張緒芬

(甘肅省地勘局第四地勘院 甘肅酒泉 735000)

西北地區(qū)沙漠邊緣細(xì)顆粒地層水文水井施工方法

張緒芬

(甘肅省地勘局第四地勘院 甘肅酒泉 735000)

鑒于西北地區(qū)沙漠邊緣地帶,地層在地面以下100m深度內(nèi)主要為第四系粉細(xì)砂顆粒地層,極松散未固結(jié),對(duì)水文水井施工造成較大困難。針對(duì)鉆探成井技術(shù)與工藝上存在的突出問題,經(jīng)認(rèn)真分析和總結(jié),在實(shí)踐中優(yōu)化施工方案、改進(jìn)工藝方法、調(diào)整技術(shù)參數(shù),通過增大反濾層厚度、調(diào)整泥漿性能、采用一級(jí)成孔、嚴(yán)防井孔偏斜、優(yōu)選成井材料并在下管、填礫、洗井等關(guān)鍵工序和環(huán)節(jié)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及技術(shù)要求組織施工,取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

西北地區(qū) 粉細(xì)砂顆粒地層 水文水井 施工方法

受有關(guān)單位委托,我院自上世紀(jì)90年代開始在甘肅西部庫木塔格沙漠和新疆南部塔克拉瑪干沙漠邊緣地帶承接并完成多項(xiàng)供水水文地質(zhì)勘查項(xiàng)目,為農(nóng)業(yè)灌溉、工礦企業(yè)施工供水井?dāng)?shù)百眼。鑒于沙漠邊緣地帶地下100m以淺地層主要為第四系粉細(xì)砂顆粒地層,前期施工階段工藝技術(shù)很不成熟,施工的水井不是在成井前坍塌報(bào)廢,就是成井后存在涌水量偏小、涌沙嚴(yán)重等問題,致使水井無法交付使用。后期施工階段我們總結(jié)經(jīng)驗(yàn),開拓思路,通過調(diào)整泥漿性能、增大鉆孔口徑、優(yōu)選成井材料、提高反濾層厚度等技術(shù)手段,較好地解決了在鉆探技術(shù)和成井工藝上存在的突出問題,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國家現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求,取得了滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1 自然地理及水文地質(zhì)條件

施工區(qū)地處內(nèi)陸腹地,居亞洲干旱的中心地帶,屬典型的大陸性氣候。地形平坦開闊,地貌多呈沙丘狀。根據(jù)工程地質(zhì)勘查資料,在該沙漠邊緣地帶,地層在地面以下100m深度內(nèi)主要為第四系粉細(xì)砂,極松散未固結(jié),地下水位埋藏深度一般在10m以內(nèi),含水層地下水主要來自雪山融化所形成的季節(jié)性河流的側(cè)向補(bǔ)給,地下水水量相對(duì)豐富,但礦化度相對(duì)偏高,人畜飲水須選擇優(yōu)質(zhì)水層并進(jìn)行分層止水。

2 水文水井成井工藝分析

經(jīng)客觀分析和綜合研究,前期施工階段在施工技術(shù)和工藝上一般存在以下突出問題:

(1)對(duì)含水層特性和地層顆粒大小未進(jìn)行系統(tǒng)研究和室內(nèi)實(shí)驗(yàn),濾水管外部用與地層不相匹配的紗網(wǎng)或直接用棕皮包扎,造成井內(nèi)涌沙或涌水量減小;

(2)由于設(shè)備條件及工作思路的限制,所施工的水井成孔口徑偏小,導(dǎo)致孔壁與井管之間的環(huán)狀間隙偏小,形成的反濾層厚度及進(jìn)水自由面不夠,造成井內(nèi)涌沙或涌水量減小;

(3)反濾層內(nèi)填充的礫料規(guī)格和級(jí)配不合理,礫徑偏大或大小不均,以及填礫過程中因操作不當(dāng)導(dǎo)致礫料搭橋,造成井內(nèi)涌沙;

(4)在成孔過程中因技術(shù)參數(shù)不合理導(dǎo)致孔斜或安裝井管過程中焊接不直導(dǎo)致濾水管部位貼靠孔壁使過濾層變小甚至無過濾層,造成井內(nèi)涌沙;

(5)濾水管(花管)與井壁管(實(shí)管)比例偏小或者技術(shù)規(guī)格不符合技術(shù)要求,主要表現(xiàn)在孔隙率偏低、纏絲間距不合適,造成涌水量減小;

(6)洗井工藝落后,操作不到位,井壁泥皮未蕩滌清除干凈,浸入含水層和反濾層的巖屑及泥漿顆粒不能有效排出而阻擋水路,致使進(jìn)水路徑不暢,造成涌水量減小;

(7)部分供水管井選擇造價(jià)較低的水泥管在粉細(xì)砂顆粒地層成井,因其強(qiáng)度低、管接頭密封性差,造成含沙量超標(biāo)、事故率高甚至井孔報(bào)廢;

