地质勘探中钻探技术的应用

　　摘要：钻探技术是地质勘探中最为重要的方式，利用钻探技术可以使勘探数据拥有更高的准确率，也会使勘探工作效率更高。目前，在地质勘探中应用的钻探技术种类繁多，文章介绍了地质勘探以及钻探技术的概念，分析了钻探技术的具体应用以及常用方法，阐述了钻探技术未来的发展趋势，期望为钻探技术未来的发展提供一定的参考和借鉴。

　　在地质勘探工作中，钻探技术是十分重要的一环，直接影响勘探数据及资料的准确性，进而会影响到形成的勘探报告的可靠性。因此，需要根据具体的勘探情况，选用最为合适的钻探技术。

　　1　地质勘探与钻探技术概述

　　所谓地质勘探工作，就是在部分工程施工前必须进行的意向工作。地质勘探工作是通过技术手段对工程实施区域的地质结构情况进行勘查。这项工作主要涉及3个方面：水体、地质、力学。在地质勘探工作进行完毕后，会获得勘查数据，通过对这部分数据进行分析可以得出合理的论断，进而保障勘探工作可以有序地进行，也能很好地保证工作过程的安全性。

　　在地质勘探工作中，钻探技术是一项应用较为广泛，具有十分重要作用的技术。这项技术可以对孔内的原位进行测试，采取岩土样品，保障工程使用的材料质量。钻探技术的好坏会直接影响到勘探报告的准确性，也关系着对于地层结构的准确判断。所以，在为地质勘探工作选用适合的钻探技术时，需要对当地的地质结构进行详细调查，对其周边的自然环境做到完全地了解。另外，还需要考虑所进行工程的自身特征。一般而言，地质勘探工作并不需要太深的钻探度，只有大型的水利工程或是隧道工程例外。在进行钻探工作时，一般的地质普遍使用的是简易钻探方式，或者是使用便捷式钻机。

　　2　钻探技术在地质勘探中的应用

　　2.1　液动潜孔锤技术

　　从世界地质勘探活动中来看，我国所使用的液动潜孔锤钻探技术在世界领域都是较为领先的水准。这个钻探技术的主要工作原理是：液动潜孔锤会被冲洗液带动，进而开始进行钻探工作，在液动潜孔锤受到外部打击或者外界压力时，可以将这股力量传递到钻头上，进而实现钻头对于岩石的碰撞。通过对回转钻探技术的改良，形成这项钻探技术，并且在冲击力以及回转力的双重作用之下，使设备的钻探效率得到大幅提升，也会有效降低打孔的成本费用。岩石的硬度较高，地质比较脆，而且抗剪强度很低，对这样的性质加以利用，可以使钻孔的质量得到保障，即便进行钻探的位置十分复杂，钻孔的质量也不会被轻易破坏。液动潜孔锤高强度工作于硬性质地质结构时，可以拥有最好的钻探效果。在实际进行钻探工作时，要更为重视对于钻探设备的管理工作，照看好设备的紧固度。为了将潜孔锤技术的水平进一步提高，需要通过对这种技术的使用年限进行延长，来达到提升工作效率的目的。目前，这一技术主要应用于矿山的勘探工作，或者在石油等相关领域进行应用。

　　2.2　绳索取心技术

　　绳索取心钻探技术不需要进行提钻取心工作，这种技术的基本工作原理是：在岩矿心充满于岩心管内部或是在岩心管内部发生堵塞状况时，由于采用了绳索取心钻探技术，就不必将孔内部的钻杆柱拉升到地层表面。这种技术在面对这种情况时，只需要借助具备专业的打捞工具——绳索将岩心管取出。需要将全部钻杆住拉升至地层表面的情况少之又少，只有在钻探设备的钻头有破损需要更换，或是需要对其磨损状况进行检测时，才需要将其全部取出。一方面，这项技术的使用不仅仅是将升降钻探设备的时间大大缩短，而且也为纯钻进工作增加了时间，从而提升了钻进工作的效率。另一方面，绳索取心技术还可以降低钻探机器升降系统的磨损程度，并且降低机器工作所消耗的能量，减小了升降钻杆柱冲洗液对于管道内壁的冲击效果，可以大大提升孔内的安全性能。

　　2.3　反循环钻探技术

　　近年来，为地质勘探工作选取相应的钻探技术时，出现了一种崭新的技术，这种技术就是反循环钻探技术，它也被称为钻探技术的再次革新。反循环钻探技术主要采用的是水利反循环以及空气反循环两种反循环方式，这种技术会将这两种方式同时利用，在同一个钻孔中使用同一套钻具进行方式变换。采用水利反循环手段会获得质量较高的取心，也会及时地进行判层，对于时间的使用效率较高。采用空气反循环方式会使钻探工作的效率有所提升，所花费的成本费用也更低，比较适合在干旱的地区进行使用。根据地质勘探工作开展区域的实际地质结构条件，可以将这两种方式综合起来，或者单独进行其中一项。我国在对国土资源进行调查时，反循环钻探技术在其中起到了不可替代的重要作用。

