深部钻探（范文大全）

第一篇：深部钻探

深部钻探特点

1.深部钻探技术目的意义

我国矿产资源分布广泛，从目前矿产资源勘查开发利用情况来看，我国矿产资源探明程度仅为 1/3 左右，在地质找矿方面还有相当大的潜力。为了延长矿山服务年限，在有资源潜力和市场需求的老矿山周边或深部开展深部找矿工作就显得意义重大，此外，最新的成矿理论都表明在我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。在深部找矿过程中，除了利用更成熟的地质理论和更先进的物化探方法、遥感技术等新探测技术外，最终还需要使用钻掘（探）技术来取芯取样，证实推断和探测的正确性。这种深度的资源勘查钻探工作对钻探取芯取样质量、钻探速度、施工成本、环境保护、安全防护等方面都提出了更高的要求。深部岩心钻探的特点是施工周期长，孔壁稳定性较差，而且随着钻进的延续，取心及起下钻次数增加使钻孔稳定性更差，极易发生孔内事故；频繁提下钻，会加剧钻杆等损伤。钻探取芯的关键技术是钻探设备、器具和工艺方法，它们不仅对钻探效率、施工成本、取芯质量及环境保护等方面有重要影响，而且对缩短整个勘探周期、加快开发利用步伐有着直接的意义。

2.深部钻探的特点

（1）深孔岩心钻探与浅孔不同，施工周期长，孔壁稳定性差。在裸眼钻进中，开孔的一段时间内，裸露地层在泥浆护壁的作用下孔壁是相对稳定的，随着钻进的延续，孔壁裸露时间长，长时间的泥浆失水使孔壁岩层吸水膨胀，孔壁失稳；并且，深孔岩心钻探，取心和起下钻具时间剧增，因受长时间升降钻具引起的抽吸和压力激动作用，导致孔壁稳定性更差，极易发生塌孔、掉块，甚至出现埋钻和卡钻等孔内事故。

（2）随着钻孔的延深，钻具重量、升降钻具次数和时间的增加，都加剧了孔壁拉槽现象的发生。同时，孔内预见性增加，复杂地层钻进的风险几率大幅提高，如出现地层破碎、孔内漏水、坍塌等，迫使进行复杂地层的护壁堵漏，甚至采取多次扩孔、下入多级孔内套管。（3）无岩心钻进工作量增加。深部找矿勘探的目的层多在深部，一般设计为全取心孔段，上部第四系复盖层和非含矿地层因地质情况已经基本查明多为无心钻进，所以，对于深部勘探钻孔将大量增加无心钻进工作量。

3.深部钻探关键技术

（一）金刚石绳索取心技术

绳索取心钻探技术在全球地质找矿钻探施工中是应用最广泛、综合地质效果最佳的钻探技术。自 20 世纪 70年代中期我国开始推广应用，但在应用广度和深度上与国外发达国家相比存在较大差距，利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足 1000m 深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。金刚石钻头的使用寿命是限制金刚石绳索取心技术应用于深部找矿的另一个原因。自 20 世纪 60 年代开始研究，70 年代开始推广金刚石钻探技术以来，我国金刚石钻头制造水平有了很大提高，但是其使用效果与国外仍存在较大差距。虽然在金刚石超硬复合材料方面进行了大规模的攻关研究，制造了一些聚晶、复合片产品，但其性能也远远赶不上国际水平。这就使得国内金刚石钻头钻进寿命短、效率偏低。据调查，我国的金刚石钻头寿命在硬岩地层还不足 40m。

（二）反循环连续取样（心）钻探技术

反循环连续取样（心）钻探技术采用压缩空气作为循环介质，利用双壁钻杆以冲击回转全面碎岩和连续岩屑作为地质样品的方式钻探施工，随着钻进的不断进行，岩屑被高速气流 连续地经双壁钻杆的中心携带至地表，并按照顺序将岩屑收集起来作为地质化验分析的地质样品。国内外大量的钻探施工经验证明，采用该法获取的地质样品不仅完全能达到确定矿体埋藏深度、矿体厚度、品位等物化参数的基本要求，而且其钻探施工速度要比传统的取柱状 岩心施工速度提高 5 ～ 10 倍，施工成本也将大大降低。根据2006 年有关统计资料，反循环连续取样（心）钻探技术在澳大利亚完成钻探工作量的比例超过 80%。我国在 20 世纪 80 年代中期曾开展了该项技术的研究并进行推广应用，但由于地质上是以岩屑代替传统的柱状岩心，且需使用特殊的双壁钻杆，所以推广应用受到较大阻力。

（三）高精度受控定向钻探技术及岩心定向技术

受控定向钻探技术是一种可以使钻孔轨迹按照预定方向前进的特殊钻探技术，该项钻探技术还可以实现在一个主孔内钻进多个分支孔的羽状钻孔。在普通钻孔难以到达的勘探部位和坑道内以及陡斜矿体的勘探中，利用高精度受控定向（取心）钻探技术可以明显减少钻探工作量和施工费用。由于地质岩心直径较小，地质钻探取心对这项技术关注热度不够。受控定向钻探技术是深孔施工单位必备的手段，是施工的保证，是处理孔内事故的方法。深孔施工控制孔斜是重中之重，如何根据地质地层设计好防斜措施，减小孔斜和孔斜的变化率。

4.深部钻探工艺问题

1.深孔钻探对钻机钻具的要求

（1）立轴式钻机、动力头式钻机的合理选择及配套钻塔、大泵量泥浆泵。

（2）钻杆必须具备能钻达设计深度所需要的强度，应研制管壁增厚、抗冲击性强，耐磨蚀的轻合金钻杆(如铝钦合金、铝镁合金)，提高接头强度，有效密封防漏。

（2）钻进时间长，钻孔深，需要提高钻杆耐磨性，钻杆与多套绳索取心钻具的合理使用.（4）深孔中定向钻进与纠斜中井下动力钻具的耐磨性及工作稳定性。2.超深孔对冲洗液的特殊要求

深孔的冲洗液是在高温、高压状态下进行工作的，按一般地温梯度推算，2000米孔底温度一般在60一80℃，高温将促使泥浆中的粘土分散性增高，泥浆发生增稠现象，甚至完全丧失流动性。高温能加速有机化学处理剂的氧化和高分子裂解断链，使处理剂失去作用.引起泥浆失水量的显著上升或流动性遭到破坏。高温还会加剧泥浆被可溶性盐类的污染。一般认为：高压对冲洗液液相化学变化和水基泥浆性能的影响不大。对超深孔冲洗液抗高温处理剂的基本要求是：热稳定性好，亲水性强，有较强吸附基。金刚石钻进超深孔尽可能使用抗高温的乳化冲洗液为好。3.深孔防斜

深孔的防斜是应引起特别严密重视的技术问题，在浅至中深孔段尤应注意。安装底座的水平度，转盘中心与立轴的垂直度，定向管的垂直度、笔直性、同心度、套管的笔直性等都应严格控制。钻具与孔壁间隙较大，超过级配要求时均应力争在钻杆、岩心管接头等处加扶正器或稳定器。浅至中深孔段还应考虑使用钻挺。防止深孔超深孔弯曲主要措施如下：

（1）提高钻具在运动状态下的稳定性，其主要措施为：采用满眼钻具，减少钻柱与孔壁之 间的环状间隙；采用刚性更好，强度更高的钻汗；采用特殊钻具稳定系统；使用涡轮钻，螺杆钻，核能钻等井底动力机。