(8)成孔過程中采用普通紅土配制的泥漿無法有效護(hù)壁,或成孔后因成井材料不到位,停滯時(shí)間過長,造成孔壁坍塌,井孔報(bào)廢。

3 施工工藝與技術(shù)方法的優(yōu)化確定

針對(duì)鉆探成井技術(shù)與工藝上存在的突出問題,經(jīng)過認(rèn)真分析和總結(jié),在實(shí)踐中優(yōu)化施工方案、改進(jìn)工藝方法、調(diào)整技術(shù)參數(shù),取得了較好的技術(shù)效果,后期施工的供水管井均達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3.1 成孔工藝技術(shù)措施

(1)埋設(shè)孔口護(hù)筒:井孔定位后,人工開挖直徑φ1000mm、深度 1.2m 圓孔,然后下入直徑φ800mm、長度 1.5m孔口護(hù)筒,其頂部高出地面150mm左右并焊制吊耳用鐵絲固定于底梁,對(duì)應(yīng)泥漿槽方向留一缺口,周圍用粘土回填并分層夯實(shí),以有效防止孔口周圍區(qū)域的塌陷。

(2)調(diào)整泥漿性能:因沙漠邊緣地帶含水層為粉細(xì)砂顆粒地層,巖性松散且無膠結(jié)性,施工過程中極易造成孔壁坍塌,因此在成孔過程中必須采用大比重、高粘度的細(xì)分散型泥漿。造漿材料選用優(yōu)質(zhì)粘土(膨潤土),并加入適當(dāng)處理劑。我們?cè)趯?shí)際施工中所采用的泥漿配方及性能指標(biāo)如表1和表2所示。

表1 泥漿配比表

表2 泥漿性能表

(3)保持壓力平衡:施工中特別是在因故停待和提下鉆過程中,采取泥漿回灌措施,始終使孔內(nèi)泥漿液面和地面平行,防止泥漿液面下降,保持地面壓力平衡,杜絕孔口坍塌失穩(wěn)。

(4)采用一級(jí)成孔:井孔施工采用一級(jí)成孔的快捷方法,以縮短輔助時(shí)間及非正常停滯時(shí)間,降低坍塌幾率,實(shí)現(xiàn)快速成孔。

(5)增大反濾層厚度:供水管井技術(shù)規(guī)范要求反濾層厚度不小于8～10cm,但在實(shí)際施工中我們認(rèn)識(shí)到,粉細(xì)砂顆粒地層鉆孔與井管之間的環(huán)狀間隙填充礫料后形成的反濾層厚度必須達(dá)到15～20cm才能有效阻擋流沙涌入,起到阻砂透水的作用。因此施工中必須選擇合理的孔徑與管徑,使其有足夠的環(huán)狀間隙。

(6)防止鉆孔偏斜:為保證井孔圓整、垂直,孔斜度滿足規(guī)范要求,施工中選用長度不小于6m的下部帶肋骨合金鉆頭的筒狀鉆具,鉆進(jìn)中根據(jù)地層變化和進(jìn)尺情況合理調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。

3.2 成井工藝技術(shù)措施

(1)施工準(zhǔn)備工作

井管、礫料以及其它輔助材料、機(jī)具在開工前必須全部到位,井壁管和濾水管按順序排列編號(hào),濾網(wǎng)按設(shè)計(jì)要求包扎固定,以保證成孔后立即下管填礫,防止停滯時(shí)間過長導(dǎo)致鉆孔坍塌及其它事故的發(fā)生。

(2)成井材料的選擇

井管(包括井壁管和濾水管)一般選用鋼質(zhì)卷管或鑄鐵管,濾水管技術(shù)規(guī)格應(yīng)以含水層取樣顆粒分析結(jié)果為依據(jù),一般纏絲間距以0.8～1.5mm為宜,且均勻平整,錫焊牢固,孔隙率要求大于25%。濾水管長度不小于井管總長的40%,井管底部之沉淀管長度一般為3～5m,其底端呈錐形且封口焊死。實(shí)踐中我們認(rèn)識(shí)到,濾水管孔隙率達(dá)不到要求,也是造成供水井涌水量減小、抽水降深增大的一個(gè)重要因素,因此在加工或購置濾水管時(shí)應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

礫料做為反濾層填充材料,對(duì)水井涌水量和含砂量起著至關(guān)重要的作用。合理的規(guī)格和級(jí)配,既可以保證過水路徑自由通暢,又能有效阻擋含水層粉細(xì)砂顆粒隨水流涌入井內(nèi),起到阻砂透水的作用。經(jīng)對(duì)各勘查區(qū)含水層取樣進(jìn)行篩分實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn),確定適宜該類地層的合理的礫徑大小為1～4mm,俗稱“水洗砂”,滿足礫徑要求的礫石含量不得小于85%,濾水管外部的濾網(wǎng)選用60～80目尼龍紗網(wǎng),疊次螺旋形包裹1～2層。

(3)工法要點(diǎn)

包括下管、填礫、洗井三個(gè)步驟:

