多功能模塊化巖心鉆探技術(shù)研究

本項(xiàng)目根據(jù)工作任務(wù)書和年度工作方案的安排，進(jìn)行了室內(nèi)調(diào)試試驗(yàn)和大量的生產(chǎn)試驗(yàn)，多功能模塊化取心鉆具總的試驗(yàn)進(jìn)尺為812.91米，平均巖心采取率91.45%，完成了預(yù)定的試驗(yàn)工作量。研制的多功能模塊化取心鉆具先后在五個(gè)礦區(qū)四家地質(zhì)隊(duì)以推廣應(yīng)用為目的進(jìn)行了相關(guān)的生產(chǎn)試驗(yàn)，同時(shí)編寫了《多功能模塊化取心鉆進(jìn)工藝技術(shù)》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(gè)柱狀的巖心，從孔內(nèi)取出巖心用以研究地質(zhì)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(jìn)方法有：金剛石鉆進(jìn)、硬質(zhì)合金鉆進(jìn)和鉆粒鉆進(jìn)。巖心鉆探也可以液動的沖擊器進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，仍然可以使用金剛石或硬質(zhì)合金耐沖擊的巖心鉆頭。在鉆進(jìn)上部覆蓋層不需取巖心時(shí)，也可以采用無巖心鉆進(jìn)方法，用刮刀鉆頭、矛式硬合金鉆頭、牙輪鉆頭鉆進(jìn) 。

金剛石繩索取心技術(shù)

繩索取心(WL)鉆探技術(shù)被稱為鉆探技術(shù)第一次革命，已有近60年的推廣應(yīng)用歷史。在全球地質(zhì)找礦鉆探施工中是應(yīng)用最廣泛、綜合地質(zhì)效果最佳的鉆探技術(shù)。 自上世紀(jì)70年代中期我國開始推廣應(yīng)用，但在應(yīng)用廣度和深度上與國外發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距，利用繩索取心鉆探技術(shù)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(zhì)不佳、加工質(zhì)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(nèi)徑可以通過繩索取心鉆具內(nèi)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(shí)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(shù)應(yīng)用于深部找礦的另一個(gè)原因。自上世紀(jì)60年代開始研究，70年代開始推廣金剛石鉆探技術(shù)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(fù)合材料方面進(jìn)行了大規(guī)模的攻關(guān)研究，制造了一些聚晶、復(fù)合片產(chǎn)品，但其性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上國際水平。這就使得國內(nèi)金剛石鉆頭鉆進(jìn)壽命短、效率偏低。據(jù)調(diào)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(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)

勘探技術(shù)研究所于上世紀(jì)60年代開始此項(xiàng)技術(shù)的研究，經(jīng)過幾十年的開發(fā)、改進(jìn)，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(jìn)尺4038.88m、平均小時(shí)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(jìn)過程中泥漿固相含量較高，導(dǎo)致液動潛孔錘內(nèi)的零件頻繁卡死，工作壽命大幅度降低，從而導(dǎo)致提鉆頻繁。在推廣過程中，其優(yōu)點(diǎn)雖為大家所認(rèn)識和接受，但是實(shí)際應(yīng)用卻較少。

空氣泡沫鉆探技術(shù)

該技術(shù)是原地礦部“七五”和“八五”期間的重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，由勘探技術(shù)研究所、長春地質(zhì)學(xué)院和甘肅地礦局等科研院所、高校和相關(guān)生產(chǎn)單位聯(lián)合完成。經(jīng)過不同環(huán)境條件及機(jī)具試驗(yàn)研究總結(jié)了一套比較成熟的泡沫工藝和鉆進(jìn)規(guī)程。由于其后正值地質(zhì)鉆探工作量銳減，而此技術(shù)在初期投資、能耗和后期泡沫劑回收方面的費(fèi)用都比普通鉆進(jìn)技術(shù)高，因此其推廣應(yīng)用處于停滯狀態(tài) 。2100433B

地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)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(shù)手段，具有不可替代的重要作用。鉆探規(guī)程是鉆探施工應(yīng)遵循的準(zhǔn)則，是實(shí)現(xiàn)探礦工程現(xiàn)代化管理的重要基礎(chǔ)。我國巖心鉆探規(guī)程編制于上世紀(jì)80年代，作為部門內(nèi)部的行政規(guī)定，一些內(nèi)容已經(jīng)與地質(zhì)勘查體制變革和地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)發(fā)展不相適應(yīng)，嚴(yán)重影響到地質(zhì)調(diào)查和資源勘探工作。

根據(jù)國土資源部、中國地質(zhì)調(diào)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(zhì)巖心鉆探規(guī)程》通過了中國地質(zhì)調(diào)查局組織的專家評審。8月，通過國土資源行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會勘查專業(yè)分技術(shù)委員會組織的專家審定，上報(bào)國土資源部主管部門。經(jīng)國土資源部批準(zhǔn)，《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T0227-2010)作為國土資源行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)于2010年11月11日發(fā)布，2010年12月31日實(shí)施。

《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T0227-2010)包括鉆探工程設(shè)計(jì)、鉆探方法、鉆探設(shè)備、沖洗液與護(hù)壁堵漏、鉆孔軌跡測量、孔內(nèi)事故預(yù)防和處理、工程質(zhì)量、生產(chǎn)（安全）管理等19章和2個(gè)附錄，具有很強(qiáng)的實(shí)用性?！兑?guī)程》全面規(guī)范了地質(zhì)鉆探設(shè)計(jì)、施工技術(shù)及管理工作，對提升鉆探工程標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化水平，提高礦產(chǎn)資源評價(jià)質(zhì)量和效率具有重要意義。

《規(guī)程》強(qiáng)調(diào)按照設(shè)計(jì)進(jìn)行施工的原則。首次統(tǒng)一了鉆孔公稱口徑，為鉆探方法轉(zhuǎn)換及鉆具標(biāo)準(zhǔn)的修訂奠定了基礎(chǔ)。進(jìn)一步充實(shí)了金剛石鉆進(jìn)、繩索取心鉆進(jìn)內(nèi)容；新增了沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、定向鉆進(jìn)、空氣反循環(huán)鉆進(jìn)等技術(shù)規(guī)定；在安全生產(chǎn)和健康環(huán)保方面借鑒了國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和石油鉆井先進(jìn)技術(shù)成果，體現(xiàn)了社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步趨勢。

《規(guī)程》在編制中注意了與有關(guān)行業(yè)相關(guān)規(guī)程的協(xié)調(diào)性，編制工作程序和成果表達(dá)形式符合標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則及相關(guān)規(guī)定，結(jié)構(gòu)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(zhì)調(diào)查局，起草單位為中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所。著名鉆探技術(shù)專家王達(dá)教授擔(dān)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(shù)人員2100433B