徐 強(qiáng)

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局 321 地質(zhì)隊(duì)，安徽 銅陵 244100）

地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)至今為止已經(jīng)發(fā)展了100多年，目前世界各國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究也從未停止。隨著地質(zhì)勘探技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)于資源勘測(cè)的精確程度也起到極大的幫助，同時(shí)有力地緩解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)資源所面臨的短缺和不平衡的問題。

1 地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)發(fā)展概述

1.1 國(guó)內(nèi)外地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)的發(fā)展沿革

這項(xiàng)技術(shù)是鉆探技術(shù)中十分重要的手段，在具體的使用過程中，可以通過鉆孔獲得地表不同深度的樣品，然后拿到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專業(yè)分析就可以獲得樣品中的具體資源含量，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)鉆探即可大面積獲得資源。該技術(shù)隨著鉆頭材料的不斷變化也取得了一定的進(jìn)步，例如天然金剛石在18世紀(jì)中期就逐步應(yīng)用到該技術(shù)中，同時(shí)相應(yīng)的電動(dòng)轉(zhuǎn)盤機(jī)也取代了人力驅(qū)動(dòng)。隨著鉆探技術(shù)的不斷升級(jí)和進(jìn)步，機(jī)械化的鉆探設(shè)備逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化和智能化。我國(guó)在清朝末年第1次引進(jìn)了該設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)，但由于當(dāng)時(shí)的時(shí)代背景相對(duì)混亂，在工業(yè)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化方面進(jìn)步相對(duì)比較有限。新中國(guó)建立以后，該技術(shù)和設(shè)備所使用的核心零部件都依賴進(jìn)口，每一次作業(yè)的生產(chǎn)成本都相對(duì)較高，所以我國(guó)的科研工作者還是大力的引進(jìn)和學(xué)習(xí)，并將其國(guó)產(chǎn)化我國(guó)目前的整個(gè)鉆探行業(yè)相比于從前已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，但仍然相對(duì)于西方歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有著較大的進(jìn)步空間，需要廣大科研工作者不斷學(xué)習(xí)和鉆研[1-3]。

1.2 當(dāng)前主要的地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)

立軸式巖心鉆探設(shè)備和全液壓動(dòng)力狀態(tài)設(shè)備是我國(guó)最早引進(jìn)的地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備，這兩種設(shè)備和相關(guān)的技術(shù)目前已經(jīng)基本國(guó)產(chǎn)化，該技術(shù)在資源鉆探中受到了當(dāng)時(shí)存在條件的限制，而沒有得到十分廣泛的應(yīng)用。

全液壓動(dòng)力鉆探技術(shù)近些年來受到了人們的關(guān)注，并且隨著液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷完善及元件的質(zhì)量不斷提高，越來越多的技術(shù)人員青睞于該技術(shù)，但該技術(shù)在我國(guó)發(fā)展相對(duì)比較緩慢，主要是由于我國(guó)的液壓元器件的生產(chǎn)質(zhì)量相對(duì)一般。但近些年來，我國(guó)相關(guān)的制造業(yè)和地質(zhì)勘查領(lǐng)域的不斷發(fā)展，使得我國(guó)的相關(guān)制造企業(yè)也逐步針對(duì)全液壓動(dòng)力鉆探設(shè)備和技術(shù)的研發(fā)力度逐步增強(qiáng)，掀起了全新一輪的發(fā)展浪潮。而近些年來的多功能鉆探技術(shù)也逐步地走入了人們的視野中，例如英國(guó)所生產(chǎn)的英式鉆機(jī)，德國(guó)生產(chǎn)的hrs系列鉆探工具都可以自動(dòng)化作業(yè)，在資源的勘探過程中發(fā)揮了重要的作用。

圖1 地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備

2 地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)在資源勘探中的應(yīng)用

2.1 繩索取心鉆探技術(shù)在資源勘探中的應(yīng)用。

該技術(shù)是我國(guó)最為常見的資源鉆探和生產(chǎn)過程中所使用的技術(shù)之一，該技術(shù)所使用的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，可以大大降低人力資源所消耗的費(fèi)用，但投入的作業(yè)成本相對(duì)較高，設(shè)備也相對(duì)比較昂貴。在鉆探過程中，技術(shù)人員可以通過調(diào)節(jié)鉆進(jìn)的參數(shù)，例如鉆探的速度和進(jìn)給量來試探作業(yè)。在鉆探過程中鉆頭的轉(zhuǎn)速控制是十分重要的，如果控制不當(dāng)很可能是鉆頭受到不可逆的傷害，導(dǎo)致維修成本變得十分高昂。一般情況下，鉆頭的圓周線速度控制在每秒1.5～3.2米之間相對(duì)較好，同時(shí)小直徑的鉆頭一般情況下適合采用高轉(zhuǎn)速進(jìn)行作業(yè)，而大直徑的鉆頭可以采用低轉(zhuǎn)速進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來針對(duì)性的設(shè)計(jì)鉆孔結(jié)構(gòu)，盡可能地避免重復(fù)鉆孔所需要的時(shí)間和程序，充分的保證作業(yè)效率。