第一步:井管安裝。終孔后泥漿粘度由20～25S替換至18～20S,但不宜停滯時(shí)間過長,應(yīng)立即進(jìn)行下管作業(yè)。為保證下入孔內(nèi)的井管周正、垂直且位于井孔中心,避免井管偏靠孔壁導(dǎo)致礫料分布不均而涌沙,一是井管特別是濾水管部位每隔5～6m(一般在單根井管的兩端)焊制一組扶正器;二是井管在孔口對(duì)接過程中嚴(yán)格把關(guān),精心操作,用吊線法或經(jīng)緯儀控制井管的垂直度,上下井管中心調(diào)整到一條直線后再對(duì)焊牢固,緩緩下入。

第二步:礫料填充。井管按要求下入孔內(nèi)后,即刻將鉆桿從井管內(nèi)下入井底,然后開泵送漿,待泥漿正常循環(huán)且將粘度替換至15～18S后,開始采用小泵量動(dòng)水填礫。礫料由人工用鐵鍬鏟入,不允許整車傾倒入孔。填礫過程中隨時(shí)測(cè)量料面高度,礫料實(shí)際用量與理論用量應(yīng)基本相符,允許誤差不超過10%,嚴(yán)防礫料搭橋現(xiàn)象的發(fā)生。礫料理論用量V=0.785 (D2-d2)K,式中 D——孔徑,d——管徑,K——超徑系數(shù)。

第三步:聯(lián)合洗井。洗井過程要求方法得當(dāng),工序到位,干凈徹底。實(shí)際施工中一般采用“活塞—空壓機(jī)—提筒—水泵”聯(lián)合洗井法,活塞抽吸破壞井壁泥皮拉實(shí)礫料,空壓機(jī)震蕩洗通水路。洗井作業(yè)應(yīng)持續(xù)2個(gè)回次以上,達(dá)到水清砂凈。洗井活塞選用膠質(zhì)材料,要求形狀規(guī)整,直徑小于井管內(nèi)徑10～20mm為宜。洗井完畢后根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抽水試驗(yàn)工作,以測(cè)定涌水量及含砂量大小,含砂量按規(guī)范要求應(yīng)小于2/萬。

4 工程實(shí)例

2000年度我院承擔(dān)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)三師某團(tuán)場(chǎng)供水水文地質(zhì)勘查項(xiàng)目,并施工農(nóng)業(yè)灌溉井6眼。該團(tuán)場(chǎng)位于塔克拉瑪干沙漠西緣,葉爾羌河沖積平原下游,含水層為第四系粉細(xì)砂層,水位埋深5～8m。要求通過供水水文地質(zhì)勘查,在團(tuán)場(chǎng)北部100km2范圍內(nèi)圈定富水區(qū)域,并布設(shè)施工一定數(shù)量的農(nóng)業(yè)灌溉井,滿足日供水量15000m3/d以上的農(nóng)田供水需要。因施工工藝合理,技術(shù)方法得當(dāng),故取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,為該團(tuán)場(chǎng)后續(xù)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)提交了合格的水源地。

我們?cè)诔浞盅芯恳酝鶇^(qū)域水文地質(zhì)資料基礎(chǔ)上,適當(dāng)布置物探剖面,進(jìn)行地面物探工作,初步圈定富水地段。然后據(jù)此布設(shè)并施工了SK1和SK2計(jì)2眼探采結(jié)合井,其施工情況及完成的工作量如下:

SK1井:選用 φ560mm筒狀肋骨鉆頭鉆進(jìn),成孔平均直徑(測(cè)孔儀實(shí)測(cè))φ580mm,鉆孔深度120m,成孔后下入φ377mm鋼質(zhì)卷管。濾水管打眼纏絲,長度36m(占井管總長的30%),孔隙率25%,纏絲間距1.5mm,表面疊次螺旋形包裹60目尼龍紗網(wǎng)2層。井管安裝完畢后,在孔壁與井管之間的環(huán)狀間隙內(nèi)動(dòng)水填充3～6mm礫料(俗稱綠豆砂),形成的反濾層厚度約10mm,最后按技術(shù)要求洗井抽水。SK1井抽水試驗(yàn)結(jié)果為:單井涌水量140m3/h,抽水降深16.8 m,含砂量達(dá)萬分之3.5。下入120m3/h潛水電泵連續(xù)抽水,出水量基本穩(wěn)定,但含砂量明顯超標(biāo)。

