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[摘 要]我国的地质勘察事业近些年不断发展，钻探技术以其准确的分析能力在地质勘察工程中也应用得越来越多，成了地质勘察的主要手段。文章对地质勘察工程中的钻探技术进行了分析，希望能对同行有所帮助。
[关键词]钻探技术；地质；勘查工程
中图分类号：P634.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0351-01
1 引言
地下找矿工作离不开钻探技术，钻探的核心设备是钻机。在探矿工作中，钻机是带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又可以称为钻探机，主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，可以控制钻具的下入或者提出状态，一般用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以研究地下地质和矿产资源等情况。当前，我国一些经济较发达地区的矿产资源几乎已经被开采完，因而未来的矿产开采工作必须向更深、地层更复杂的区域发展，这对钻探技术提出了更高的要求。
2 钻探技术概述及现状
2.1 钻探概述
钻探是一种有效的勘探手段，它的用途十分广泛，在不同的建筑物或者不同的勘察阶段中都需要用到钻探方法，钻探方法有着它的独特性，在地质钻探方法的运用中呈现了许多特点，除了受自然因素影响小、钻进深度不大、钻孔目的具有综合性以外，就是它的特殊要求，它的特殊要求主要是针对钻进方法、钻孔结构等，主要表现在以下几个方面：地质钻探对岩心获取率的要求相当高，规定岩层不低于 80%，对难以取得岩心的软弱夹层或断层带的要求也不能小于 60%。钻探与物探相比，它的穿梭性有一定的优势，它可以在任何环境下进行，受地质影响小，它的勘探深度相对较大，速度也非常快，但是它也有一定的难度，对于一些地质结构复杂的不能进行直接观察，而且难以取得岩心，降低了钻探的准确度使勘察工作达不到规定的要求。
2.2 钻探的特点和使用条件
（1）布置勘探工程的钻孔时，不仅要考虑到自然地质的情况，也要结合好工程的特点和类型，比如说民用建筑和工业建筑要按照建筑的轮廓线来进行布孔，而水坝则是要顺着坝的轴线来布孔等。
（2）通常来说，除了大型的水利工程、控测深岩浆、深埋隧道以外，其他钻进的深度都不大，也就在 10 多米左右，因此我们就会经常用轻便钻机和简易的钻探法。
（3）钻孔的用途通常有很多种，比如说一个钻孔要查明水文地质条件、地质结构、地层岩性的同时，还要做各样的长期观测及取样、试验等，而有一些试验很多时候都是和钻进来同时进行的，因此进尺也就较慢。
（4）在钻进方法和钻孔结构中的编录、观测等方面都有着特殊要求
2.3 钻探技术的应用现状
与国外先进技术相比，我国的钻探技术水平相对比较低。钻探施工采取的立轴式钻机大部分是二十世纪八十年代的设计，历史比较悠久。全液压动力头钻机主要是进口的，我国自己发明的也已问世，但是还没有得到广泛的应用。在钻探工艺方面，一些高效的方法没有得到全面的普及，比如金刚石绳索取心钻进方法和不提钻换钻头方法等等。液动锤钻进的方法虽然具有很多的优点，但是在恶劣的泥浆环境下使用时，其寿命会大大降低。 空气反循环取样钻进方法不仅效率高，钻探成本也很低，但是由于地质工作者对其认识还不够，实际工作中应用非常少。总体来说，我国的钻探技术水平不够高，大大影响了地质调查的工作效率。
3 钻探技术探究
所谓地质钻探技术就是对地下进行钻孔来打碎岩石的一种工艺方法，钻探技术也是一种验证、取得地下岩层材料信息、地下实物资料，评估矿石的品位和计算储量的一个技术手段。
对于不同钻探的目的，钻探工艺和装备也有所不同，我国现在对钻探技术投入了大量的人力、物力、财力，这也使我国的钻探技术形成了一种技术体系，如反循环钻探技術、绳索取心技术、定向对接井钻探技术、液动潜孔锤钻技术以及新型的节水钻探技术等。
