多功能模塊化巖心鉆探技術研究

本項目根據(jù)工作任務書和年度工作方案的安排，進行了室內調試試驗和大量的生產(chǎn)試驗，多功能模塊化取心鉆具總的試驗進尺為812.91米，平均巖心采取率91.45%，完成了預定的試驗工作量。研制的多功能模塊化取心鉆具先后在五個礦區(qū)四家地質隊以推廣應用為目的進行了相關的生產(chǎn)試驗，同時編寫了《多功能模塊化取心鉆進工藝技術》及《多功能模塊化取心鉆具使用說明書》。 2100433B

筒狀鉆頭和鉆具在孔底沿圓周環(huán)狀破碎巖石，在孔底中心部分保留一個柱狀的巖心，從孔內取出巖心用以研究地質和礦產(chǎn)的情況，故稱為巖心鉆探。最終的孔徑從33毫米到91毫米。巖心鉆探根據(jù)所使用的鉆頭不同，鉆進方法有：金剛石鉆進、硬質合金鉆進和鉆粒鉆進。巖心鉆探也可以液動的沖擊器進行沖擊回轉鉆進，仍然可以使用金剛石或硬質合金耐沖擊的巖心鉆頭。在鉆進上部覆蓋層不需取巖心時，也可以采用無巖心鉆進方法，用刮刀鉆頭、矛式硬合金鉆頭、牙輪鉆頭鉆進 。

金剛石繩索取心技術

繩索取心(WL)鉆探技術被稱為鉆探技術第一次革命，已有近60年的推廣應用歷史。在全球地質找礦鉆探施工中是應用最廣泛、綜合地質效果最佳的鉆探技術。 自上世紀70年代中期我國開始推廣應用，但在應用廣度和深度上與國外發(fā)達國家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術完成的巖心鉆探工作量仍不足全部固體礦產(chǎn)巖心鉆探工作量的30%。國產(chǎn)繩索取心鉆具存在材質不佳、加工質量差、易折斷和脫扣等問題，不能滿足1000米以深鉆孔的需要。而深部找礦一般采用的替代方案是使用內徑可以通過繩索取心鉆具內管的普通鉆桿來完成鉆孔取心作業(yè)，這就在完成取心作業(yè)的同時增大了鉆孔工作量。例如Φ89mm鉆桿 Φ75mm型繩索取心鉆具 Φ94mm鉆頭的鉆具組合。

金剛石鉆頭的使用壽命是限制金剛石繩索取心技術應用于深部找礦的另一個原因。自上世紀60年代開始研究，70年代開始推廣金剛石鉆探技術以來，我國金剛石鉆頭制造水平有了很大提高，但是其使用效果與國外仍存在較大差距。雖然在金剛石超硬復合材料方面進行了大規(guī)模的攻關研究，制造了一些聚晶、復合片產(chǎn)品，但其性能也遠遠趕不上國際水平。這就使得國內金剛石鉆頭鉆進壽命短、效率偏低。據(jù)調查，我國的金剛石鉆頭壽命在硬巖地層還不足40米 。

液動沖擊回轉鉆進技術

勘探技術研究所于上世紀60年代開始此項技術的研究，經(jīng)過幾十年的開發(fā)、改進，已經(jīng)形成不同用途、多種規(guī)格的系列液動沖擊器。特別是YZX127型液動潛孔錘在2006年完工的中國大陸科鉆一井施工中創(chuàng)下了總進尺4038.88m、平均小時效率1.13m、平均回次長度6.31m的好成績。但是在普通鉆探生產(chǎn)條件下，由于泥漿固控系統(tǒng)還停留在傳統(tǒng)的泥漿池加循環(huán)槽讓巖粉自然沉淀的水平，在鉆進過程中泥漿固相含量較高，導致液動潛孔錘內的零件頻繁卡死，工作壽命大幅度降低，從而導致提鉆頻繁。在推廣過程中，其優(yōu)點雖為大家所認識和接受，但是實際應用卻較少。

空氣泡沫鉆探技術

該技術是原地礦部“七五”和“八五”期間的重點科研攻關項目，由勘探技術研究所、長春地質學院和甘肅地礦局等科研院所、高校和相關生產(chǎn)單位聯(lián)合完成。經(jīng)過不同環(huán)境條件及機具試驗研究總結了一套比較成熟的泡沫工藝和鉆進規(guī)程。由于其后正值地質鉆探工作量銳減，而此技術在初期投資、能耗和后期泡沫劑回收方面的費用都比普通鉆進技術高，因此其推廣應用處于停滯狀態(tài) 。2100433B

地質巖心鉆探技術涉及地礦、冶金、煤炭、有色、核工業(yè)、化工、建材等各工業(yè)部門，是資源勘查最主要、最直接的技術手段，具有不可替代的重要作用。鉆探規(guī)程是鉆探施工應遵循的準則，是實現(xiàn)探礦工程現(xiàn)代化管理的重要基礎。我國巖心鉆探規(guī)程編制于上世紀80年代，作為部門內部的行政規(guī)定，一些內容已經(jīng)與地質勘查體制變革和地質巖心鉆探技術發(fā)展不相適應，嚴重影響到地質調查和資源勘探工作。

根據(jù)國土資源部、中國地質調查局要求，鉆探規(guī)程修編工作于2009年初啟動。2010年2月，《地質巖心鉆探規(guī)程》通過了中國地質調查局組織的專家評審。8月，通過國土資源行業(yè)技術標準委員會勘查專業(yè)分技術委員會組織的專家審定，上報國土資源部主管部門。經(jīng)國土資源部批準，《地質巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T0227-2010)作為國土資源行業(yè)技術標準于2010年11月11日發(fā)布，2010年12月31日實施。

《地質巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T0227-2010)包括鉆探工程設計、鉆探方法、鉆探設備、沖洗液與護壁堵漏、鉆孔軌跡測量、孔內事故預防和處理、工程質量、生產(chǎn)（安全）管理等19章和2個附錄，具有很強的實用性?！兑?guī)程》全面規(guī)范了地質鉆探設計、施工技術及管理工作，對提升鉆探工程標準化、產(chǎn)業(yè)化水平，提高礦產(chǎn)資源評價質量和效率具有重要意義。

《規(guī)程》強調按照設計進行施工的原則。首次統(tǒng)一了鉆孔公稱口徑，為鉆探方法轉換及鉆具標準的修訂奠定了基礎。進一步充實了金剛石鉆進、繩索取心鉆進內容；新增了沖擊回轉鉆進、定向鉆進、空氣反循環(huán)鉆進等技術規(guī)定；在安全生產(chǎn)和健康環(huán)保方面借鑒了國家相關標準和石油鉆井先進技術成果，體現(xiàn)了社會發(fā)展和技術進步趨勢。

《規(guī)程》在編制中注意了與有關行業(yè)相關規(guī)程的協(xié)調性，編制工作程序和成果表達形式符合標準化工作導則及相關規(guī)定，結構和文體統(tǒng)一，格式、表述、符號符合要求。

《規(guī)程》歸口單位為國土資源部，提出部門為中國地質調查局，起草單位為中國地質科學院勘探技術研究所。著名鉆探技術專家王達教授擔任主編，編寫組成員有趙國隆、蕭亞民、陳星慶、湯松然、孫建華、張林霞、劉秀美、戴智長等資深專家和中青年專業(yè)技術人員2100433B