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6O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3O% 。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2O世纪6O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。
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。
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20世纪6O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2O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。惟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。
受控定向钻探技术是深孔施工单位必备的手段,他是施工的保证,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。
深部找矿钻探技术
2019-12-25 00:00 浏览:176