（2）合理地选用钻头，主要措施有：钻头结构必须适应岩层物理力学性质；必须选用锐利的、自锐式的、长寿命钻头；采用特制防斜钻头。

（3）钻进工艺防斜要点，主要措施为：严格控制给进速度、限制机械钻速；严格控制钻压，注意钻压与转逮的配合。

深孔钻探装备

1.深孔钻机

钻机是实施深孔钻探的前提和必备条件，在深孔钻探中起着非常重要的作用。目前国内外地质找矿钻探钻机应用最多的主要有全液压动力头钻机和立轴钻机两种类型。立轴钻机采取机械传动、立轴回转、液压控制，主要优点为：传动效率较高，消耗功率低；提下钻辅助时间较短；处理事故能力较强；可靠性高，实用性强；维修方便，对操作技能要求较低；制造成本较低。立轴钻机主要缺点为：给进行程短(多为0．6m)，钻进中须频繁停车倒杆；工作平稳性较差；转速分挡控制，不能无级变速； 加杆繁琐，钻具须提离孔底；不易实现斜孔钻进；搬迁、安装时间较长。动力头钻机采取液压传动、动力头回转、液压控制，主要优点为：给进行程长，可平稳连续给进；无级变速，工作平稳；易于实现斜孔钻进；加接钻杆方便，钻具不提离孔底；钻进工艺适应性好；搬迁、安装方便；操作控制集中、方便，易于实现远程遥控及自动化控制。动力头钻机的主要缺点：提下钻辅助时间长；传动效率较低，功率消耗大；处理事故能力较差；液压系统密封件寿命较短；维修较复杂，费用高；制造成本高。目前国内部分深孔岩心钻机的主要型号、技术 参数见表

1、表2。

国外地质岩心钻探经验介绍，动力头钻机可减少设备安装导致的机械事故，同时提下钻具实现塔上无人操作，减少了高空作业的风险，施工安全性高。与立轴式钻机相比，全液压动力头钻机转速范围宽，可无级调速，同时深孔岩心钻机动力头通孔直径一般较大，能更好地满足不同钻进工艺方法的需要，如金刚石取心钻进、跟管钻进、反循环连续取心(取样)钻进、定向钻进等。全液压动力头钻机一般为模块化一体结构，多为履带自行，钻进场地占用小，钻机如使用桅杆、桅架，可方便地施工大斜度地面钻孔，立轴式钻机往往需要改进钻塔结构。全液压动力头钻机为自动化钻进、智能化钻进提供了良好的平台，钻进参数监测和控制更加便利。虽然一些设备制造企业在成熟的6档XY系列钻机基础上，放大钻机部件，提升钻进能力，推出了N规格口径钻深超过2000m的立轴岩心钻机，如XY-8B、XY-9型立轴式岩心钻机等，但是随着我国现代化程度的提高，动力头钻机的价格会逐渐下降，其相对立轴式钻机的比较优势会进一步增大，动力头钻机适宜的孔深范围会越来越大，所以说动力头钻机是我国地质岩心钻机的发展方向。

图1 XY-9型（4000m）立轴式岩心钻机（左）与HCR-8型（3000m）全液压动力头钻机（右）

表1 国内部分全液压动力头式深孔岩心钻机的主要技术参数

表2 国内部分立轴式深孔岩心钻机的主要技术参数

2.深孔泥浆泵

泥浆泵是深部地质钻探的主要配套设备。泥浆泵通过泥浆循环系统输送钻探冲洗液，实现润滑钻柱、冷却钻头、排除钻屑、护壁堵漏、孔底动力以及传递孔底监测信号等功能，确保钻探施工安全、高效。深部岩心钻探，一般开孔直径大，钻孔结构多级，钻具配套多样。同时，绳索取心钻探单回次钻进时间长，冲洗液循环压力损失大，其特殊的钻探工艺对泥浆泵提出了更加苛刻的技术要求。首先，深孔岩心钻探用泥浆泵应可无级或多级变速，流量调节范围大，泥浆压力高；第二，泥浆泵易损件寿命长，并可以快速更换，确保孔内安全；第三，流量、压力控制准确，可实时数字显示。以YWB－360/300/250 型泥浆泵(见图 2)为例，该系列泥浆泵采用了变量泵定量马达液压无级驱动，解决了 2000 m 地质岩心钻进过程中，不同钻进方法、不同口径对泥浆流量及压力的要求，达到为不同孔底动力钻具提供有效的泥浆动力的目的。通过示范工程试验，验证了该泥浆泵的先进性、适用性、经济性三者并重，采用大缸径、长行程、低冲次的设计理念增加了易损件的使用寿命。该泥浆泵具有以下主要特点：泥浆泵流量为 95 ～360 L/min、压力 45 ～15MPa，能够满足深孔多工艺钻进的需要； 柱塞外圆面热喷涂 Ni60 +20% 碳化钨并经磨削抛光，使用寿命增长；柱塞盘根选用“压不垮”结构设计，由丁腈橡胶与纯芳纶编织密封材料制作并相间排列组合；泥浆泵钻进时冲次低，压力小，大大提高了易损件的使用寿命；连杆小头轴瓦选用铜铝铁合金表面渗硅特殊硬化处理；连杆大头采用自制的带内外瓦并附有保持架的滚针轴承，以滚动轴承代替滑动轴承，温升较低；采用双马达串并联驱动泥浆泵，有效降低了功率损耗。

图2 YWB－360/300/250 型泥浆泵

3.深部钻探钻具 3.1铝合金钻杆

由于铝合金钻杆质量轻、力学性能好、耐腐蚀、与井壁摩阻小、弯曲时弯曲应力小、埋钻时处理事故简单，因此近年来轻质铝合金钻杆成了地质钻探尤其是深孔定向地质钻探关注的热点（见图3）。

铝合金钻杆柱的关键结构要素是铝钻杆与钢接头的连接问题。俄罗斯传统铝钻杆采用无止推面的三角形丝扣连接，而高可靠性铝钻杆的连接方式有 3 个特点：(1)采用梯形丝扣与接头连接；(2)铝钻杆设置了内支撑端面和锥形配合面；(3)通过高温装配工艺实现丝扣、配合面及支撑端面的过盈配合。在深井(尤其是斜井和水平井)钻进条件下，钻杆柱最容易发生疲劳破坏。而新型铝钻杆的锥形配合面及支撑端面可减轻丝扣的负担，明显提高接头的抗疲劳指标，比普通三角形螺纹提高抗疲劳强度 60%—80%。这类铝钻杆自 1993 年起已成功用于海洋深水钻井作业。铝合金钻杆的特点：

①与传统钻杆材料钢相比，铝合金具有宝贵的物理力学性能。铝合金的密度和弹性模量几乎是钢的 1/3，而比强度(断裂强度极限与密度之比)却是钢的 1.5～2 倍。铝合金钻杆质量轻，在钻机能力一定的条件下，用铝钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。

②铝合金在腐蚀环境中的稳定性非常好。它表面覆盖一层稳定的氧化膜阻止与环境的进一步反应，可用于任何浓度的硫化氢和二氧化碳环境，而且其抗腐蚀能力与温度无关。

③铝合金钻杆与井壁的磨阻小，可减轻起下钻的阻卡。铝钻杆的浮力系数比钢小得多，可节省 20%～25%的起下钻时间，并节省燃料。所以，铝合金钻杆用于 3000m 以深的钻井最有效。

④在相同井眼曲率下，铝合金钻杆的弯曲应力远小于钢钻杆，从而适用于钻斜井、曲率半径小的定向井和水平段长的水平井。

⑤铝合金钻杆具有和镍钴合金相似的无磁特性，方便随钻测量仪器的使用。

⑥铝合金钻柱对裸眼和套管的作用力减小，能有效地保护套管，适应裸眼段更长的井。铝合金钻杆内泥浆的流动阻力小，可提高钻头的水功率。

⑦使用钢钻杆时处理孔内钻杆事故常需要漫长的时间，甚至造成钻孔报废。而处理铝合金钻杆事故时，用一般牙轮钻头就可对井下铝合金钻具扫孔。

图3 铝合金钻杆（白色部分为铝合金）

3.2深孔金刚石钻头

深部岩心钻探通常采用绳索取心工艺，由于其辅助时间少、取心质量好、提下钻次数少且对地层干扰小等优势得到钻探工作者的广泛认可，但绳索取心钻探效率的体现主要取决于碎岩工具——金刚石钻头的切削效率和使用寿命，简单说来就是绳索取心钻头的工作寿命决定了绳索取心钻探的提钻间隔。如果钻头寿命不能保证实现较大的提钻间隔，绳索取心钻进的优越性就荡然无存，尽可能提高钻头寿命、减少提钻次数是提高绳索取心钻探效率的关键因素。目前，绳索取心金刚石钻头的工作寿命和切削效率问题比较突出，在很大程度上制约了绳索取心钻进工艺的发展和推进 3.2.1深孔金刚石钻头的特点：

