空氣鉆探空氣鉆探分類

在空氣鉆探時地層中的水常滲入鉆孔，可根據(jù)鉆孔地層具體條件，分別不同的空氣鉆探方式。

空氣鉆探干空氣鉆探

干空氣鉆探用純空氣作為循環(huán)介質，主要適用于完全干涸無水地層，或干空氣氣流能吸收滲入井內(nèi)的少量水的基巖地層、不含水的覆蓋層和嚴重漏失地層等。干空氣鉆探時，返回地面的巖屑稱為一股粉塵時鉆進效果最好，其經(jīng)濟效果也是最好的，所以干空氣鉆探又成粉塵鉆探。干空氣鉆探的特點是鉆進速度快，鉆頭壽命長，對井壁和巖心無污染，取樣及時準確。但在潮濕地層鉆進時，很容易在粗徑鉆具上方形成“泥環(huán)”，嚴重時甚至會阻隔氣流，不能繼續(xù)進行鉆探。

干空氣鉆探空氣氣流的上返流速在20世紀50年代確定為15.24m/s為空氣上返速度標準值，隨著科學技術的進步，空氣鉆探的上返流速有的已達20~30m/s。

干空氣鉆探所用鉆具與液體循環(huán)鉆基本一致，可以是硬質合金鉆進，金剛石鉆進、也可以是剛粒鉆進、牙輪鉆頭鉆進；可以取心鉆進，也可以全面鉆進。

空氣鉆探泡沫鉆探

在空氣流中壓入一定量的化學起泡劑,使介質在循環(huán)中產(chǎn)生大量的穩(wěn)定性泡沫，形成用泡沫流體沖洗鉆孔。泡沫兼?zhèn)錃庖簝上嗔黧w的良好性能，對巖粉糊包鉆頭、泥堵或巖粉結固等有稀釋、解阻作用。鉆探時所需風量小，上返速度也低，但其循環(huán)壓力較純空氣鉆探為高，注入方法最好用變量泵。

泡沫鉆探時除需有灌注系統(tǒng)外，其他工藝方法和干空氣鉆探相同。

空氣鉆探泡沫泥漿和充氣泥漿鉆探

在充氣鉆探的空氣氣流中，注入發(fā)泡劑的同時，注入一定量的經(jīng)過處理的優(yōu)質泥漿（泥漿中的粘土對泡沫具有穩(wěn)定作用），泥漿與泡沫在流動過程中形成泡沫泥漿。泡沫泥漿具有泡沫和泥漿的特性，即密度小、懸浮能力強且能在井壁上形成堅韌的泥皮，適用于漏失、易塌，以及不穩(wěn)定地層鉆探。

充氣泥漿是在泥漿循環(huán)系統(tǒng)中加入發(fā)泡劑，形成低密度的充氣泥漿（也可以將壓縮空氣和泥漿同時通過鉆桿送入井底）。充氣泥漿的密度能在較大范圍內(nèi)調(diào)整，減少液柱的靜壓水頭，實現(xiàn)對地層的壓力平衡鉆進，減少和避免沖洗液介質的漏失，同時泥漿又能起到更好的護壁作用。充氣泥漿的相對密度受到泥漿工作泵的限制，一般不能低于0.8，再低就會導致泥漿泵因“氣塞”而停止工作。

空氣鉆探氣動潛孔錘鉆探

又稱氣動孔底沖擊回轉鉆探，這種鉆探方法，壓縮空氣既被利用作為沖洗介質又作為氣動能量。在鉆頭與鉆桿間，連接一個風動潛孔錘，借以把通過鉆桿輸入的壓縮空氣的能量轉化為機械沖擊能，并用活塞沖擊鉆頭實現(xiàn)孔底沖擊碎巖的一種工藝，其回轉仍靠鉆桿驅動，鉆桿又為鉆機所驅動。特點是沖擊功能大、回轉速度低、軸向鉆頭壓力低、碎巖效率高、鉆頭使用壽命長，適合鉆探中硬以上巖層，與一般回轉鉆進相比，可提高鉆速5～10倍,一個球齒潛孔錘鉆頭可鉆石灰?guī)r2000余米。主要用于鉆基巖水井和有關工程孔等，在多年厚凍結層分布廣的地區(qū)及無水沙漠和高山地區(qū)也常能得到很好的技術經(jīng)濟效果。

用壓縮空氣作為鉆孔沖洗介質或同時又作為孔底碎巖的能量的一種鉆探方法。在一定條件下，可以代替清水或泥漿鉆探，因此又稱“無水鉆探”。壓縮空氣由空氣壓縮機供給，因此空氣鉆探的實施就是在原有鉆探設備的基礎上，再配備具有一定性能的空氣壓縮機即可進行?？諝忏@探主要是靠空氣有足夠的上返風速來排除巖粉，所以合理選用壓縮空氣的壓力、排量和上返風速等參數(shù)是保證正常鉆探的主要技術措施，地質鉆探一般上返風速不應低于15米/秒。

把空氣作為鉆孔沖洗介質使用，大約始于20世紀30年代,起初用于嚴重缺水地區(qū)鉆探石油,以后逐步擴展到水文地質、地熱、工程地質、巖心鉆探等領域?？諝獠粌H取之不盡、并具有可壓縮性、與清水和泥漿比較空氣是一種低密度沖洗介質，能有效地鉆進低壓油、氣、水層、地熱層,因而能保護這些儲層不至被損壞(壓裂、壓走、封堵等)以及造成嚴重漏失，同時它還有助于提高鉆速和鉆頭壽命。