SK2井:鑒于SK1井抽水試驗(yàn)結(jié)果不甚理想,我們?cè)赟K2井施工中以提高反濾層厚度、改變礫料規(guī)格、增大過水?dāng)嗝婧烷L度做為主攻方向和突破口,具體改進(jìn)措施為:將筒狀肋骨鉆頭外徑增大至φ680mm,成孔平均直徑 (測(cè)孔儀實(shí)測(cè))達(dá)到φ700mm,鉆孔深度120m,成孔后下入 φ377mm鋼質(zhì)卷管。濾水管打眼纏絲,長度增加至48m(占井管總長的40%),孔隙率增大至35%,纏絲間距縮小至1.0mm,表面疊次螺旋形包裹60目尼龍紗網(wǎng)1層。井管安裝完畢后,在孔壁與井管之間的環(huán)狀間隙內(nèi)動(dòng)水填充1～4mm礫料(俗稱水洗砂),形成的反濾層厚度達(dá)到 16mm,最后按技術(shù)要求洗井抽水。SK2井抽水試驗(yàn)結(jié)果為:單井涌水量達(dá)220m3/h,抽水降深僅為10.2m,含砂量降低至萬分之一。下入200m3/h潛水電泵連續(xù)抽水,出水量穩(wěn)定,達(dá)到了水清砂凈的目的。

在成功施工SK2井的基礎(chǔ)上,我們?cè)诟凰囟斡植荚O(shè)施工了4眼供水井,下入揚(yáng)程25m、出水量200m3/h的潛水電泵,經(jīng)群組機(jī)電井連續(xù)開泵運(yùn)行,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足規(guī)范要求,6眼供水井日供水量達(dá)到20000m3以上。

1 GB50027-2001.供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范,2001

2 GB50296-99.供水管井技術(shù)規(guī)范,1999

3 李豐德、李娟.奇臺(tái)縣井灌區(qū)機(jī)電井報(bào)廢率逐年增高的原因及對(duì)策建議.地下水,2007(1)

4 秦福剛、李磊.松散層水源井成井工藝研究[J].地下水, 2007(5)

《二十世紀(jì)中國化探》一書出版

本刊訊,《二十一世紀(jì)中國化探》一書不久前由地質(zhì)出版社出版發(fā)行。該書約90萬字,分專題綜述和史料匯編兩大部分。專題綜述中有23個(gè)專題,分別介紹區(qū)域化探掃面、地化標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制、成礦區(qū)帶地化普查、礦區(qū)化探、金礦化探、隱伏礦地球化學(xué)勘查新探索、水地球化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、氣體地球化學(xué)、地?zé)峄?、勘查地球化學(xué)與基礎(chǔ)地質(zhì)、化探的測(cè)試分析技術(shù)等在20世紀(jì)所取得的成果,技術(shù)回顧和總結(jié);史料匯編部分以編年史形式敘述50年勘查地球化學(xué)的組織機(jī)構(gòu)、科技教育、儀器與分析測(cè)試、出版物、成果的史料。

2009年全球礦產(chǎn)勘查投資劇減42%

本刊訊(顏純文),根據(jù)加拿大金屬經(jīng)濟(jì)集團(tuán)(M EG)最近發(fā)布的2009年《公司勘查戰(zhàn)略報(bào)告》顯示,由于采礦業(yè)受到了全球金融危機(jī)和大部分礦產(chǎn)品價(jià)格下降的嚴(yán)重影響,全球有色金屬礦產(chǎn)勘查投入在經(jīng)過連續(xù)六年的增長,于2008年達(dá)到132億美元這一高峰后,2009年陡減42%,僅為77億美元。這是自1989年以來,全球礦產(chǎn)勘查投入減少幅度最大的一年,無論是絕對(duì)值,還是百分比。

報(bào)告顯示,與2008年相比,全球礦產(chǎn)投資具有以下幾個(gè)的特點(diǎn):

(1)初級(jí)公司的勘查投入下降過半,大型公司自2004年以來首次占據(jù)了勘查投資的最大份額。

(2)在過去7年中,首次出現(xiàn)所有地區(qū)普遍下降的趨勢(shì),下降幅度最大的是加拿大和拉丁美洲,拉丁美洲依然是礦產(chǎn)勘探最活躍的地區(qū),其次是澳大利亞和加拿大。

(3)金礦重新獲得最受關(guān)注的勘查投資礦種的地位,賤金屬(銅、鎳和鋅)退居第二;金剛石勘查投資的跌幅最大,使鈾礦勘查投入首次超過金剛石;貴金屬(鉑族金屬)在全球勘查支出中所占份額持續(xù)減少。

(4)礦山勘探費(fèi)用的下降幅度相對(duì)較小。

報(bào)告預(yù)測(cè),2010年大多數(shù)金屬價(jià)格將保持相對(duì)穩(wěn)定并會(huì)略有增長?；谶@種共識(shí),2010年全球勘查投資將會(huì)有所增長。

詳細(xì)介紹見本刊第4期報(bào)道。

1989～2009年預(yù)估的全球有色金屬勘查預(yù)算和相應(yīng)的金屬價(jià)格

我國地質(zhì)科技取得一批新進(jìn)展

2009年,我國地質(zhì)科技工作圍繞解決資源環(huán)境重大問題,通過加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和國際合作研究,無論是在地學(xué)理論方面,還是在勘查技術(shù)方法創(chuàng)新方面都取得了新進(jìn)展。