⑴由于设备能力和钻探管材的限制，与浅孔钻探相比较，高转速更加受到限制，以磨削为主要特征的孕镶金刚石钻头的效率难以得到体现。

⑵压力控制精度降低： 由于孔深加大，钻孔也必然存在不同程度的弯曲，导致钻杆柱在回转中与孔壁的接触面积大幅度增加而消耗一定的钻压，同时还因无法有效判别压力的准确分解而导致钻进规程参数中的压力参数控制难度加大，使得金刚石钻头工况的随意性更加突出，金刚石寿命难以在正常标定的工况下工作。

⑶孔深大，地层温度和循环介质温度也偏高，钻头冷却条件发生变化，钻头结构设计要在水口、水槽方面有针对性。

⑷深孔钻进，起下钻作业时间更多，钻头寿命对生产效率的影响相对浅孔来说更加明显，因此对钻头长寿命的要求更加严格。3.2.2提高深孔金刚石钻头寿命的措施

⑴在满足金刚石钻头强度、锋利度和冷却效率的前提条件下，提高孕镶金刚石钻头工作层高度能明显提高钻头寿命，理论上钻头寿命与工作层高度成正比例关系（图4左）。⑵加强保径和合理增加保径规高度。在增强保径的措施中，适当增加保径规的高度，一方面有利于增补保径材料(如聚晶)的数量，增加保径料的空间排列分布的灵活性； 另一方面，增加了钻头工作的稳定性，减少钻头在回转过程中的涡动作用，提高钻头的寿命（图4中）。⑶聚晶金刚石钻头有利于提高钻头寿了提高深孔孕镶金刚石的寿命。采用聚晶与工作层复合技术，在工作层中添加超硬镶嵌体，可以增加胎体的耐磨性。选择低磨耗比聚晶并合理控制数量，将会在保持锋利度基础上有效提高钻头的使用寿命。⑷金刚石有序排列提高孕镶钻头寿命。有序排列金刚石钻头具有时间等效自锐性，钻进效率高，出刃大，工作寿命长，适用于制造深孔钻进厚壁绳索取芯钻头，地层适应性也得以增强（图4右）。

⑸深孔钻进工艺参数的合理采用有利于提高钻头寿命

在钻进过程中，需要根据岩石的性质、强度、研磨性和完整程度等合理选择金刚石钻头，还需合理使用钻进工艺参数主要有转速、钻压和泵量三大规程参数。

图4 高工作层钻头（左）、提高规径刃高度及加强保径钻头（中）及有序排列钻头唇面（右）

3.2绳索取心钻具

绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺。它采用大直径的钻杆，在钻具里面套装一根取芯管，在钻进过程中，岩芯缓慢地装在取芯管内。当回次进尺终了，岩芯装满取芯管时，采用带绳索的打捞器，从钻杆中把取芯管提出，提取岩芯后，又从钻杆中把取芯管放到孔底，继续钻进。绳索取芯与普通钻进取芯相比，具有控制钻孔偏斜度、提高钻进效率、降低工程成本、提高岩芯采取率、减少孔内事故等优点；尤其在钻穿复杂地层方面，有着其它施工技术无可比拟的优点，因而被广泛应用。绳索取芯装置主要由双管部分、打捞机构、弹卡机构、悬挂机构、到位报信机构、岩芯满管或堵塞报信机构、调节机构、缓冲机构、单动机构、容纳与卡取岩芯机构、扶正机构、打捞器部分、打捞机构、绳卡机构、送入机构、安全脱卡机构等典型部件组成。目前国内的绳索取心钻具以无锡钻具厂生产的S系列绳索取芯钻具最具有代表性，其规格有S56、S59、S59B、S75、S75B、S95、S95A等。其主要规格见表3。

表3 S系列绳索取心钻具规格参数

目前，绳索取心已经成为地质岩心钻探的主流技术方法。除部分煤田和沉积岩复杂地层外，绳索取心钻探技术已经在深孔固体矿产资源勘查施工中得到普及。国内有关研究机构、钻探用户及生产企业一直在积极关注深孔、特深孔绳索取心钻探技术的优化和完善工作，开发新产品，研究深孔钻探工艺。

绳索钻杆的优化研究应成为长期和重要的技术工作方向，绳索钻杆承受着地面钻机传递的回转扭矩和自身重量产生的拉力，同时是输送高压冲洗介质、捞取岩矿心和投放内管总成的通道，具有薄壁和基本内平的特点。在地质钻探设备和器具中，回转的绳索钻杆的受力情况和工作条件最为复杂和恶劣。绳索钻杆的优化研究应作为最重要的技术，选用高强度优质合金管材，优化设计螺纹类型，重视钻杆和接头螺纹副的加工、热处理和表面处理工艺；设计合理的到位报信、堵塞报信机构和打捞投放装置，提高深孔、特深孔钻进或特殊钻探施工用绳索取心钻具可靠性。此外，还应该提高绳索取心管材材料的综合机械性能，从强调“高强度”为主，向“高强度、高性能”方向发展。有序淘汰成分组配不合理、有害元素较高、热加工性能较差的部分地质管材，逐步向与高性能石油钻井管材(材质)靠拢。同时，改进提高管材的淬透性，增强管材弹性(韧性)、抗疲劳性、抗磨蚀性和抗冲击性能，改善金相组织结构，使研发的新型管材基本达到深孔绳索取心钻探施工要求。

3.3深孔液动锤

液动冲击回转钻探技术（又称液动潜孔锤钻探或液动冲击器钻探技术）： 它是利用泥浆泵输出的高压冲洗液作为动力传输介质，驱动处于井下钻具组合中液动潜孔锤内的冲锤产生一定频率和冲击能的轴向往复运动，对碎岩钻头施加冲击载荷，以提高钻进效率的工艺技术方法。液动潜孔锤通常连接在钻头或岩心管的上部，因而能量传递损耗小、效率高。使用液动潜孔锤进行钻探施工，具有不需增加其它设备、操作简单、应用范围广、钻进效率高、钻进质量好的特点。在我国的地质勘探领域已经广泛应用并成为我国地质钻探工艺技术的一大特点。

与常规的回转岩心钻进相比，液动锤钻进有以下特点： ⑴可充分利用现场常规设备，配套方便投资少。

⑵钻压和转速较低切削具磨损小钻头寿命可提高 30 %。在可钻性6～7 级的岩石中钻速可提高 15～70 %，在致密“打滑”岩层可成倍地提高效率。因为它给钻头施加的载荷是高频脉动冲击载荷，应力集中瞬间可达到极高值易使岩石产生体积破碎。它较好地利用了坚硬岩石脆性大而抗剪切强度低不耐冲击的弱点，是解决坚硬岩层有效的钻探技术。

⑶钻进裂隙及解理发育的岩层，可有效减小岩心堵塞回次长度至少提高30 %对于硬脆碎的破碎带采用绳索取心液动锤钻进可以提高回次长度2～3倍。

⑷在大部分易斜地层中可减小钻孔弯曲程度，提高钻孔质量。

⑸液动锤钻进所需冲洗液量大流速高，可减小重复破碎高频脉动冲击有利于金刚石出刃，减小钻头“打滑”。可节约生产费用15～20 % 液动锤的研究开发以廊坊勘探所最为成功，目前已成功地研究开发出YZ正作用、YS双作用、YQ复合式、SSC绳索取心等液动锤系列产品，并且已达到了国际领先水平。图5为SYZX系列绳索取心液动潜孔锤。