3.1 反循环钻探技术
反循环钻探技术有两种：水力反循环技术和空气反循环技术，两者的不同之处就是循环的介质不同。空气反循环钻探技术就是将压缩空气来做循环的介质，用双壁钻杆外管把压缩的空气送到钻孔底，那么空气的剧烈膨胀就会出现冲击力，从而驱动了孔底潜孔锤，让其作用于岩石上，而空气作用以后会通过钻杆中心的通道重新回到地表，同时也会夹带一些岩屑，那我们就可以将此做成钻探取样样本，然后对岩屑进行化验；水力反循环钻探技术就是将泥浆或是水来做循环的介质，其循环的方式与空气的循环一样，都是利用钻杆来把介质传送到孔底，而取心钻头将得到柱状的岩心，然后将其携带回地面。
优缺点：空气反循环可以提高钻探的效果，而且劳动强度低，成本也很低，同时还能及时地判断出岩层的变化，适合用在一些缺水干旱的地区来进行钻探。但是此方法是用岩屑来作为确定岩样的标准的，这也就很不合乎情理，不能对地层结构所出现的缺陷进行如实反映。水力反循环所钻探取得的岩块较完整，取心的质量也不错，同时劳动强度也较低，能合理地利用时间和准确地对岩层进行判断。但是与空气反循环相比，钻进的速度和效率都不是很高，也很耗能。
适用性：反循环技术适合用在地质勘察的取样工程，还能勘察水文水井和松软塌陷的地层，还有复杂地层锚固施工和注浆中都能用此技术，就是用钻杆所具有的隔空性能来对孔底的情况进行判断，从而能顺利地成孔。
3.2 液动潜孔锤技术
这一钻探技术我国在应用和研究方面做得很好，在世界上也是名列前茅的。此技术是在回转钻探基础上建立的，用冲洗液来驱动液动潜孔锤，当液动潜孔锤受到冲击时，就能将能量传给钻头，然后用钻头来破岩，而其中的冲洗液是用现场的泥浆泵来进行配送的，随着钻头不断深入浅出，也就会产生有节奏性的冲击负荷。
优点：此技术是常规回转钻探的一个改进成果，在回转力和冲击力的作用下，可以对高硬岩钻进的效率提高很多，从而也就减少了打孔的成本。此技术还能利用坚硬岩石抗剪度低和脆性大的特点，一些钻孔质量差和钻探复杂地形都能用此技术解决。 适用性：此方法适合用在脆性大、岩层坚硬的地质来进行钻探，因为此技术在使用过程中是高频振动的，那就要注意好设备紧固的问题，而液动锤磨损的大小与液压泥浆质量的好坏有直接关系，因此液压泥浆就要粘稠度低、含砂量少、润滑性能好。小口径岩心的钻探现在正向水下爆破、锚固施工及水文水井等一些领域发展。而此技术有待发展的地方就是处于高强的工作环境下，要增强潜孔锤的工作性能及使用寿命。现在此技术通常都应用在金属矿山 、化工、石油、水电建材、地质等一些领域。
3.3 绳索取心技术
这是一种不用钻杆就能够把岩心取出来的钻探技术，而需要用到钻杆的情况也只是钻头出现了问题或是要更换时才用的。其核心部分是岩矿心灌满了岩心管或是堵塞的时候用来打捞的工具，再将钻杆里的岩矿心取出来以后，也就不用提升钻杆柱了。
优点：此技术是现在使用比较多的一种技术，此钻探技术的钻进深度较低，取心的质量也较高，能将钻进效率提高，节省钻具升降时所用的辅助时间，如果发生阻塞也能及时地打捞，避免了矿心和钻杆工具之间相互的磨损，这样也就提高了取心率。使用此技术还能减少升降频次，从而增加了钻头的使用寿命；也不用经常提升钻杆，这也就减轻了工作人员劳动的强度。
适用性：此技术的优点有很多，因此使用的范围也很广，可以说是应用到了各种专业领域，比如说钻探石油天然气、钻探坑道、钻探固体矿产、钻探冰层、钻探工程地质、钻探地热等。
3.4 组合钻探工艺
此方法就是與绳索取心技术及反循环取样、取心技术结合在一起，从而得到了这样一个综合的钻探工艺，吸取了各个钻探工艺的优点。
优点：组合钻探工艺是将三种钻探技术的优点结合在一起所产生的，此工艺能依据地质的钻探要求和地层的情况来提高钻探的效率，从而也减少了额外劳动和成本。
4 结语
地质钻探技术是很繁琐复杂的一项工艺，而且其涉及的领域也很广泛，因此我们就要针对不同的地质勘察工程来选择适合的钻探技术。在当前这种资源开采紧张的情况下，我们要积极地发展、研究地质钻探技术，同时有关的工作人员也要多学习钻探技术知识，这样才能从整体上促进我国钻探技术的发展。