在基礎(chǔ)地質(zhì)研究上,開展了石筍、黃土、湖泊與海相沉積等地質(zhì)記錄和碳源碳匯等前期研究,為國家應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供科學(xué)依據(jù);青藏高原形成演化、古亞洲與瀕太平洋構(gòu)造疊加轉(zhuǎn)化、華北前寒武紀(jì)、大陸動(dòng)力學(xué)及中國東部海岸帶第四紀(jì)地質(zhì)等研究取得重要進(jìn)展;成礦體系、地球動(dòng)力學(xué)與巖石圈結(jié)構(gòu)、鹽湖地質(zhì)與資源、巖溶地質(zhì)與環(huán)境等領(lǐng)域研究取得重大進(jìn)展;古生物化石研究取得多項(xiàng)新發(fā)現(xiàn);汶川地震帶科學(xué)鉆探,獲得高質(zhì)量巖心。

在勘查技術(shù)及儀器裝備自主研發(fā)上,研制了我國首套全軸航磁梯度測(cè)量系統(tǒng);集成了航重勘查系統(tǒng);研發(fā)了時(shí)間域航空電磁和伽馬能譜勘查系統(tǒng)、2000米以內(nèi)系列全液壓巖心鉆探裝備、X射線熒光測(cè)井儀、大深度多功能電法儀和手提式X射線熒光儀等儀器;創(chuàng)建了用于測(cè)量古溫度變化的長鏈烯酮陸地溫標(biāo);應(yīng)用干涉雷達(dá)監(jiān)測(cè)地面沉降、北斗衛(wèi)星傳輸?shù)刭|(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)效果良好;高鐵-水鋁土礦和鮞狀赤鐵礦綜合利用技術(shù)攻關(guān)取得重要進(jìn)展,回收率分別達(dá)到76%和57%。

(選自:國土資源網(wǎng)2010年3月2日)

2000米地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與裝備研制成功

本刊訊,2010年4月10日,使用勘探技術(shù)研究所研制的YDX-5型全液壓地質(zhì)巖心鉆機(jī)(設(shè)計(jì)鉆深能力2000m)及N級(jí)口徑(Φ76mm)繩索取心鉆具施工的山東省乳山金青頂金礦區(qū)ZK43-1孔順利結(jié)束,終孔深度達(dá)到2212.80m。這一鉆進(jìn)深度創(chuàng)造了目前國內(nèi)全液壓地質(zhì)巖心鉆機(jī)最大應(yīng)用深度紀(jì)錄。此前,ZK43-1鉆孔曾使用該鉆機(jī)和H級(jí)口徑(Φ95mm)繩索取心鉆具鉆進(jìn)1461.90m,隨后下入相同深度的Φ91×4.5mm套管,創(chuàng)造了國內(nèi) H級(jí)繩索取心鉆進(jìn)深度及巖心鉆探套管應(yīng)用深度的兩項(xiàng)最深紀(jì)錄。ZK43-1鉆孔自2009年8月1日開鉆,至2010年4月10日終孔,全孔平均鉆進(jìn)時(shí)效為1.64m/h,巖心采取率為98.75%,鉆孔質(zhì)量?jī)?yōu)良。

“863”重點(diǎn)項(xiàng)目“2000米地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與裝備”研究成果是由勘探所牽頭,聯(lián)合北京探礦工程研究所、探礦工藝研究所、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、吉林大學(xué)、中國地質(zhì)裝備總公司等多家單位聯(lián)合攻關(guān)共同完成的。主要成果包括 YDX-5型全液壓巖心鉆機(jī)、高壓泥漿泵、泥漿制備固控設(shè)備、高精度鉆探參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等鉆探設(shè)備,及不對(duì)稱梯形螺紋扣型的高強(qiáng)度繩索取心鉆桿、大深度繩索取心液動(dòng)錘、超高胎體二次鑲焊金剛石鉆頭、新系列高強(qiáng)度套管、不提鉆換鉆頭鉆具等先進(jìn)工藝器具。

YDX-5型巖心鉆機(jī)在大通孔氮?dú)鈴椈煽ūP、長行程給進(jìn)桅架、多檔無級(jí)調(diào)速動(dòng)力頭等核心部件和關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破,具有鉆進(jìn)能力大、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、移動(dòng)便利、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。配套液壓泥漿泵在使用孔底動(dòng)力機(jī)具的高背壓工況下實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。泥漿制備固控設(shè)備確保了鉆孔沖洗液性能穩(wěn)定,有效地防止了繩索取心鉆桿內(nèi)壁結(jié)垢。鉆探參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確保了鉆孔施工安全,明顯降低了鉆孔事故率。高強(qiáng)度雙密封不對(duì)稱梯形扣繩索取心鉆桿(N級(jí)及 H級(jí)口徑兩種規(guī)格)采用了新開發(fā)的XJY-850無縫合金鋼管材,管材機(jī)械性能達(dá)到國際先進(jìn)水平,幾何精度明顯提高。鉆桿韌性好、強(qiáng)度高,耐磨性、密封性明顯改善,螺紋副擰卸扭矩低。大深度繩索取心液動(dòng)錘在高背壓條件下穩(wěn)定工作,提高了鉆探效率,降低了鉆孔彎曲強(qiáng)度。超高胎體二次鑲焊金剛石鉆頭硬巖最長使用壽命超過110m,大大減少了鉆探輔助時(shí)間。新系列高強(qiáng)度套管明顯降低了鉆孔環(huán)空流體阻力損失,保證了深孔技術(shù)對(duì)策的順利實(shí)施。