在選擇沖洗液的時(shí)候，可以選擇低固相沖洗液和無固相沖洗液。其中，相對(duì)于低固相沖洗液來說，五固相沖洗液的浮懸能力相對(duì)較強(qiáng)，可以在鉆井壁上形成一層較強(qiáng)的薄膜，起到潤(rùn)滑和降低阻力的作用，同時(shí)也可以起到保護(hù)井壁的效果。除此之外，報(bào)信裝置也可以影響繩索取芯鉆探技術(shù)的正常使用，該裝置的主要工作原理是將一個(gè)頂部帶有壓力表的緩沖管安裝到進(jìn)水管上，隨時(shí)讀取孔內(nèi)的作業(yè)情況，一般情況下，壓力上升0.5-1.0兆帕就說明管內(nèi)的總成基本到位，可以正常調(diào)整設(shè)備準(zhǔn)備作業(yè)，在具體的作業(yè)過程中，如果巖心滿管或堵塞，很可能造成壓力的異常升高，甚至造成設(shè)備不可逆的損傷，所以在這種情況下要防燒鉆事故。

2.2 連續(xù)反循環(huán)鉆探技術(shù)在資源勘探中的應(yīng)用。

該技術(shù)是目前比較先進(jìn)的技術(shù)，但是這一技術(shù)在我國(guó)目前的應(yīng)用仍然處于起始階段，具體的應(yīng)用原理是通過某種介質(zhì)壓入到兩個(gè)套筒之間，起到潤(rùn)滑作用，這是鉆桿的內(nèi)外之間形成一定的空隙或處于潤(rùn)滑狀態(tài)，從而使其實(shí)現(xiàn)反復(fù)循環(huán)的效果，在循環(huán)過程中產(chǎn)生的阻力可以實(shí)現(xiàn)鉆具的取樣和打孔操作，這樣可以一定程度上減少空隙的截面。除此之外，也可以將繩索取心鉆探技術(shù)和該技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合使用，來提高一線施工時(shí)的作業(yè)效率。

3 地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)的未來發(fā)展展望

3.1 巖心鉆探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著人類消耗資源越來越多，自然界所存在的資源也越來越少，使得全球的化石能源在日益的緊張，為了避免能源短缺，鉆探技術(shù)的研發(fā)，必須引起學(xué)術(shù)界和企業(yè)的廣泛重視，從而不斷提高鉆探的能力和水平，提高資源的開采效率和使用效率。除此之外，針對(duì)地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)對(duì)研發(fā)方向不僅僅應(yīng)當(dāng)局限在一些淺層的資源，同時(shí)還要向深層資源的開發(fā)方向發(fā)展，更加充分地利用全部的資源，而不僅僅是一開采的資源。

3.2 技術(shù)推廣的注意事項(xiàng)

在使用地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)及推廣過程中，要圍繞如下幾方面展開工作：首先對(duì)于相關(guān)企業(yè)和科研院校的研發(fā)人員，必須要給予足夠的物質(zhì)支持，調(diào)動(dòng)工作人員的主觀能動(dòng)性，由于我國(guó)從事鉆探技術(shù)的研發(fā)人員總量相對(duì)較少，所以還要培養(yǎng)一大批后備人才進(jìn)入該行業(yè)。在資源開采過程中所涉及到的基礎(chǔ)性研究項(xiàng)目，可以由企業(yè)聯(lián)合高校進(jìn)行攻關(guān)，克服技術(shù)上的薄弱環(huán)節(jié)；其次，還要加強(qiáng)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作，在設(shè)備使用過程中，所涉及到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)要及時(shí)為科研部門傳輸，同時(shí)將其納入資源的服務(wù)系統(tǒng)中；最后，要加強(qiáng)評(píng)選活動(dòng)的開展力度，充分地調(diào)動(dòng)起物業(yè)人員的主觀能動(dòng)性，提高單位時(shí)間內(nèi)的作業(yè)產(chǎn)出。

3.3 在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

由于地質(zhì)巖心技術(shù)在資源勘探過程中所起到的重要作用，我國(guó)的政府部門及相關(guān)從業(yè)人員非常注重該技術(shù)的研發(fā)力度，并且在一定程度上也取得了進(jìn)展，尤其是在鉆機(jī)、鉆頭和相關(guān)工具的研發(fā)方面，近些年來進(jìn)步十分迅猛，但是在大型的工程機(jī)械設(shè)備的研發(fā)效果方面不理想，所以在今后的地質(zhì)鉆探設(shè)備的研發(fā)方面，在設(shè)備應(yīng)用過程中不斷積累社會(huì)的歷史數(shù)據(jù)，從而為我國(guó)鉆探事業(yè)的研發(fā)提供堅(jiān)實(shí)的支持，對(duì)于資源的開采渠道的研究力度也要不斷加大，例如開采頁巖油、頁巖氣等能源，這與解決能源短缺有著重要的作用。同時(shí)，海洋資源的利用效也尤為重要。由于海洋中蘊(yùn)含著豐富的資源，與之相應(yīng)的鉆探技術(shù)發(fā)展也要同步配套進(jìn)步，使工程機(jī)械設(shè)備盡可能的滿足海洋的惡劣環(huán)境，在鉆探過程中，設(shè)備在陸地上所積累的歷史經(jīng)驗(yàn)，也要不斷的應(yīng)用到海洋鉆探過程中[4,5]。

4 結(jié)語

綜上所述，世界各國(guó)的資源需求量隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步在不斷提高，當(dāng)前全球能源日益緊張的大背景下，其勘探工作受到了人們的廣泛重視。而且新鉆探技術(shù)憑借著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)為資源的勘探工作提供了重要的支持，但我國(guó)的鉆探技術(shù)與西方歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍然存在著一定的進(jìn)步空間。因此，我國(guó)應(yīng)大力發(fā)展地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)，特別是提高深層、深海資源鉆探能力，以進(jìn)一步提升我國(guó)資源開發(fā)水平，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康持續(xù)發(fā)展。