一步深人。特别是在普通钻探生产条件下， 由于泥浆固控系统还停留在传统的岩粉自然沉淀的水平，钻进过程中泥浆固相含量较高，导致液动锤内部零件频繁卡死，工作寿命大幅度降低，从而导致提钻频繁。在推广过程中，液动锤钻进的优点虽为大家所认识和接受，但是实际应用还较少。22 受控定向钻探技术(简称定向钻探) 我国自20世纪80年代开始，开展了固体矿产定向钻探技术的研究。原地矿部把“定向钻探技术研究列为“六五重点科技攻关工程，重点开展了“定向孔连续造斜器及配套工具与施工工艺研究和“螺杆钻随钻测量定向钻探配套器具及施工工艺研究。前者在研制成

8、功LZ-73造斜器的根底上，又先后研制了LZ-54、LZ-89造斜器及SQ-73随钻取芯造斜器等；后者成功研制了与WL钻杆配套使用的DG-38型定向仪、与普通50mm钻杆配套使用的DX一38型定向仪和YS-l型、25-1型、GSX-40型随钻定向监测仪以及其它配套机具与钻进工艺，研究工作均获得成功，相继获得原地矿部科技成果一等奖。该成果已在国内多个固体矿床勘查中推广使用。此后，随地质勘探工作量的锐减，该项技术在地质勘探领域处于停滞状态。不过，同时在石油探采和钾盐、钠盐探采领域得到进一步研究和开展，已形成较完善的水平井、对接井技术。 2.3 气动锤RC钻探技术 该项技术主要有两种类型。一种是由带

9、RC取芯(样)钻头的贯穿式气动锤+双臂钻杆来实现，即贯穿式RC钻探技术；另一种是由普通气动锤+交叉通道接头+双臂钻杆实现，即RC或CSR钻探技术。我国自20世纪80年代开始对该技术进行研究。前者主要有原长春地质学院进行研究，并相继研发了GQ系列贯穿式潜孔锤和相应的RC取芯(样)钻头等，特别对RC取芯(样)钻头的RC机理和引射器原理及内部流场等方面做了大量研究工作，并取得了多项研究成果。后者主要由勘探技术研究所等单位进行研究，1987年引进加拿大钻机进行CSR钻探试验；另外还相继开发了专用设备、不同规格的双壁钻杆以及辅助器具等，并在个别矿区进行应用。只有当矿区地层特别复杂无法成孔取芯时才进行试验

10、应用。如-白干湖钨锡矿、河南柒川县三道庄钥矿、河南篙县金矿等复杂地层地质勘探中均采用了贯穿式气动锤RC钻探技术。 三探矿工程的深部找矿技术存在的主要问题 作为新型的探矿技术，深孔钻探面临很大的风险和挑战，除钻遇的地层类型多、复杂多变等客观因素外，在深孔钻探设备、钻探方法和工艺方面存在以下主要问题。 3.1 钻探设备落后，无法满足深部钻探需要 我国目前采用的钻机大多还是20世纪70年代研制的立轴钻机，几年前钻进能力最深为1500m，近几年才研制了2000m钻机和3000m样机。该类钻机从小(型)到大(型)结构、性能根本一致，其给进行程短、启动不平稳、加接钻杆慢等特点不利于深孔钻探。动力头钻机的研

11、发、生产还刚刚开始，已投人使用的钻机其钻探施工能力不强，最大也只有1500m(2000-2500m的正在研发)，不能满足1500m以深的钻探需要。 3.2 钻杆材质较差 性能不能支持深部钻探过去大量采用的WL钻杆只适用于1000m左右的钻孔。近几年不少厂家生产的加强型(加重型)钻杆虽已突破2000m，但对更深钻孔能否适用依据缺乏。 3.3 钻探技术方法相对落后，仍然有待不断完善 作为世界上应用最多、地质效果最正确的金刚石 WL 钻探技术无疑还是目前深孔钻探的首选技术方法，但由于我国的金刚石钻头在硬岩钻进中的寿命不高，随着孔深的增加，使 WL 钻探不提钻取芯的优势大打折扣，将会影响深孔钻探的效率。 3.4冲洗液性能不佳 无法满足深孔钻探的需要深孔钻探要求冲洗液应具有很好的护壁性、润滑性和流变性，以保护孔壁稳定、减摩降阻和减少环空压力。目前生产现场常用的低固相和无固相冲洗液还不能很好地满足要求，尤其是在复杂地层，还需要采用具备相应性能的冲洗液。 结束语： 目前我国的探矿工程正面临一个新的快速开展期。探索探矿工程技术管理体系是钻探工程高效、顺利完成，钻探生产水平提高的