图5 SYZX系列绳索取心液动潜孔锤

目前液动锤在以下方面具有突出的优势：

(1)液动潜孔锤的使用孔深已达5000m，绳索取心液动锤使用孔深已达1648m；(2)坚硬、致密“打滑"，尤其是脆性地层使用液动锤可大幅度提高钻进效率；

(3)使用液动锤可有效提高回次长度(过于破碎无胶结松散颗粒或泥类地层，振动可能会导致岩心消耗)；

(4)液动锤钻进可提高钻头寿命，延长起下钻的周期，减少起下钻次数，减少对孔壁的扰动几率；

(5)改善孔内钻具受力和磨损状态(小规程，高质量)。

小结

全液压动力头钻机具有明显的技术优势，在深孔岩心钻探施工中的应用将逐渐增加，逐步普及；深部岩心钻探，开孔直径大，钻孔结构多级。同时，绳索取心钻探单回次钻进时间长，冲洗液循环压力损失大，其特殊的钻探工艺对泥浆泵提出了更加苛刻的技术要求。未来的深孔泥浆泵应从全液压动力头钻机中分离出来，采用单独配置动力的模式。深孔使用的泥浆泵将逐渐发展为液压驱动、程序控制、集中操纵、计量数显、履带自移、电液一体的高技术机电产品；随着新材料技术的不但发展，新的高性能钻杆必将淘汰落后的传统钻杆，突破钻杆的限制，提高深孔钻进的孔深与钻进效率；创新科研工作机制，使特深孔钻具产品开发与绳索取心钻具标准化工作联动起来，实现绳索取心的标准化、互换性，同时解决螺纹参数细节优化、合理公差控制、螺纹表面硬化、仿形刀具的推广以及新型丝扣油研制、研究钻杆预扭矩和过载扭矩控制能难题，结合螺杆钻具、潜孔锤的三合一钻具将成为绳索取心技术的主流技术。随着钻探技术的不断提高、基础学科在工程领域的深入应用以及新材料的研发，深部钻探技术发展必将进入一个新台阶。

参考文献： [1]张金昌．2000m地质岩心钻探成套装备研制工作进展［J］．探矿工程(岩土钻掘工程)2009，36(S1)．

[2]孙建华，张永勤，梁健，等．深孔绳索取心钻探技术现状及研发工作思路［J］．地质装备，2011，38(4)．

[3]梁健，刘秀美，王汉宝．地质钻探铝合金钻杆应用浅析[J]，勘察科学技术，20l0，(3)：62—64．

[4]王达．深孔岩心钻探的技术关键[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)，2009，35(S1)：l一4． [5] 张伟．关于我国地质岩心钻机发展方向的分析[J]．探矿工程(岩土钻掘工程)，2008，(08)：1—5．

[6]王人杰;苏长寿 我国液动冲击回转钻探的回顾与展望 1999(z1)．

第二篇：关于深部找矿钻探技术分析

关于深部找矿钻探技术分析

摘要：随着我国社会经济的不断发展，对于矿产资源的需求量也日益增加，而在过去的发展之中，大多浅部的矿产已经被找到并开采，这就迫使找矿只能想着深部进行。深部找矿钻探技术是深部找矿的重要技术手段，其应用水平的高低对于矿产资源开发和经济发展有着重要意义。本文就对我国常见的深部找矿钻探技术进行介绍，并分析了其所面临的困难，探究相应的解决措施。

关键词：深部找矿；钻探技术；困难；解决措施

矿产资源是工业生产顺利进行和人们生活稳定的重要保证，所以，加强矿产资源勘查十分重要。当前，我国浅部矿产资源已经基本被开采殆尽，深部找矿已经成为地质找矿工作的重点内容，这就促进了深部找矿钻探技术的快速发展。与浅部找矿相比，深部找矿钻探技术有着很大不同，一、我国常见的深部找矿钻探技术

我国的深部找矿钻探技术开始于上世纪70年代，主要的钻探设备是立轴式钻机，经这些年发展之后，又开发出了气动锤钻进技术、液动锤钻探技术、泡沫钻进技术和定向钻探技术等，其具体内容如下：

（一）气动锤钻进技术的内容

气动锤钻进技术是我国在上世纪80年代引进的，主要包括贯通式钻进和CSR技术，此技术的优点是在深部钻探过程中能够降低钻孔堵塞问题发生的概率。

贯通式钻进采用的设备是双臂钻杆结合贯通式RC气锤，CSR的设备主要有双臂钻杆、气锤和通道接头。除此之外，GQ系列气动锤在近些年来应用也非常广泛，其特点在于可以按照深部矿内的气流变化对钻进速度进行自动调整。

气动锤钻进技术的不足之处在于只能分析深部地质中岩层碎屑的情况，而无法得到柱状岩芯的情况，在实用性上存在着不足，大多被应用于复杂地质环境和成孔取芯困难的地区之中[1]。

（二）液动锤钻探技术的内容

液动锤钻探技术的原理在于通过液动锤产生的冲击动能，给予钻头以冲击负荷，使其深入到地质深部，从而实现钻探。在应用此技术进行深部找矿时，为提高钻头钻进的效率，一般会将液动锤安装在岩心管和钻头之间。

目前，液动锤钻探技术常用的液动锤主要有YZX127型、KS-157型、SYC-178型、YS-19型和Q-150型，都属于我国开发的高效液动锤。其中，YZX127型性能较为优良，不仅能够适用于泥浆或其它类型的复杂地质环境中，其在连续钻进频率上也能达到500次，钻进深度上能够超过5000米；而KS-157型的优势在于能够降低钻探孔倾斜概率，有效防止钻探过程中出现岩心堵塞，同时还可以通过延长进尺来加大钻进深度。

液动锤钻探技术应用的范围相当广泛，除了一般的深部找矿外，还被应用在了水井钻探和石油钻井等领域，具有较高的实用价值。

（三）泡沫钻进技术的内容

泡沫钻进技术是以泡沫流作为钻探过程中的循环介质，借助泡沫流自身的均匀稳定优点，消除其它高密度流体的阻碍作用，从而起到促进钻探工作的作用，有效克服了复杂地质条件中钻探的困难，同时，由于泡沫流在循环过程中不会发生急速的上返，对于钻孔孔壁的冲击作用接近于无，也能够有效防止钻探过程中出现孔壁坍塌，对于高原、沙漠等地区的深部找矿工作有着重要意义。

泡沫钻进技术在我国的使用开始与上世纪80年代中期，泡沫剂的类型主要有F873和TAS，经过这些年的发展后，又出现了ADF-

1、CD-1和DF-1等，同时，我国还在泡沫钻探技术的相关流程上进行了详细规定，在钻探测试装置上进行了专门研制，极大地促进了泡沫钻探技术的发展[2]。

（四）定向钻探技术的内容

定向钻探技术是深部找矿之中应用应用最为普遍的一种技术，其最重要的施工环节是造斜，也就是通过相应的造斜设备给予钻孔一定压力，从而保证钻孔想着设计轨迹进行延伸，保证钻探过程在控制范围之内，在此过程中，还需要辅助以造斜钻头、测量系统和定向器具。

在造斜设备上，主要有连续造斜、偏心楔、配合孔底动力使用的造斜设备等；在造斜钻头上，主要有牛鼻式和盘式钻头两种；在测量系统上，主要是ZS-1系统和YS-1系统，在定向器具上，主要包括GZ-

18、BD-14和DD-1。

定向是造斜设备工作不出现偏差的重要保证，根据定向方式的不同，可以分为直接定向和间接定向两种。其中，直接定向多用于顶角小于3°的钻孔，定向工具是钻杆；间接定向在顶角大于3°的钻孔中常用，工具包括上述几种类型。

二、我国深部找矿钻探技术的难点

（一）钻探井结构较为复杂

在深部找矿钻探过程中，由于其需要不断向下钻进，需要经过较多的地层层位，而这些地层层位在岩石类型、结构强度等方面都存在着较大差异，再加上局部溶洞等问题的出现，都给深部找矿钻井造成了极大困难，坍塌、失漏或者缩径等问题时常发生，给钻探井稳定的安全造成影响，阻碍了深部找矿钻探工作的顺利开展。为防止这些问题，就需要对钻进结构进行复杂化设计，比如CCSD探井中的四开井身结构，见图1。