ZK43-1鉆孔試驗(yàn)示范工程高質(zhì)量圓滿完成,標(biāo)志著2000米地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與裝備研制成功。

我國礦產(chǎn)綜合利用設(shè)備再添利器

不久前,中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所從澳大利亞引進(jìn)的自動(dòng)礦物分析儀(MLA)安裝到位,正式投入使用。

2010年3月,這套價(jià)值50萬美元的儀器在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)收,科技人員使用該設(shè)備對(duì)礦物磨片進(jìn)行分析,迅速得出了試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過與以往儀器數(shù)據(jù)對(duì)比,該設(shè)備分析數(shù)據(jù)更加精確、快速,尤其擅長在礦石中自動(dòng)查找含有稀有、稀散元素的貴金屬礦物并解析,對(duì)光學(xué)顯微鏡難以區(qū)分或統(tǒng)計(jì)的螢石、磷灰石、鉛鋅氧化礦物等礦物的區(qū)分和解析效果更為顯著。

自動(dòng)礦物分析儀(M ineral Liberation Analyser,簡(jiǎn)稱MLA)是目前世界上最先進(jìn)的工藝礦物學(xué)參數(shù)自動(dòng)定量分析測(cè)試系統(tǒng),由于它能快速、準(zhǔn)確地測(cè)定礦物組成及含量、元素賦存狀態(tài)、產(chǎn)品磨礦粒度分布等工藝礦物學(xué)數(shù)據(jù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)選礦廠工藝流程合理性的快速評(píng)估,為企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高資源回收率提供技術(shù)依據(jù)。該儀器的投入使用,將使我國礦產(chǎn)綜合利用裝備邁入世界先進(jìn)行列。

(來源:成都礦產(chǎn)綜合利用研究所)

西探廠鉆機(jī)搶險(xiǎn)內(nèi)蒙古塌方隧道

本刊訊,不久前位于內(nèi)蒙古卓資縣境內(nèi)正在建設(shè)的新旗下營鐵路隧道發(fā)生塌方事故,有10名作業(yè)工人被困。中鐵某局?jǐn)y西安探礦機(jī)械廠生產(chǎn)制造的GL-6000型全液壓多功能鉆機(jī)進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)參加搶險(xiǎn)救援,發(fā)揮了很大的作用。

據(jù)了解,參加內(nèi)蒙古鐵路隧道發(fā)生塌方事故搶險(xiǎn)的GL-6000型全液壓多功能鉆機(jī),是陜西省地礦局西探廠去年通過局級(jí)鑒定的新產(chǎn)品,一投放市場(chǎng),就受到廣大用戶的青睞和好評(píng)。該鉆機(jī)具有的硬質(zhì)合金回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、螺旋鉆進(jìn)、潛孔鉆進(jìn)、跟管鉆進(jìn)、旋噴工程施工等多種鉆進(jìn)工藝方法,能夠廣泛用于隧道管棚支護(hù)、深基坑錨固、抗浮錨固、路基堤壩加固、地源熱泵孔、水文水井、基樁施工及地質(zhì)災(zāi)害治理等工程領(lǐng)域。

西安探礦機(jī)械廠生產(chǎn)制造的 GL-6000型全液壓多功能鉆機(jī)之所以能夠參加這次搶險(xiǎn),在于該鉆機(jī)技術(shù)先進(jìn),能夠在空間比較狹窄的隧道里多角度鉆進(jìn),機(jī)架和立柱均可90°旋轉(zhuǎn),在隧道內(nèi)施工靈活性好、鉆進(jìn)效率高,并且可以在塌方造成高低不平的地段履帶行走。

河北石探鉆桿救援王家?guī)X礦難

本刊訊,不久前王家?guī)X煤礦115名礦工成功獲救,在這個(gè)奇跡的創(chuàng)造中,河北省地礦局石家莊探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的Φ114外平摩擦焊鉆桿為鉆通救災(zāi)觀察孔,確定井下被困人員的位置和營救爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。

河北省地礦局石家莊探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的鉆桿及接頭均采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼材,連接螺紋按照美國石油學(xué)會(huì)API標(biāo)準(zhǔn)或石油標(biāo)準(zhǔn)加工生產(chǎn),經(jīng)過特殊工藝處理后防粘扣性能良好。摩擦焊鉆桿的焊縫嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行熱處理,加工后逐根進(jìn)行磁粉探傷、超聲波探傷等各種檢測(cè),保證了鉆具的質(zhì)量和性能。

