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2001年增刊探矿工程(岩土钻掘工程)159

复杂地层钻进技术的研究与应用

张永勤,刘辉,陈修星
(中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊065000)

摘要:为满足地质矿产勘探向更深、更复杂地层、难以到达地区、海洋、水域等区域拓展的要求,研究适用于各种
复杂地层的钻进方法:多介质反循环取心取样技术,深孔及复杂地层绳索取心钻探技术,双管空气反循环在物探爆
破孔施工中的开发应用,绳索打捞全面钻进技术,螺旋跟管无循环钻进成孔技术,潜孔锤同心跟管钻进技术等。详
细介绍了这些复杂地层钻进技术的研究进展及应用效果。
关键词:复杂地层;反循环;绳索取心;物探爆破孔;螺旋跟管;潜孔锤同心跟管
中图分类号:P634.5文献标识码:A文章编号:1000-3746(2001)S1-0159-04

随着人类的发展、社会的进步以及对矿产资源探阶段已普遍使用。由于它以冲击全面破碎连续取
消耗量的增加,地球上已探明的矿产资源量也会逐样的钻进方式施工,其钻探效率高、成本低是其他钻
渐减少。早期发现并已开采的矿床有的已经枯竭。探方法无法比拟的。该项技术在我国地质矿产勘探
如果不进一步寻求和发现地球内部可能存在的矿产钻进中还没有发挥其应有的作用,其主要原因是我
资源,未来人类的生存将面临着严重的威胁。石油国反循环钻探器具的结构参数和级配不够合理,机
是当今世界人类发展最重要的能源,随着人口的不具和设备配套还不够理想,钻探效率提高幅度并不
断增加和社会的进步,人类对石油的消耗量也将会大,地质人员还不能完全接受碎屑作为地质样品,在
大幅度地增加。据有关专家预测,地球上现已探明某些情况下还存在不能完全满足地质要求的固有缺
石油的储量按目前的开采速度,50年之后将开采枯陷,应用范围受孔深和地下水位的影响较明显等。
竭。从目前全球地质勘探找矿的现状及发展趋势来为了发挥反循环钻探技术应有的作用,满足地质钻
看,地表、浅层及容易发现和到达区域的矿产资源已探要求,我们已对反循环钻探器具的结构参数和级
经探明或正在开采,所以未来地质找矿和钻探施工配进行了进一步的优化,提高了反循环效果、钻探效
无疑将向更深和复杂地层、难以到达地区、海洋、水率、地层的适应性、地质样品的真实性和可靠性等,
域等区域拓展。在上述区域和地层进行钻进施工并并制订相应的技术规范和标准,采用因地施钻的综
满足施工目的无疑会比以往有更大的难度,对取心合钻探方式。通过进一步研究和完善,多介质反循
取样钻进和成孔技术提出了更高的要求。目前,我环钻探技术必将在我国地质找矿钻探施工中发挥更
国正在进行新一轮地质大调查和西部大开发,尤其大的作用,特别是在我国西部大开发矿产资源开发
是西部新一轮油气资源的勘查。因此,开发研究较中将发挥更大的作用。
深孔及复杂地层取心取样钻探及成孔技术对未来寻1.2深孔及复杂地层绳索取心钻探技术的研究
找新的矿产资源将有着非常明显的现实意义。绳索取心钻探技术已有50多年的应用历史,50
多年来,它一直是最广泛应用和有效的地质找矿取
1固体矿床复杂地层钻探技术的研究心钻探技术。我国绳索取心钻探技术的推广应用也
1.1多介质反循环取心取样钻探技术的研究已有近30年的历史。尽管30多年来金刚石绳索取
反循环连续取心取样钻探技术是当今地质找矿心钻探技术为我国地质找矿取心钻探做出了巨大贡
钻探广泛应用的两大钻探技术之一,它的优点早已献,但钻具的结构性能、应用效果和国外相比还有很
被人们所熟知。特别是空气反循环连续取样钻探技大差距。特别是钻杆寿命和可靠性、钻进效率和孔
术在欧美、澳大利亚等工业发达国家多金属矿床勘深同国外相比有较大差距。国外绳索取心钻杆寿命

收稿日期:2001-05-30
基金项目:物探爆破震源孔钻进工艺的研究(2000431)
作者简介:张永勤(1960-),男(汉族),江苏沛县人,中国地质科学院勘探技术研究所新技术一室副主任,教授级高级工程师,探矿工程专业,
从事反循环连续取心钻探技术、物探爆破孔快速成孔取样钻探技术等研究工作,河北省廊坊市金光道77号,[phone]。
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可达10000～30000m,而我国绳索取心钻杆寿命只层,采用正循环钻进成孔方式不仅效率低,而且很难
有5000～7000m。国外固体矿床绳索取心钻探的满足孔深要求,特别是我国西部沙漠地区石油物探
最大孔深已超过5000m,而我国采用国产绳索取心爆破孔钻进成孔施工。随着西部大开发和西气东输
器具的最大孔深才达到1500m。国外绳索取心钻宏伟工程的启动实施,新一轮西部油气勘探已开始
探的平均台月效率已超过1000m,而我国绳索取心实施。有大量的石油物探爆破钻进成孔工作量需要
钻探的平均台月效率还不到600m。造成上述问题完成。由于钻孔要求越来越深,