2000m全液壓巖心鉆探裝備示范工程成果摘要

項(xiàng)目鉆探示范鉆孔2009年8月1日正式開鉆，開孔口徑152mm，中間過渡口徑有122mm、97mm，終孔口徑為77mm。到2010年4月11日，順利鉆至2212.8m終孔深度，歷時(shí)240天，順利地完成了工程示范任務(wù)，達(dá)到了示范試驗(yàn)?zāi)康模瑫r(shí)創(chuàng)造和打破了國(guó)內(nèi)多項(xiàng)鉆探技術(shù)應(yīng)用深度紀(jì)錄。 項(xiàng)目的順利完成，大大提升了我國(guó)地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)整體水平，初步形成了具有中國(guó)特色和國(guó)際先進(jìn)水平的深部礦產(chǎn)資源鉆探技術(shù)體系，基本解決了我國(guó)深部礦產(chǎn)資源勘查中的關(guān)鍵鉆探技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了深孔硬巖巖心鉆探技術(shù)跨越式發(fā)展。

筒狀鉆頭和鉆具在孔底沿圓周環(huán)狀破碎巖石，在孔底中心部分保留一個(gè)柱狀的巖心，從孔內(nèi)取出巖心用以研究地質(zhì)和礦產(chǎn)的情況，故稱為巖心鉆探。最終的孔徑從33毫米到91毫米。巖心鉆探根據(jù)所使用的鉆頭不同，鉆進(jìn)方法有：金剛石鉆進(jìn)、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)和鉆粒鉆進(jìn)。巖心鉆探也可以液動(dòng)的沖擊器進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，仍然可以使用金剛石或硬質(zhì)合金耐沖擊的巖心鉆頭。在鉆進(jìn)上部覆蓋層不需取巖心時(shí)，也可以采用無巖心鉆進(jìn)方法，用刮刀鉆頭、矛式硬合金鉆頭、牙輪鉆頭鉆進(jìn) 。

本項(xiàng)目在調(diào)研和總結(jié)國(guó)內(nèi)外地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，要結(jié)合現(xiàn)階段地質(zhì)巖心鉆探工作實(shí)際，制定《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》，其預(yù)期成果為《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》及編制說明。據(jù)此，本課題將地質(zhì)勘查行業(yè)的國(guó)情特點(diǎn)和國(guó)外先進(jìn)的金剛石巖心鉆探技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，并取得了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新性成果，如深孔復(fù)雜地層綜合鉆探技術(shù)、高源缺水地區(qū)快速鉆探技術(shù)、吸納新型全液壓鉆機(jī)技術(shù)等最新成果，科學(xué)合理地體現(xiàn)在新的規(guī)范規(guī)程中。規(guī)程認(rèn)真總結(jié)了半個(gè)世紀(jì)以來國(guó)內(nèi)各地勘部門積累的豐富經(jīng)驗(yàn)并汲取各相關(guān)部門最新巖心鉆探技術(shù)成果，對(duì)規(guī)范我國(guó)地質(zhì)巖心鉆探工作，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步具有重要意義?！兑?guī)程》首次統(tǒng)一了鉆孔公稱口徑，為鉆探方法轉(zhuǎn)換及鉆具標(biāo)準(zhǔn)的修訂奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)一步充實(shí)了金剛石鉆進(jìn)、繩索取心鉆進(jìn)內(nèi)容，新增了沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、定向鉆進(jìn)等技術(shù)規(guī)定，在安全生產(chǎn)和健康環(huán)保方面借鑒了國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和石油鉆井先進(jìn)技術(shù)成果，并使其上升到地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程規(guī)范的高度?！兑?guī)程》注意了與有關(guān)行業(yè)規(guī)程的協(xié)調(diào)性，編制工作程序和成果表達(dá)形式符合標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則及相關(guān)規(guī)定，格式、表述、符號(hào)符合要求。同時(shí)，本《規(guī)程》已由中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部于2010年11月11日發(fā)布，于2010年12月31日實(shí)施。 2100433B