（二）钻探设备相对较为落后

就我国目前的深部找矿钻探设备而言，虽然开发出了许多先进技术和设备，但占据多数 图1：CCSD探井井身结构的依然是上世纪70年代的立轴钻机，其钻进深度仅有1500m，近些虽然有2000m和3000m钻机的研发，但多数样机，很少被应用于深部找矿钻探工作中，这些钻探设备对于岩心的提升能力严重不足，以立轴式钻机XY-6为例，其提升能力只有6T。在这种设备水平下，当钻探过程中发生缩径问题时，就会出现卡钻事故，而随着钻探深度的增加，钻杆的重量和其与井壁的摩擦力以及泥浆阻力等都会增大，进一步对提钻能力造成了不利影响。

（三）钻探井斜度不容易被控制

在深部找矿钻井开挖过程中，由于地层软硬交替特点和早然造斜效应的影响，井斜问题十分普遍，这就会使钻探发生偏离，从而影响了钻探的轨迹，给深部找矿工作钻探的质量造成了极大限制。

（四）钻探工作效率水平较低

整个深部找矿钻探工作的施工周期是很长的，需要经过多道复杂的钻探程序，加上钻孔的复杂机构、井底的高温等因素影响，给钻探过程中的岩心提捞等过程造成了极大干扰，钻杆的磨损和消耗也会增加，这些问题都会给钻探效率造成影响。

三、提高我国深部找矿技术应用的措施

（一）合理配置石油钻机提高钻探能力

将钻机换为石油钻机，对于提高钻探能力有着重要作用，以CCSD探井钻探为例，通过采用ZJ70D石油钻机，极大的延伸了深部找矿钻探的深度，保证了深部找矿工作的成功。在实际应用中，可以根据实际需要采取合适的石油钻机，以提高深部找矿钻探的能力。在此过程中，还需要对钻机配套设施进行优化简化，以ZJ30石油钻机为例，其配套设施部件如图2所示[3]。

（二）加大定向钻探技术的使用力度

通过受控的定向钻探，按照预定的轨迹来进行钻井，能够避免直井钻探过 图2：石油钻机优化简配配套设施表

程中受地层分布不均匀等因素影响发生的钻杆损坏、井壁缩径等问题，提高钻井钻探的效率，而且石油钻机的转盘、钻具在轨迹控制上相对容易，更能满足定向钻探技术实施的条件。

另外，在深部找矿钻探过程中，占据总费用比重较高的是钻探技术成本，钻孔的斜度纠正则会对找矿的准确性产生重大干扰，通过定向钻探的技术，能够有效降低钻孔斜偏问题发生的概率，将整个钻探轨迹控制在固定区域内，从而达到降低钻进工作的目的，降低整个深部找矿钻探的技术成本。

（三）结合采用配套绳索取心的技术

虽然绳索取心技术在常规石油钻井中应用的并不普遍，但对于一些特定条件的钻机还是有着极大作用的。比如当石油钻机的钻杆内径较小（G105级127mm）时，结合采用配套的绳索取心钻具内杆，或者在后期深井段时更换专用的绳索取心钻具，就能够充分发挥出绳索取心的优势。

（四）提高钻探过程的目的性

石油钻机和岩心钻机的钻控工艺技术是不同的。岩心钻机主要采用取心钻头钻进，以硬质合金钻头、金刚石取心钻头等为主；而石油钻机钻进则以全面钻进为主，主要以牙轮钻头和PDC钻头钻进为主。因次采用石油钻机取心，可根据目的层的预测深度，在满足深矿找矿地质目的的前提下，只对主要的目的层段进行取心钻进。

结语：

综上所述，深部找矿钻探技术对于矿产资源的开发和社会经济的稳定发展有着重要研究，加强对深部找矿钻探技术的研究，有着十分重要的现实意义。我国深部找矿钻探技术经过长期发展之后，已经有了一定的技术基础，但是在实际应用当中，依然面临着许多难点，给深部找矿工作的顺利开展造成了不良影响，所以，需要针对这些难点，探索科学的解决办法，以提高深部找矿钻探技术的应用水平，为社会经济和人们生活的稳定提供有力保障。

参考文献：

[1] 彭粲璨.深部找矿钻探技术探讨[J].中国煤炭地质，2014，11：61-64.[2]徐国忠.我国深部找矿钻探技术探讨[J].西部探矿工程，2012，10：149-151+154.[3]刘氩镭，白飞，宗晖.对我国深部找矿钻探技术的探讨[J].河南科技，2014，03：31.

第三篇：钻探技术如何适应深部找矿的要求

钻探技术如何适应深部找矿的要求

谷天本

罗永贵

（河南省地矿局探矿三队）概述

(1)《全国危机矿山接替资源找矿规划纲要》（2004～2010年），决定在有资源潜力和市场需求的老矿山周边或深部开展找矿工作，以延长矿山服务年限。我国绝大多数矿山的勘查深度不足500m，相当一部分危机矿山的深部和外围有许多未经充分勘查的成矿远景区，最新的成矿理论都表明在我国大陆深部蕴藏着潜力巨大的矿产资源。

在深部找矿过程中，除了利用更成熟的地质理论和更先进的物化探方法、遥感技术等新探测技术外，最终还需要使用钻掘（探）技术来取心取样，证实推断和探测的正确性。从钻探工程角度来看，深部找矿钻探深度将在1500m左右，少量钻孔孔深将达2000m。这种深度的资源勘查钻探工作对钻探取心取样质量、钻探速度、施工成本、环境保护、安全防护等方面都提出了更高的要求。

钻探取心（样）的关键技术是钻探设备、器具和工艺方法，它们不仅对钻探效率、施工成本、取心（样）质量及环境保护等方面有重要影响，而且对缩短整个勘探周期、加快开发利用步伐有着直接的意义。

(2)河南省钻探技术现状

目前我省使用的固体矿产勘探深孔立轴式钻机主要为XY－6B型，钻探深度一般在1000m以内（煤田钻探达到1500m左右），和国内同行相比，我们的钻探技术已经无优势可言，表现在钻探台月效率、复杂地层处理、技术工人素质、技术人员等方面差距很大，新工艺、新技术使用方面更是空白，有些方面的技术甚至出现倒退。2 钻探技术

2.1 金刚石绳索取心技术

绳索取心(WL)钻探技术被称为钻探技术第一次革命，已有近60年的推广应用历史。在全球地质找矿钻探施工中是应用最广泛、综合地质效果最佳的钻探技术。自上世纪70年代中期我国开始推广应用，但在应用广度和深度上与国外发达国家相比存在较大差距，利用绳索取心钻探技术完成的岩心钻探工作量仍不足全部固体矿产岩心钻探工作量的30%。国产绳索取心钻具存在材质不佳、加工质量差、易折断和脱扣等问题，不能满足1000米以深钻孔的需要。而深部找矿一般采用的替代方案是使用内径可以通过绳索取心钻具内管的普通钻杆来完成钻孔取心作业，这就在完成取心作业的同时增大了钻孔工作量。例如Φ89mm钻杆+Φ75mm型绳索取心钻具+Φ94mm钻头的钻具组合。

金刚石钻头的使用寿命是限制金刚石绳索取心技术应用于深部找矿的另一个原因。自上世纪60年代开始研究，70年代开始推广金刚石钻探技术以来，我国金刚石钻头制造水平有了很大提高，但是其使用效果与国外仍存在较大差距。虽然在金刚石超硬复合材料方面进行了大规模的攻关研究，制造了一些聚晶、复合片产品，但其性能也远远赶不上国际水平。这就使得国内金刚石钻头钻进寿命短、效率偏低。据调查，我国的金刚石钻头寿命在硬岩地层还不足40米。2.2 反循环连续取样（心）钻探技术

反循环连续取样（心）钻探技术被称为钻探技术第二次革命。它采用压缩空气作为循环介质，利用双壁钻杆以冲击回转全面碎岩和连续岩屑作为地质样品的方式钻探施工，随着钻进的不断进行，岩屑被高速气流连续地经双壁钻杆的中心携带至地表，并按照顺序将岩屑收集起来作为地质化验分析的地质样品。