　　2.4　组合形式钻探技术

　　在实际的工作过程中，有时会根据情况将两种技术相结合，日常工作中较为常见的是将绳索取心技术与反循环钻探技术这两种钻探技术进行融合。通过这种融合，不仅可以结合两种技术各自的优势，还可以将对方的劣势进行补足，通过这样的融合手段，可以优势互补，使最终形成的组合技术拥有更高的综合技术能力。这种组合技术可以更好地应用于实际勘探工作，根据在实际勘探过程中面临的不同地质结构选取更好的钻探技术，也能更好地发挥不同种类技术的不同优势，极大地提升钻探工作的效率，并进一步降低钻探工作的成本费用。

　　3　钻探技术的常用方法

　　3.1　击入法

　　针对比较坚硬的地质结构，采用一般的钻探技术不能拥有足够的冲击力，这样就不能快速地将岩石破除，这样会降低钻探工作的效率，影响钻探进度。采用击入法可以为钻探提供充足的力量，使岩石破除的速度更快，有利于钻探工作的快速进行。目前，常用的击入法有两种形式——孔内击入和孔外击入。

　　3.2　压入法

　　针对比较柔软的地质结构，破除岩石时不需要太强的冲击力，只需适当增加外部压力就可以达到钻探目的，那么采用压入法便可以很好地完成钻探工作。这个方式可以减少钻进工作的能量消耗，目前常用的压入法有连续压入法和间歇压入法。

　　3.3　振动法

　　针对一般性质的地质结构采用振动法，这种方式是通过振动器震动地层，使钻头伸入到地层之中。但是需要注意的是，在对岩石层进行钻探或者对原状样进行提取时都不适合采用这种方法。

　　4　钻探技术的发展趋势

　　4.1　针对不同种类岩石的施工

　　条件

　　在对地质进行勘探时，需要根据勘探地表岩石的具体特点以及施工场所的具体环境，在现有的钻探技术的基础上实施更为高效的钻探技术。在勘探的岩层地质比较柔软时，可以使用钻探方式有振动钻、螺旋钻、偏心套管钻等。另外，还可以采用机械工静力钻孔的方法进行钻探；在岩层地质为中硬度时，能够采用的最好方式为冲击回转机械钻孔手段，并以垂直的形式钻入到岩石的孔中；在岩层地质较硬时，我们可以使用硬度比较高的钻探设备来进行钻探工作，例如金刚石钻进方式。

　　4.2　钻探设备的钻头、钻具发展迅速

　　传统意义上钻探设备的钻头与钻具在经过了专家的研究之后，各个方面都趋于完善，技术的使用也更加成熟。从使用年限来看，PDC钻头由于采用的是聚晶金刚石材料，其使用年限更长，这样也就在很大程度上降低了钻探工作的成本费用。另一方面，合金钻杆由于其质量轻、强度高也得到了广泛应用，其他种类的钻杆技术，例如双壁钻杆技术、绳索取心钻杆技术等都得到了很好的应用。现阶段，在钻探工作中多采用的是新技术和新材料，这样会使钻探工作效率稳步提升，质量也可以得到保障。

　　5　结语

　　地质勘探工作中应用到的钻探技术种类较多，这项技术所涉及到的科目种类也比较繁杂，而且在不同的工程项目中地质情况不同也会导致采用的技术方法不同。所以，在进行地质勘探工作时，需要结合地质结构的实际情况，在选择合适的钻探技术时要尽可能地合乎实际情形，更加具备科学性。要进一步促进实施钻探的工作人员提升自身的工作水准，以便能够在面对不同的地质情况时尽快地选择出最为合理的钻探技术，以保障地质勘探工作最终所得的勘探数据，使数据具备准确性，保障数据报告的有效性，使钻探工作能更好地开展下去。

　　作者简介：李存峰（1967-），男，山东聊城人，山东省富民兴鲁获得者，研究方向：固体岩心钻探工程。

　　参考文献

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　　[2]王彦羽.地质勘查中钻探技术的应用[J].名城绘，2019 （4）：184.

　　[3]刘世海，王朝辉，丁磊明.地质工程勘查中钻探技术的方法以及具体作用[J].中国金属通报，2020，1012（1）：283-284.

　　（责任编辑：周羿廷）