目前,該廠生產(chǎn)的Φ89有細(xì)扣鉆桿正在云南、貴州幫助災(zāi)區(qū)打井抗旱。

密云地應(yīng)力監(jiān)測(cè)千米深孔開鉆

2012年3月7日，北京地區(qū)地應(yīng)力測(cè)量與監(jiān)測(cè)千米深孔鉆探工程在密云啟動(dòng)。這是中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所實(shí)施的首都圈地區(qū)第8個(gè)深孔，預(yù)計(jì)施工深度1000m，并在400m處放置地應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，沖擊這項(xiàng)工作的世界紀(jì)錄。

據(jù)了解，這項(xiàng)工程由北京市地質(zhì)工程設(shè)計(jì)研究院具體施工，將開展孔深1000m鉆孔的原地應(yīng)力測(cè)量，獲得測(cè)試鉆孔中地應(yīng)力隨孔深的分布規(guī)律；選擇合適的深度，安裝新型深孔應(yīng)力/應(yīng)變綜合觀測(cè)探頭，對(duì)水平應(yīng)力/應(yīng)變分量、地傾斜、地溫和水位實(shí)施連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；采用HTPF測(cè)試技術(shù)，開展預(yù)存破裂水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量與計(jì)算分析，獲得測(cè)孔附近全三維應(yīng)力張量及其隨深度的分布特征；開展全孔超聲波成像掃描，為選擇地應(yīng)力測(cè)量與監(jiān)測(cè)段提供依據(jù)，為ASR測(cè)試提供巖心定向資料；進(jìn)行深孔水壓致裂測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用地面/井下數(shù)據(jù)采集方式，對(duì)深孔水壓致裂測(cè)試系統(tǒng)的柔度影響以及其他相關(guān)問題進(jìn)行試驗(yàn)研究。

據(jù)介紹，李四光生前和1976年唐山地震后，在首都圈先后建立了數(shù)十個(gè)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)臺(tái)站。但目前仍在進(jìn)行觀測(cè)的臺(tái)站已很少，僅有昌平、張家口、懷來等臺(tái)站，且測(cè)量與監(jiān)測(cè)深度小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足首都圈地應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。為建立首都圈深孔地應(yīng)力測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，自2008年起，力學(xué)所先后在北京平谷、十三陵、西峰寺以及河北昌黎等活動(dòng)斷裂帶附近布置地應(yīng)力測(cè)量和監(jiān)測(cè)孔，并在鉆孔適宜深度安裝了地應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行現(xiàn)今地應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。平谷地應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臺(tái)站曾記錄了2011年3月11日日本地震及其前后地應(yīng)力大小和水位相對(duì)變化，獲得了大地震發(fā)生過程地應(yīng)力大小和水位變化數(shù)據(jù)，尤其是大地震發(fā)生的前兆應(yīng)力變化，為地震地質(zhì)分析提供了重要依據(jù)。

目前，現(xiàn)有的地應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)臺(tái)站已初步揭示首都圈北部地區(qū)地殼淺表層現(xiàn)今主應(yīng)力狀態(tài)隨深度的變化規(guī)律，并獲得了連續(xù)的地應(yīng)力大小相對(duì)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為首都圈地震地質(zhì)研究積累了寶貴資料。到明年，預(yù)計(jì)完成10個(gè)地應(yīng)力測(cè)量和監(jiān)測(cè)孔。

（來源：中國國土資源報(bào)，2012年3月12日）

贛西隊(duì)地勘院2011年鉆探進(jìn)尺首次突破32萬米

【本刊訊】在“十二五”開局第一年，贛西隊(duì)地勘院共完成鉆探進(jìn)尺321139.56m，創(chuàng)下了地勘院有史以來的最高記錄，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)悉，該院2011年年初預(yù)計(jì)鉆探工作量257444m，實(shí)際超額完成63695.56m。全年項(xiàng)目最高開動(dòng)鉆機(jī)142臺(tái)，進(jìn)尺超過年計(jì)劃257444m的124.7%，為2010年同期的268.4%。提交鐵礦石儲(chǔ)量2億噸，硫鐵礦石797萬噸，鉬金屬7609噸。

該院是一直堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以質(zhì)量安全為抓手，以科技創(chuàng)新為動(dòng)力，極大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。據(jù)了解，該院在生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了一年一個(gè)新臺(tái)階，鉆探進(jìn)尺從“十一五”初年度完成不到2萬米猛增到2011年的32萬多米，產(chǎn)值也由“十一五”初年度的1000多萬元增加到2011年超2億元，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。

鄂爾多斯盆地第一口陸相頁巖氣水平井完鉆

【本刊訊】2012年2月2日，我國重要含油氣盆地鄂爾多斯盆地第一口頁巖氣水平井——延頁平1井在陜西省延安市甘泉縣下寺灣完鉆，標(biāo)志著我國陸相頁巖氣勘探開發(fā)取得新進(jìn)展。

延頁平1井由延長石油集團(tuán)自主設(shè)計(jì)施工，于2011年11月22日開鉆，2012年2月2日完井。該井最大井深2344m，自1067m開始造斜，水平段達(dá)到605m，鉆井完成了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