国内外大量的钻探施工经验证明，采用该法获取的地质样品不仅完全能达到确定矿体埋藏深度、矿体厚度、品位等物化参数的基本要求，而且其钻探施工速度要比传统的取柱状岩心施工速度提高5-10倍，施工成本也将大大降低。根据2006年有关统计资料，反循环连续取样（心）钻探技术在澳大利亚完成钻探工作量的比例超过80%。我国在上世纪80年代中期曾开展了该项技术的研究并进行推广应用，但由于地质上是以岩屑代替传统的柱状岩心，且需使用特殊的双壁钻杆，所以推广应用受到较大阻力。

值得关注的是目前国际地质钻探承包商和矿业投资者已经提出了取心取样相结合的地质勘探新概念，并在一些国家开始应用，取得了比任何单一方法效率及地质效果都要好的结果，大幅度提高了钻进效率、降低了成本。著名的国际钻探设备制造商瑞典Atlas Copco公司已经开始推广这项综合取心（样）钻探技术。我国则没有这方面的应用研究。2.3 液动冲击回转钻进技术

勘探技术研究所于上世纪60年代开始此项技术的研究，经过几十年的开发、改进，已经形成不同用途、多种规格的系列液动冲击器。特别是YZX127型液动潜孔锤在2006年完工的中国大陆科钻一井施工中创下了总进尺4038.88m、平均小时效率1.13m、平均回次长度6.31m的好成绩。但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泥浆池加循环槽让岩粉自然沉淀的水平，在钻进过程中泥浆固相含量较高，导致液动潜孔锤内的零件频繁卡死，工作寿命大幅度降低，从而导致提钻频繁。在推广过程中，其优点虽为大家所认识和接受，但是实际应用却较少。2.4 空气泡沫钻探技术

该技术是原地矿部“七五”和“八五”期间的重点科研攻关项目，由勘探技术研究所、长春地质学院和甘肃地矿局等科研院所、高校和相关生产单位联合完成。经过不同环境条件及机具试验研究总结了一套比较成熟的泡沫工艺和钻进规程。由于其后正值地质钻探工作量锐减，而此技术在初期投资、能耗和后期泡沫剂回收方面的费用都比普通钻进技术高，因此其推广应用处于停滞状态。

2.5 高精度受控定向（取心）钻探技术及岩心定向技术

受控定向钻探技术是一种可以使钻孔轨迹按照预定方向前进的特殊钻探技术，该项钻探技术还可以实现在一个主孔内钻进多个分支孔的羽状钻孔。自上世纪80年代，勘探技术研究所研究、推广应用受控定向钻探以来，该技术已成功应用于我国的盐卤矿、芒硝矿等水溶性矿产的开采领域。特别是该所承接并完成的土耳其Beypazari天然碱矿工程项目，其控制精度在0.5m以内，标志着我国的高精度受控定向钻探施工进入国际先进水平行列。在普通钻孔难以到达的勘探部位和坑道内以及陡斜矿体的勘探中，利用高精度受控定向（取心）钻探技术可以明显减少钻探工作量和施工费用。唯一遗憾的是该技术在定向造斜段无法连续取心。

岩心定向技术，是通过对孔底岩心作定向标记，从而获取带有定向标记方位角的定向岩心，对定向岩心复位测量或计算,即可求解出岩层层面或断裂面的产状。这项技术已经在石油勘探开发中广泛应用。由于地质岩心直径较小，地质钻探取心对这项技术关注热度不够。3 解决深部找矿中的关键技术问题的对策 3.1 岩心钻探设备方面

(1)加快全液压动力头地表岩心钻机的国产化进程和现有立轴式钻机的改进。各地质勘探部门对地表深孔钻探设备和坑道钻探设备有着迫切需求，目前国内比较先进的地表深孔地质岩心钻机处于起步阶段，一些关键部件、配件等仍需进口，因此，在岩心钻探设备上，采取技术革新与技术改进两头并举的策略。在加快全液压动力头式岩心钻机研制并将其系列化的同时，加强立轴式岩心钻机的改进。立轴式岩心钻机的改进，应在CD系列钻机的基础上加强钻机工作的可靠性及对钻探工艺的普适性。国外改进的新型立轴式岩心钻机代表性产品有俄罗斯的СКБ-

4、СКБ-5型钻机、加拿大的BBS系列钻机和日本NLC公司的NL-

55、L-44钻机等。

(2)加快坑道钻探设备的能力、功能的提升。在危机矿山接替资源的勘探中，对某些成矿模式的地层，在现有的数百米深的地下坑道或开采区内，利用坑道钻探设备来进行深部岩心钻探工作，可以充分揭露深部地层，节约钻探费用和时间，提高勘探效率。坑道钻探设备应以提升设备能力、完善设备功能和实现机电液一体化为主要目标，并形成300-1000m范围内的完整产品体系，达到深部找矿要求。

(3)加快先进岩心钻探设备的推广。岩心钻探设备推广应用的最终结果是实现产业化，而产业化又是降低生产成本和销售价格的有效手段，这又反过来推动着岩心钻探设备的推广应用。因此，岩心钻探设备的推广应用过程就是设备的产业化过程。目前，国内一些机构在全液压动力头式钻机的研发进展已经取得了一些成绩，例如，由勘探技术研究所2006年研制的YDX-3型全液压动力头式岩心钻机，其S75钻具的钻深能力为1000m，成本比进口钻机降低了一半以上，受到了广泛关注并已经应用到生产。另外，其1500m全液压岩心钻机和KD-600型坑道钻机也在积极地进行项目申报，争取形成系列化，推动此类钻机的产业化进程，以进一步降低成本。3.2 岩心钻探器具及工艺方法方面

(1)加强信息情报收集，积极开展行业间信息交流，推动学科交叉合作。回顾钻探技术发展的几十年，情报部门提供了金刚石钻进技术、定向钻进技术、冲击回转钻进技术等一系列科技信息，对国内钻探工程界有很大的启发，为在国内科技攻关立项、研发、创新、模仿或引进技术起到了重要作用[3]。在上世纪90年代，由于我国地质钻探工作量的锐减，一些先进的钻探技术在其他行业已经得到了成熟应用。钻探技术的一些新技术新方法也随着材料、机械、电子信息等学科的发展而发展。如果我们闭门造车，不仅研究成果的先进性和适用性难以保证，而且还可能重复研究，造成大量资源浪费。

(2)加快新型基础钻具的研制和新工艺技术的完善。新型高寿命金刚石钻头、高强度深孔绳索取心钻杆、新型深孔双壁钻杆的研制是保证金刚石绳索取心钻进技术、反循环连续取样（心）钻进技术安全、经济、高效的服务于深部地质找矿工作的基础钻具，对于提高这些技术应用的可靠性、经济性有着重要作用。目前这些基础钻具有的已经由勘探所立项研究，有的正在申报立项。

空气泡沫钻进与普通泥浆钻进比较，有着节水、增加钻效、提高钻头寿命及对岩心无污染且不易堵心等优势，在深部找矿工作中，特别是在泥浆使用受限制的区域，该技术都有一定的应用前景，经过10余年的停滞，该工艺技术的成熟度相应的有所降低，做好工艺技术的完善是其推广应用的前提。

(3)加强岩心钻探器具及工艺方法的系统化研究，增强钻探器具的功能、提高工艺方法的适应性，利用现有技术集成、整合出新。多功能、一体化，是国外钻具发展的一个方向，我国岩心钻探器具也应利用现有技术和工艺实现功能整合。例如勘探所研制的具有创新和多技术集成的“三合一”（螺杆马达+液动锤+绳索取心）钻具，并且在大陆科钻一井中成功使用，使我国的钻探技术迈上了一个新的台阶。该技术达到了国际先进水平。勘探所为解决定向造斜段不能连续取心问题正在研制的定向造斜段连续绳索取心工具及正在申报立项的中空式液动锤绳索取心工具、绳索取心与反循环连续取样结合的组合钻探技术也属于此范畴。