作者简介
朱小波，男，工程师，安徽理工大学地球与环境学院研究生，现就职于中石化河南石油勘探局有限公司。
[关键词]钻探技术；地质；勘查工程
中图分类号：P634.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0351-01
1 引言
地下找矿工作离不开钻探技术，钻探的核心设备是钻机。在探矿工作中，钻机是带动钻具向地下钻进，获取实物地质资料的机械设备。又可以称为钻探机，主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，可以控制钻具的下入或者提出状态，一般用于钻取岩心、矿心、岩屑、气态样、液态样等，以研究地下地质和矿产资源等情况。当前，我国一些经济较发达地区的矿产资源几乎已经被开采完，因而未来的矿产开采工作必须向更深、地层更复杂的区域发展，这对钻探技术提出了更高的要求。
2 钻探技术概述及现状
2.1 钻探概述
钻探是一种有效的勘探手段，它的用途十分广泛，在不同的建筑物或者不同的勘察阶段中都需要用到钻探方法，钻探方法有着它的独特性，在地质钻探方法的运用中呈现了许多特点，除了受自然因素影响小、钻进深度不大、钻孔目的具有综合性以外，就是它的特殊要求，它的特殊要求主要是针对钻进方法、钻孔结构等，主要表现在以下几个方面：地质钻探对岩心获取率的要求相当高，规定岩层不低于 80%，对难以取得岩心的软弱夹层或断层带的要求也不能小于 60%。钻探与物探相比，它的穿梭性有一定的优势，它可以在任何环境下进行，受地质影响小，它的勘探深度相对较大，速度也非常快，但是它也有一定的难度，对于一些地质结构复杂的不能进行直接观察，而且难以取得岩心，降低了钻探的准确度使勘察工作达不到规定的要求。
2.2 钻探的特点和使用条件
（1）布置勘探工程的钻孔时，不仅要考虑到自然地质的情况，也要结合好工程的特点和类型，比如说民用建筑和工业建筑要按照建筑的轮廓线来进行布孔，而水坝则是要顺着坝的轴线来布孔等。
（2）通常来说，除了大型的水利工程、控测深岩浆、深埋隧道以外，其他钻进的深度都不大，也就在 10 多米左右，因此我们就会经常用轻便钻机和简易的钻探法。
（3）钻孔的用途通常有很多种，比如说一个钻孔要查明水文地质条件、地质结构、地层岩性的同时，还要做各样的长期观测及取样、试验等，而有一些试验很多时候都是和钻进来同时进行的，因此进尺也就较慢。
（4）在钻进方法和钻孔结构中的编录、观测等方面都有着特殊要求
2.3 钻探技术的应用现状
与国外先进技术相比，我国的钻探技术水平相对比较低。钻探施工采取的立轴式钻机大部分是二十世纪八十年代的设计，历史比较悠久。全液压动力头钻机主要是进口的，我国自己发明的也已问世，但是还没有得到广泛的应用。在钻探工艺方面，一些高效的方法没有得到全面的普及，比如金刚石绳索取心钻进方法和不提钻换钻头方法等等。液动锤钻进的方法虽然具有很多的优点，但是在恶劣的泥浆环境下使用时，其寿命会大大降低。 空气反循环取样钻进方法不仅效率高，钻探成本也很低，但是由于地质工作者对其认识还不够，实际工作中应用非常少。总体来说，我国的钻探技术水平不够高，大大影响了地质调查的工作效率。
3 钻探技术探究
所谓地质钻探技术就是对地下进行钻孔来打碎岩石的一种工艺方法，钻探技术也是一种验证、取得地下岩层材料信息、地下实物资料，评估矿石的品位和计算储量的一个技术手段。
对于不同钻探的目的，钻探工艺和装备也有所不同，我国现在对钻探技术投入了大量的人力、物力、财力，这也使我国的钻探技术形成了一种技术体系，如反循环钻探技術、绳索取心技术、定向对接井钻探技术、液动潜孔锤钻技术以及新型的节水钻探技术等。
3.1 反循环钻探技术