深部探測(cè)專項(xiàng)中首個(gè)超過2000m深的鉆探工程完成

2012年4月5～6日，深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究專項(xiàng)辦公室組織專家在安徽省廬江縣對(duì)中國地質(zhì)科學(xué)院勘探所承擔(dān)的“重要異常的鉆探驗(yàn)證及金屬垂向分布規(guī)律研究”項(xiàng)目進(jìn)行了野外工作質(zhì)量檢查，并對(duì)廬樅礦集區(qū)劉屯ZK－01鉆探驗(yàn)證孔進(jìn)行了終孔驗(yàn)收。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人首先對(duì)該項(xiàng)目的進(jìn)展及成果進(jìn)行了綜合匯報(bào)，重點(diǎn)介紹了廬樅礦集區(qū)重要異常鉆探驗(yàn)證孔的選址、鉆探工程組織實(shí)施、測(cè)井工程實(shí)施及地質(zhì)編錄和測(cè)試工作等方面的工作。專家們?cè)谡J(rèn)真聽取了項(xiàng)目組的匯報(bào)，并審閱了項(xiàng)目組提交的原始資料、技術(shù)報(bào)告及相關(guān)報(bào)表后，還赴鉆孔現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的原始記錄、巖心進(jìn)行了抽查，并對(duì)巖心編錄與實(shí)物進(jìn)行對(duì)照檢查。專家組一致認(rèn)為該項(xiàng)目組提交的驗(yàn)收材料及技術(shù)資料齊全，內(nèi)容完整，符合驗(yàn)收要求，項(xiàng)目按照設(shè)計(jì)方案完成了合同規(guī)定的進(jìn)度任務(wù)。項(xiàng)目組對(duì)該項(xiàng)目的工作進(jìn)展和質(zhì)量表示滿意，高度評(píng)價(jià)了取得的工程技術(shù)及研究成果。

廬樅礦集區(qū)劉屯ZK－01鉆探驗(yàn)證孔是勘探所承擔(dān)的國土資源公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“重要異常鉆探驗(yàn)證及金屬垂向分布規(guī)律研究”的鉆探工程之一。該工程利用勘探所新研制的YDX－5型全液壓巖心鉆機(jī)、深孔繩索取心鉆桿及相關(guān)裝備及技術(shù)成果，在成礦學(xué)研究關(guān)鍵區(qū)域?qū)嵤┑?000m深孔巖心鉆探孔，獲取深部的地質(zhì)實(shí)物資料并開展井中綜合物探，為廬樅礦集區(qū)的成礦理論和探測(cè)技術(shù)研究提供實(shí)物資料和物性數(shù)據(jù)。工程于2011年8月16日開鉆，先后克服了地層破碎復(fù)雜、循環(huán)壓降高等一系列難題，完成了兩輪測(cè)井和套管下放工作，于2012年3月24日鉆達(dá)2012.35m，鉆孔最大頂角＜7°，全孔取心率達(dá)到了98.3%，順利完成了鉆探施工任務(wù)。

ZK－01重要異常驗(yàn)證孔是深部探測(cè)技術(shù)與試驗(yàn)研究專項(xiàng)中正在實(shí)施的多口鉆探施工中第一個(gè)鉆深超過2000m深的鉆探孔。

（來源：勘探所）

YZX98液動(dòng)錘成功應(yīng)用于汶川科鉆

【本刊訊】地層破碎和巖心堵塞一直是汶川科鉆施工中難以解決的技術(shù)難題。為了保證科學(xué)家更準(zhǔn)確的判斷、研究地震機(jī)理，要求破碎、松散地層的巖心保持良好原狀性，2012年1月4日，鉆井工程部于孔深2136m處開始使用勘探所研制的YZX98液動(dòng)錘，采用螺桿馬達(dá)、液動(dòng)錘、轉(zhuǎn)盤進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，鉆速較之前提高60%，且實(shí)現(xiàn)滿管提鉆。完鉆時(shí)，在更堅(jiān)硬、致密的地層條件下，鉆速較之前提高35%；平均回次進(jìn)尺較使用之前提高30%。該階段使用的一臺(tái)YZX98液動(dòng)錘共計(jì)入井155小時(shí)，無檢修連續(xù)使用時(shí)間長達(dá)141小時(shí)。與2005年在中國大陸科學(xué)鉆探工程應(yīng)用效果相比有了明顯的提高。

據(jù)悉，汶川地震斷裂帶科學(xué)鉆探工程2號(hào)孔（WFSD－2）是在龍門山斷裂帶旁側(cè)實(shí)施的4口科學(xué)群鉆中的其中一口科學(xué)鉆探孔，其主要實(shí)施目的是連續(xù)獲取500米以深孔段巖心，供地學(xué)研究地震斷裂發(fā)震機(jī)理，并在完鉆后下入探測(cè)儀器，建立長期觀測(cè)站。

2010年1月10日)