(4)建立健全先进钻探设备、工艺方法的推广机制，建设利用先进钻探设备、工艺方法的钻探样板工程。在我国，深部找矿中可以利用的先进钻探技术大都起步于上世纪60-80年代，近几十年来专业科研机构已经做了大量的研究改进工作，但是目前的应用情况却仍有待加强。国外矿业公司投资的进入为这一机制的建立创造了条件，国外矿业公司在相同情况下，更倾向于利用其国内成熟的钻探技术来完成钻孔勘探，我们可以以此为契机使其成为利用先进钻探设备、工艺方法的示范，供相关科研机构、技术部门学习、交流、探讨，加快先进钻探技术的消化吸收和推广应用。

(5)注重钻探从业人员的培训工作，提高钻探人员的素质。深部找矿的设备和仪器更加精密，操作更加自动化。没有高素质的从业人员保障，不仅不利于新技术的推广应用，而且也很难保证高质量的完成深部找矿的钻探工作。4 结论

深部找矿中的关键技术问题，归根结底是新深度、新要求与研发新技术、新设备器具间的矛盾、已有技术成果与推广应用间的矛盾、先进技术与旧有观念之间的矛盾、技术的先进性与经济的可行性之间的矛盾，技术需求与信息滞后之间的矛盾。要解决这些问题，我们必须通过体制的创新、人员的培养、培训，利用现有先进技术来满足深部找矿的需要，建立一批示范工程来推动先进钻探技术的应用。深部找矿对地质钻探技术提出了更高的要求，同时也为地质钻探技术的发展创造了条件。我国的一批钻探技术专业研究院所在过去的几十年中取得了一些成绩，在深部找矿的地质钻探过程中应一如既往的起到科技排头兵的作用，推动地质钻探技术的发展。

第四篇：地质勘查与深部地质钻探找矿技术探讨论文

摘要:随着我国工业迅速发展，矿藏资源供求矛盾日益加剧，因此必须不断提高地质找矿效率，满足社会快速增长的资源需求。本文借鉴国外先进深部地质钻探找矿技术展开了具体论述，为我国地质勘查、找矿提供参考。

关键词:地质勘查;深部地质;钻探找矿

我国矿产资源虽然比较丰富，但很多开发者和使用者因为眼前的利益而进行的开采和利用手段，都严重缺乏可持续性发展的技术和意识，而部分具有相关技术和意识的开发方却苦于没有矿产开发权，国家应针对这一情况对其作出调整，令矿产资源的综合利用可以达到高效率、高回报、长期的可持续性循环利用，令中国的矿产资源可以长期地带动中国经济的持续发展。

1我国现有矿山深部找矿和采矿取得的成果

随着全球能源形势的日益恶化，开展矿山深部找矿已经成为了一个必然趋势。长期以来，我国对于矿产资源勘察仅仅处于地表、浅地表，已有的固体矿产勘察深度都处于500m以内，但是在美、澳等发达地区，其矿产开发深度已达2．5～4．0km。基于此背景，我国必须重视深部找矿问题，加大相关勘探技术研究力度，为我国经济建设提供充足的资源。此外，由于深部找矿往往是在已有的矿山开采范围内进行的，因此免去了大量的基建工序，使得矿山开采成本得以有效节约。我国深部找矿技术的广泛实施始于2004年，共安排216个矿山开展深部找矿;根据2008年统计结果，共166个矿山发现了矿产资源，能源类煤炭探明45．89亿吨，黑金属铁矿石、有色金属铜矿、铅锌矿、贵金属金矿、银矿分别探明了6．95亿吨、196．36万吨、485万吨、425t、5695t，加上其余矿种，总资源量的静态产值大于1万亿元［1］。

2深部找矿的方法技术手段

深部找矿属于是一个战略性的任务，因此必须做好长期规划，多方面(政策、资金、制度)确保任务的顺利开展。现阶段，我国矿产勘查具体难题如下:

(1)老矿山深部、隐伏区找矿难度大，常用的地表直观方法难以在这些区域应用，因此必须积极引进先进的、成熟的技术方法在开展深部找矿工作。

(2)相比于地表、浅地表，地球深部地质构造更为复杂，因此找矿难度较大，原本的探测仪器分辨率无法满足实际勘探需求。在深部找矿领域中，物探技术具有良好的应用效果，当前使用较为广泛的综合物探技术如下:

(1)地面高精度磁力测量。在物探技术中，磁法的理论较为完善，找矿效果可观，适用于具有磁测前提的地层、控矿构造、矿床以及相关蚀变岩石，对于各个地区而言，即使是同一性质的磁性体也会表现出不同磁场特征。目前，此测量方法应用十分广泛，相关测量设备更是不断更新换代，测量精度日益增加，例如:航遥中心所研发的新一代航空氦光泵磁力仪，灵敏度高达0．0025nT，勘测效果上佳。

(2)MT法。MT法是一种电磁类的探测方法。在工业控制系统内，速度测量是一个重要内容，其主要是通过数字脉冲对某根轴转速见测量，并按照机械比、直径将所得结果换算为线速度，其优势在于设备轻便、探测深度大，具有较高的横向分辨率。MT法有效解决了直流电法可定性、无法定量的问题，但是其应用前提为岩石见物性差异大，不可仅仅关注岩石电阻率。在实际应用中，需重视高阻岩石内低阻区、低阻岩石内高阻区。

(3)VLF法。该方法是一种十分便捷的综合物探法，能够实现地面电磁法扫面工作的迅速开展。甚低频电磁法VLF依赖于在全世界分布的11个甚低频电磁波发射台发射的甚低频电磁波信号。这些甚低频电磁信号投射到地下埋藏的导体物质上，并产生电磁感应。用VLF电磁法仪观测这种感应信号并将其记录下来，以寻找地下目标导体。在矿产勘探中，VLF法是低成本、快速的勘探方法，主要用于探测浅埋藏的，陡倾角的矿体和矿化带等。

3深部地质钻探找矿存在的问题分析及解决策略

在我国，找矿工作由于其制度不完善，导致找矿勘察进展慢，范围分散，流动性较大，不容形成有效、具体的数据和资料，而因为技术问题导致了耗时较长，成功率不高的现象。地质找矿工作需要突破性的进展，往往需要大量的资金和人员的加入，我国在这方面的投入有所不足，并且现阶段的地质找矿很大程度上过分依赖于市场配置资源，使其处于较被动的地位，不利用地质找矿工作的发展和进步。矿产所有权即产权方面也在制约和影响着地质找矿。由于国家对其的宏观调控力度不够，从而导致拥有矿业权的企业或开发方，没有按照高效的、合理的方向进行地找找矿工作。首先要想提高地质找矿的效率，国家和地方政府要加大这方面的重视，包括资金的投入和高技术素质人员的培养。在国家和地方政府资金投入的同时，还要注意引进社会投资者的资金，增加资金的流动性和灵活性，避免因为某一原因而造成资金链的断裂，影响地质找矿的开展和后续工作。对地质找矿的技术人员要进行定期的培训，对于国外的先进技术要进行及时的学习和研究，结合我国的具体情况而制定出更加适合自己的找矿技术，同时提高从事地质找矿工作者的待遇，提高稳定性、避免高技术人员的流失。最后国家要加大宏观调控，让地质找矿可以更有效的开展，而不是一味依赖于市场配置资源，对一些矿产资源的拥有者和企业，也要在一定程度上进行控制，以免因为个人原因而影响地质找矿。