金剛石繩索取心技術(shù)

繩索取心(WL)鉆探技術(shù)被稱為鉆探技術(shù)第一次革命，已有近60年的推廣應(yīng)用歷史。在全球地質(zhì)找礦鉆探施工中是應(yīng)用最廣泛、綜合地質(zhì)效果最佳的鉆探技術(shù)。 自上世紀(jì)70年代中期我國(guó)開始推廣應(yīng)用，但在應(yīng)用廣度和深度上與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術(shù)完成的巖心鉆探工作量仍不足全部固體礦產(chǎn)巖心鉆探工作量的30%。國(guó)產(chǎn)繩索取心鉆具存在材質(zhì)不佳、加工質(zhì)量差、易折斷和脫扣等問題，不能滿足1000米以深鉆孔的需要。而深部找礦一般采用的替代方案是使用內(nèi)徑可以通過繩索取心鉆具內(nèi)管的普通鉆桿來完成鉆孔取心作業(yè)，這就在完成取心作業(yè)的同時(shí)增大了鉆孔工作量。例如Φ89mm鉆桿 Φ75mm型繩索取心鉆具 Φ94mm鉆頭的鉆具組合。

金剛石鉆頭的使用壽命是限制金剛石繩索取心技術(shù)應(yīng)用于深部找礦的另一個(gè)原因。自上世紀(jì)60年代開始研究，70年代開始推廣金剛石鉆探技術(shù)以來，我國(guó)金剛石鉆頭制造水平有了很大提高，但是其使用效果與國(guó)外仍存在較大差距。雖然在金剛石超硬復(fù)合材料方面進(jìn)行了大規(guī)模的攻關(guān)研究，制造了一些聚晶、復(fù)合片產(chǎn)品，但其性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上國(guó)際水平。這就使得國(guó)內(nèi)金剛石鉆頭鉆進(jìn)壽命短、效率偏低。據(jù)調(diào)查，我國(guó)的金剛石鉆頭壽命在硬巖地層還不足40米 。

液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)

勘探技術(shù)研究所于上世紀(jì)60年代開始此項(xiàng)技術(shù)的研究，經(jīng)過幾十年的開發(fā)、改進(jìn)，已經(jīng)形成不同用途、多種規(guī)格的系列液動(dòng)沖擊器。特別是YZX127型液動(dòng)潛孔錘在2006年完工的中國(guó)大陸科鉆一井施工中創(chuàng)下了總進(jìn)尺4038.88m、平均小時(shí)效率1.13m、平均回次長(zhǎng)度6.31m的好成績(jī)。但是在普通鉆探生產(chǎn)條件下，由于泥漿固控系統(tǒng)還停留在傳統(tǒng)的泥漿池加循環(huán)槽讓巖粉自然沉淀的水平，在鉆進(jìn)過程中泥漿固相含量較高，導(dǎo)致液動(dòng)潛孔錘內(nèi)的零件頻繁卡死，工作壽命大幅度降低，從而導(dǎo)致提鉆頻繁。在推廣過程中，其優(yōu)點(diǎn)雖為大家所認(rèn)識(shí)和接受，但是實(shí)際應(yīng)用卻較少。

空氣泡沫鉆探技術(shù)

該技術(shù)是原地礦部“七五”和“八五”期間的重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，由勘探技術(shù)研究所、長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院和甘肅地礦局等科研院所、高校和相關(guān)生產(chǎn)單位聯(lián)合完成。經(jīng)過不同環(huán)境條件及機(jī)具試驗(yàn)研究總結(jié)了一套比較成熟的泡沫工藝和鉆進(jìn)規(guī)程。由于其后正值地質(zhì)鉆探工作量銳減，而此技術(shù)在初期投資、能耗和后期泡沫劑回收方面的費(fèi)用都比普通鉆進(jìn)技術(shù)高，因此其推廣應(yīng)用處于停滯狀態(tài) 。2100433B