反循环钻探技术有两种：水力反循环技术和空气反循环技术，两者的不同之处就是循环的介质不同。空气反循环钻探技术就是将压缩空气来做循环的介质，用双壁钻杆外管把压缩的空气送到钻孔底，那么空气的剧烈膨胀就会出现冲击力，从而驱动了孔底潜孔锤，让其作用于岩石上，而空气作用以后会通过钻杆中心的通道重新回到地表，同时也会夹带一些岩屑，那我们就可以将此做成钻探取样样本，然后对岩屑进行化验；水力反循环钻探技术就是将泥浆或是水来做循环的介质，其循环的方式与空气的循环一样，都是利用钻杆来把介质传送到孔底，而取心钻头将得到柱状的岩心，然后将其携带回地面。
优缺点：空气反循环可以提高钻探的效果，而且劳动强度低，成本也很低，同时还能及时地判断出岩层的变化，适合用在一些缺水干旱的地区来进行钻探。但是此方法是用岩屑来作为确定岩样的标准的，这也就很不合乎情理，不能对地层结构所出现的缺陷进行如实反映。水力反循环所钻探取得的岩块较完整，取心的质量也不错，同时劳动强度也较低，能合理地利用时间和准确地对岩层进行判断。但是与空气反循环相比，钻进的速度和效率都不是很高，也很耗能。
适用性：反循环技术适合用在地质勘察的取样工程，还能勘察水文水井和松软塌陷的地层，还有复杂地层锚固施工和注浆中都能用此技术，就是用钻杆所具有的隔空性能来对孔底的情况进行判断，从而能顺利地成孔。
3.2 液动潜孔锤技术
这一钻探技术我国在应用和研究方面做得很好，在世界上也是名列前茅的。此技术是在回转钻探基础上建立的，用冲洗液来驱动液动潜孔锤，当液动潜孔锤受到冲击时，就能将能量传给钻头，然后用钻头来破岩，而其中的冲洗液是用现场的泥浆泵来进行配送的，随着钻头不断深入浅出，也就会产生有节奏性的冲击负荷。
优点：此技术是常规回转钻探的一个改进成果，在回转力和冲击力的作用下，可以对高硬岩钻进的效率提高很多，从而也就减少了打孔的成本。此技术还能利用坚硬岩石抗剪度低和脆性大的特点，一些钻孔质量差和钻探复杂地形都能用此技术解决。 适用性：此方法适合用在脆性大、岩层坚硬的地质来进行钻探，因为此技术在使用过程中是高频振动的，那就要注意好设备紧固的问题，而液动锤磨损的大小与液压泥浆质量的好坏有直接关系，因此液压泥浆就要粘稠度低、含砂量少、润滑性能好。小口径岩心的钻探现在正向水下爆破、锚固施工及水文水井等一些领域发展。而此技术有待发展的地方就是处于高强的工作环境下，要增强潜孔锤的工作性能及使用寿命。现在此技术通常都应用在金属矿山 、化工、石油、水电建材、地质等一些领域。
3.3 绳索取心技术
这是一种不用钻杆就能够把岩心取出来的钻探技术，而需要用到钻杆的情况也只是钻头出现了问题或是要更换时才用的。其核心部分是岩矿心灌满了岩心管或是堵塞的时候用来打捞的工具，再将钻杆里的岩矿心取出来以后，也就不用提升钻杆柱了。
优点：此技术是现在使用比较多的一种技术，此钻探技术的钻进深度较低，取心的质量也较高，能将钻进效率提高，节省钻具升降时所用的辅助时间，如果发生阻塞也能及时地打捞，避免了矿心和钻杆工具之间相互的磨损，这样也就提高了取心率。使用此技术还能减少升降频次，从而增加了钻头的使用寿命；也不用经常提升钻杆，这也就减轻了工作人员劳动的强度。
适用性：此技术的优点有很多，因此使用的范围也很广，可以说是应用到了各种专业领域，比如说钻探石油天然气、钻探坑道、钻探固体矿产、钻探冰层、钻探工程地质、钻探地热等。
3.4 组合钻探工艺
此方法就是與绳索取心技术及反循环取样、取心技术结合在一起，从而得到了这样一个综合的钻探工艺，吸取了各个钻探工艺的优点。
优点：组合钻探工艺是将三种钻探技术的优点结合在一起所产生的，此工艺能依据地质的钻探要求和地层的情况来提高钻探的效率，从而也减少了额外劳动和成本。
4 结语
地质钻探技术是很繁琐复杂的一项工艺，而且其涉及的领域也很广泛，因此我们就要针对不同的地质勘察工程来选择适合的钻探技术。在当前这种资源开采紧张的情况下，我们要积极地发展、研究地质钻探技术，同时有关的工作人员也要多学习钻探技术知识，这样才能从整体上促进我国钻探技术的发展。
作者简介
朱小波，男，工程师，安徽理工大学地球与环境学院研究生，现就职于中石化河南石油勘探局有限公司。