4我国深部找矿规划分析

近些年，我国深部找矿主要规划地区为贵州、青海、山西、新疆、内蒙古等地。对于贵州从江—黎平地区，其含矿带主要位于东西向构造蚀变带内，该蚀变带属于贵州北部地区，受东西向断裂带控制，出露地表长度、宽度分别为500m，1～4m，向西北倾斜约85°。此构造碎裂蚀变岩内，其蚀变包含黄铜矿化、次生铜矿化、黄铁矿化、硅化以及绿帘石化。蚀变主要是沿构造裂隙进入，表现为网脉、带、透镜状。该矿化主要由碎裂蚀变岩所控制，围岩为燕山期角闪石岩、太古宙混合花岗岩。出露地表蚀变带内，存在一矿化露头，对其进行采样分析后，发现存在金、银、铜矿化。对含矿构造蚀变带进行勘探时，为了能够全面掌握其空间分布情况，决定应用MT法、VLF法。根据MT勘测剖面发现其为低阻带，根据VLF勘测剖面发现其极化椭圆倾角是过零点。经调查分析，蚀变带出露地表位置和电磁法勘测位置相符，表明构造蚀变带存在的真实性。蚀变带贴近地表处几近直立，向下一直延伸至400m处，其中200m左右，蚀变带向南倾斜，倾角大，此处金、银、铜化探呈现异常，基于此可判断此处可能具有多金属矿化现象。

5结语

基于我国当前经济发展情况分析不难发现，其对于矿产资源的依赖较强，因此提高矿产勘察效率，实现资源有效开发至关重要。当前，科学技术发展迅速，矿产勘探行业应积极引入先进技术，有效提高勘探精度与勘探效率，为深部找矿奠定良好基础，实现我国社会经济的持续发展。

作者:罗本利 单位:贵州省地质矿产勘查开发局

参考文献:

［1］蔡田荣．地质勘查技术原则与找矿技术探析［J］．建材与装饰，2010，8(10):275－277．

［2］李得刚，朱杰君，等．地质勘查及找矿技术要点分析［J］．华东科技，2012，6(11):415－416．

［3］杨建军，李文德．地质勘探设备对于推进地质找矿工作的积极作用［J］．科技创新导报，2012，47(29):16－17．

第五篇：钻探协议书

甲方： 乙方：

经甲乙双方共同商议，本着平等互利的原则，遵守诚实信用，自愿的基础上，就

钻孔的钻探工程有关事宜达成如下协议：

一、乙方合格完成钻孔后甲方按每米

（：）支付乙方钻探工程费用。

二、报废孔按地质原因（4m溶洞以上）无法继续进行施工，补150元/m。

三、钻探工程费用包括：机坪的青苗补偿、占地租用费用、搬迁道路租用及青苗树木补偿费，钻机和附属设备的搬迁费，钻探中油料费，各种耗材费用，人员工资及钻探用水等费用。

四、机坪青苗补偿费甲、乙双方各出一半。

五、工程费用结算按405队财务规定支付。

六、工程施工日期

年

月

日至

年

月

日。

七、钻探工程质量要求 1钻探工程质量要求及验收标准

（1）岩矿心采取率：全孔岩心采取率按分层计算，含矿层及其顶底界3~5m内分层采取率不低于80%，低于80%的连续进尺不

钻 探 协 议 书 超过5m（以设计实施方案为准）；围岩岩心分层采取率不低于70%。

铅锌矿钻探施工应保持矿石原有结构特点和完整性，避免矿心粉碎贫化，防止钻进中漏矿。当含矿层岩心完整率较差时，每回次进尺不得超过0.5m；含矿层及其顶底界3~5m内回次采取率低于80%时，每回次进尺不得超过0.5m；残留岩心必须及时打捞（除非确保下次能100%打捞上来）。

在硅质岩与含钒页岩构成的钒矿层中施工时，每回次进尺不得超过0.5m。

其他矿种施工时，依相关矿种规范和矿区设计，矿区特点采取技术措施。

（2）岩矿心现场整理与保管：机台必须将岩矿心洗净，自上而下按顺序摆进岩心箱内，不得颠倒并在岩（矿）心上用大红油漆写明回次号总岩块数和块号，填好岩心牌岩心长度在5cm以上者均要编号，编号方法为：回次号（分块号/回次总块号）岩心箱上应用红油漆写明矿区名称，钻孔号、孔深、回次编号和岩心箱号，同时，机场不允许过多堆放岩矿心，在施工过程中应分期分批由专人护送到甲方指定的地点。

（3）钻孔弯曲度测量：孔深0~100m的钻孔，终孔测量一次；孔深0~200m的钻孔，孔深1/2处及终孔各测一次；孔深大于200m的钻孔，每70m测量一次，终孔测一次，各测点均应测量天顶角和方位角，以钻孔孔深递增计算，每100m顶角不超过2°。

（4）孔深校正：一般每钻进100m校正一次孔深，见主矿体 及终孔必须校正孔深，其允许误差不得大于1‰；若超过允许误差，应及时进行检查重校，并查明原因进行改正。

（5）钻孔原始报表的填写：机台各班必须由专人在现场及时用防水墨水填写原始班报表，要做到真实、齐全、准确、整洁；填写有误时，只能划改，不能涂改；所有原始资料的责任人必须全部签字并记录日期。

（6）钻孔封孔要求：所有钻孔均需封孔，封孔位置为含矿层顶界，用水泥往上封闭5m（或按设计），封孔后，孔口必须用水泥设立标志桩并注明孔号，具体封孔要求按矿区技术人员下达的封孔通知书执行。

（7）钻孔简易水文观测：所有钻孔均需进行简易水文观测，观测内容为：冲洗液消耗量及性质变化，起下钻水位，钻进中异常现象及终孔稳定水位等，按要求认真填写好钻孔简易水文观测记录表等。

2、钻探工程质量管理与验收标准（1）钻探工程质量管理

①钻孔施工必须尽量提高岩矿心采取率。岩矿心采取率不合要求，必须进行补斜。经补斜仍未达到要求，为不合格钻孔。

②钻孔施工必须及时进行钻孔弯曲度测量，如没有按规定要求进行，每发现异常扣款500元，同时乙方须及时补作，部分为作时，该项指标降级。

③钻孔施工必须及时进行钻孔孔深校正，如没有按照规定要求 进行，每发现一次扣款500元，同时乙方须及时补作，该项指标降级；多数无法补作时，该项指标为不合格。

④钻孔施工必须及时作好简易水文观测，如没有按规定要求进行，每发现一次扣款1000元，少量未作时，该项指标降级；较多时，该项指标为不合格。

⑤钻孔施工必须及时作好综合记录。机台各班必须由专人在现场及时用防水墨水填写原始班报表，如没有按规定要求进行，每发现下一记录工序工作进行到中期没记录上一工序内容时（如本回次钻进了半个回次还无上回次取心记录）一次扣款1000元（处理事故的特殊情况除外），少量不全时，该项指标降级；较多不全时，该项指标为不合格。

⑥钻孔施工必须及时作好岩矿心现场整理及保管。如发现岩心牌不规范，5cm以上岩心未编号，岩心放倒，没洗干净，岩心盒油漆未写，每发现一项一次扣款500元，同时乙方须及时改正，无法改正时，该项指标降级，直至不合格。

⑦岩心牌使用木质岩心牌，其它不得使用。（2）钻探工程评级

①全部符合要求，定为优质孔。

②简易水文观测符合要求，有一项（仅一项）基本符合要求，其余均符合要求，定为优质孔。

③岩心采取率指标合格，简易水文观测指标合格，两项或两项以上指标为基本符合要求，评为合格孔。④矿心采取率指标合格，简易水文观测指标合格，其它指标中任意一项（仅一项）不符合要求，视情况定为合格孔。

⑤简易水文观测一项基本符合要求，其他各项指标符合要求，定为合格孔。

⑥达不到上述标准为不合格孔。

八、甲乙权利及义务

1、协助乙方商谈机坪、搬迁等事宜。

2、按协议规定及时支付工程费用。

3、督查乙方在钻探过程中的各项技术指标（岩心采取率、校正孔深、测斜、水位观测、钻孔消耗液记录等）。

九、乙方权利及义务

1、按甲方要求，在规定时间内完成所有钻探工程任务。

2、所有发生的钻探费用由乙方支付。

3、乙方负责在施工及设备运输中造成的一切安全问题，并平承担由此造成的所有经济损失，4、乙方负责岩心搬运至公路上，并安排人员将岩心入库。

此协议一式二份，双方各执一份，签字盖章后生效。

甲方（盖章）：

乙方（盖章）：

****年**月**日