我国地质钻探现状和发展前景分析

我国经济社会发展已步入“新常态”。作为地质调查和矿产勘查工作重要技术支撑的地质钻探行业,资金投入显著减少,地质钻探工作量大幅下滑,常规钻探施工产能过剩;另一方面,地质钻探新的服务领域不断扩大,包括深部科学钻探,地热能及非常规能源勘查,海洋、灾害防治、生态环境、地外天体、极地方面的钻探等。如何应对地勘行业出现的问题,是全行业共同面对的挑战。在对当前及今后一段时期地质钻探工程面临的困难、挑战和机遇等进行调研分析的基础上,对我国地质钻探未来的发展前景进行了预测,认为地质钻探工作量将进一步减少,新领域、新业态的钻探工程及先进钻探技术和装备需求将进一步加大,更加贴近国家需求,更加注重环保理念。     

“钻探 ”在民生地质工作中的作用与地位

“钻探 ”是在“互联网 ”理念基础上提出的,涉及经济社会各个领域。在资源环境并重和地质勘查投入逐年减少的新常态下,传统的地质钻探出现了新的发展“瓶颈”。未来的钻探工程需要结合社会发展需要和民生地质工作,在地热等新能源勘查、医学地质调查评价、灾害地质调查监测和城市地下空间开发利用等方面,创新钻探发展模式,优化组合钻探技术和复合钻进工艺研究,达到“便利、高效、低耗、质优”的目的。文中结合目前形势重点介绍了“钻探 ”概念和民生地质主要内容,就未来钻探工程涉及的领域和发展方向提出了建议。     

地表近水平孔绳索取心工艺钻探实践

针对近水平孔地表岩心钻探施工项目的相关技术要求,利用现有的CS1000P6L型地表岩心钻机和常用的绳索取心钻具,设计和改进了绳索取心内管总成的投放与打捞装置,实现了地表岩心钻孔倾角接近零度的情况下普通绳索取心工艺的正常工作。与普通的提钻取心相比,大幅提高了工作效率,节省了购置特定的钻杆、绳索取心钻具及打捞器具等费用。经改进的输送装置结构简单、性能可靠、成本低廉,操作简单易行。经过野外生产实践验证,该装置实现了预期的目的和效果,达到了地质要求,积累并丰富了地表近水平孔岩心钻探施工的经验。     

若尔盖铀矿田漏失层空心微珠泥浆试验研究

若尔盖铀矿是我国四大基本类型铀矿田之一,矿层为灰岩、硅灰岩,圈团状纵向裂隙发育,长孔段失返性全漏失,泥浆性能难以维护,孔壁失稳,堵漏花费大量的人力、物力。为提高钻进效率,针对地层漏失机理,通过降低漏失压力实现平衡钻进,分别开展了空气泡沫、微泡沫泥浆以及空心微珠等低密度泥浆体系的研究和试验。实践表明,空心微珠低密度泥浆体系是一种适合若尔盖铀矿田漏失层钻进的泥浆体系。     

河元背地区绳索取心钻进泵压计算模型的建立与应用

泵压是反映金刚石绳索取心钻进时井内作业是否正常的重要参数。为了进一步研究泵压波动变化与实际钻进作业之间的关系,指导钻进工作的快速、安全开展,结合江西相山河元背地区CUSD2井实际泵压波动数据及相关钻进资料,建立了适用于本井的循环系统压力损失计算模型。对比分析模型计算的理论泵压与实际泵压的波动变化趋势,将模型应用于实际钻进,在此基础上预测后续地层的泵压波动区域范围,发现7 MPa的泵压安全值不再适用于后续地层钻进,调整设置泵压安全值为10 MPa,并利用邻井泵压波动数据进一步验证其可靠性。适当调整修正理论模型,使其可应用于河元背以及相山地区绳索取心钻进中,指导该地区钻探工作。     

冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

钻井利器的故事之“铝合金钻杆”

地球科学的发展对地球深部数据的依赖程度越来越高,作为“入地”重要手段的科学超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为是“伸入地壳的望远镜”。与钢钻杆相比,铝合金钻杆以其独特的优越性(质量轻、比强度高、钻进深度深、所需能耗少),已成为难进入地区、大位移井、超深井等钻柱设计的优选方案。本文从科普的角度介绍了钻柱与钻杆的区别、钻柱的使用极限长度、铝合金钻杆的技术优势及其现存的不足之处,以此提高对铝合金钻杆的认识,促进铝合金钻杆的研究和发展。     

钻探-物探测井技术在覆盖区填图中的应用研究

钻探作为获取深部地质信息的最直接手段,可查明第四纪地层序列,确定基岩顶面埋深与起伏、验证推测模型、研究地质构造、圈定地质体间的重要接触关系,服务于覆盖区填图。物探测井是一种科学有效的井内探测手段,利用特定的岩性或岩性组合对应着特定的测井参数组合的特点,利用测井参数组合可识别地层的岩性、确定地层的深度与厚度,可进行地层划分对比等。钻探-物探测井技术的综合利用,将提高覆盖区勘探效率,降低勘探成本,为下一步开展的覆盖区填图工作提供技术方法支撑。     

山东黄金西岭勘查区深部勘探孔防斜与纠斜措施

西岭勘查区金矿找矿工作已全面进入勘探阶段,勘查区网度为80 m×80 m,对于钻孔质量要求十分严格：终孔靶点偏差不超过勘探网度的四分之一,即不超过20 m。对于西岭勘查区设计孔深均超过1500 m（部分钻孔设计甚至超过2500 m）的钻孔而言,这种要求远远超过地质岩心钻探规程要求。山东黄金地勘公司根据多年深孔施工经验,在防斜与纠斜方面均取得了一些突破,自主研发了钻具扶正器、独创了钻孔纠斜法,形成了一套实用的钻孔质量保证措施。     

“松科二井”用硬岩长寿命钻头的设计与应用

为提高“松科二井”在深井硬岩钻进中的寿命与效率,选用了高性能胎体材料、高强度焊接材料,并采用了合理的钻头结构与水路结构设计,研制的φ216/124 mm金刚石取心钻头在“松科二井”取得了良好的效果,本文介绍了适用于深井硬岩的金刚石钻头的设计及应用效果。