空氣鉆進技術包括循環(huán)介質、循環(huán)方式、碎巖方法和應用領域的多工藝空氣鉆進技術體系。其主要特點如下：低密度介質有利于提高碎巖速度；能有效冷卻鉆頭、清除巖屑和快速判層；能在不穩(wěn)定地層中保護孔壁和少污染環(huán)境；有利于保護含水層和低壓油氣層并提高產(chǎn)出率；特別有利于在干旱缺水地區(qū)和嚴寒、凍結層施工；亦利于忌用液體循環(huán)的抗滑錨固孔和露天礦爆破孔施工；空氣潛孔錘鉆進能大幅度提高硬巖鉆孔速度；氣舉反循環(huán)鉆進能實現(xiàn)2～3m以上大直徑井孔和超過2000m深井施工。

在鉆探工程中，主要應用機械方法破碎巖石，根據(jù)外力作用的性質和方式，可分為沖擊鉆探、回轉鉆探、沖擊回轉鉆探、振動鉆探和噴鉆探等。

若按鉆探時所用切削工具不同可分為硬質合金鉆探、金剛石鉆探和鋼粒鉆探；

按鉆探時所用沖洗液和循環(huán)方式可分為清水鉆探、泥漿鉆探、空氣鉆探、正循環(huán)鉆探、反循環(huán)鉆探等；

按鉆探區(qū)域不同可分為陸地鉆探、水域鉆探、極地鉆探、月面鉆探等；

按鉆探目的和作用不同可分為固體礦產(chǎn)鉆探、水文地質鉆探、工程地質鉆探、砂礦床鉆探、地熱鉆探、石油天然氣鉆探、科學（超深孔）鉆探和地表取樣鉆探等。

此外，一些效率高的鉆探方法如熱力法（如火焰噴射鉆、高頻電流鉆、微波鉆）、熔融法（如電熱鉆、等離子鉆、激光鉆等）、化學方法（利用化學反應破碎巖石）等，由于技術難度大、成本高還未推廣應用。

發(fā)明涉及一種用一鉆探設備進行的鉆探方法，用一種鉆探設備進行的鉆探方法，該鉆探設備有一鉆探裝置，創(chuàng)始于中國的一種古老的鉆井方法，于11世紀傳入西方。

是指向地下鉆孔破碎孔底巖石的方法及鉆進工藝的總稱。為了滿足不同的鉆探目的，要求采用不同的技術裝備和工藝，從而形成各種不同的鉆探方法。

深海鉆探計劃（DeepSeaDrillingProgram，DSDP）是1968年至1983年期間實施的一項海洋鉆探計劃，其目的是在世界大洋打大量不太深的鉆井，采集沉積巖心，取得洋底地殼上層的資料。

鉆探歷史

1964年5月，邁阿密大學海洋科學研究所、哥倫比亞大學拉蒙特－多爾蒂地球觀測所、加利福尼亞大學斯克里普斯海洋研究所及伍茲霍爾海洋研究所聯(lián)合組成了地球深部取樣海洋研究機構聯(lián)合體（Joint Oceangraphic Institutions Deep Earth Sampling，JOIDES)，不久華盛頓大學加入聯(lián)合體。1965年，JOIDES 在美國佛羅里達半島東海岸鉆了14口井，取得了一些很有價值的成果。1966年6月24日，美國國家科學基金會指定加利福尼亞大學斯克里普斯海洋研究所為 JOIDES 的操作單位，與之簽訂協(xié)議，由基金會提供1260萬美元實施深海鉆探計劃，以取代耗資不菲的莫霍計劃。1968年，深海鉆探計劃的專用鉆探船，由環(huán)球海洋鉆探公司建造的“格羅瑪·挑戰(zhàn)者號”建成下水并交付使用。

鉆探實施過程

在1968年至1983年的15年里，“格羅瑪·挑戰(zhàn)者號”完成了96個鉆探航次，總里程超過60×10公里，在624個鉆位上鉆探了1092個深海鉆孔，采集深海巖心總長超過97公里，采集范圍覆蓋了除北冰洋之外的全球各大洋。隨著第一階段（1-9航次）、第二階段（10-25航次）和第三階段（26-44航次）的順利展開，1975年，蘇聯(lián)、聯(lián)邦德國、英國、日本等國也加入了該項計劃，深海鉆探計劃進入了大洋鉆探的國際協(xié)作階段（International Phase of Ocean Drilling，IPOD）。1983年11月，“格羅瑪·挑戰(zhàn)者號”退役，接替它的是更加先進的“喬迪斯·決心號”，深海鉆探計劃也隨之改稱為大洋鉆探計劃。

一個主要的技術進步是在鉆孔后擴大使用孔。鉆探期間和之后進行了地球物理和地球化學測量，偶爾在孔中安裝了長期的地震監(jiān)測裝置。這擴大了對板塊構造涉及的動態(tài)過程的理解。另一項技術進步涉及1979年引進液壓活塞芯（HPC），允許恢復幾乎未受干擾的沉積物核心。這大大增強了科學家研究古代海洋環(huán)境的能力。

鉆探成果

深海鉆探計劃最重要的成果就是驗證了海底擴張學說和板塊構造學說。此外還還根據(jù)海底鉆探所取得巖心，重建了大西洋的海底擴張歷史，提出距今約9000萬年前，南極洲與澳洲、南美洲先后脫離，逐步形成了大西洋。還證明了印度板塊曾以超過10cm/a的速度向北漂移，在近6500萬年移動了4500km。