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地质钻探技术的工作原理和发展方向

时间:2021-01-29作者:李中峰
本文导读:这是一篇关于地质钻探技术的工作原理和发展方向的文章,近年来,随着我国经济的快速发展,对能源的需求量也剧增,我国的钻探技术随着地质勘查事业的发展而日益进步。目前我国钻探技术的应用领域越来越广泛,各项工艺技术及设备也在不断升级更新。

  摘    要: 注重钻孔技术在钻探工程中的应用,可使相应的作业计划实施更具科学性。地质钻探技术对于人们的长远发展意义重大。我们在实践中要高度重视地质钻探技术,努力提高现有的地质钻探技术水平,从而促进新能源、新材料、新技术的开发。

  关键词: 地质钻探技术; 发展; 技术应用; 发展前景;

  Abstract: Paying attention to the application of drilling technology in drilling engineering can make the implementation of the corresponding operation plan more scientific. Geological drilling technology is of great significance to people's long-term development. In practice, we should attach great importance to geological drilling technology, and strive to improve the existing level of geological drilling technology, so as to promote the development of new energy, new materials and new technologies.

  Keyword: Geological drilling technique; develop; technology application; development prospect;

  能源是当代社会发展的重要因素,在世界经济高速发展的情况下,对能源的需求也快速提高,能源危机成了全球的共同危机。近年来,随着我国经济的快速发展,对能源的需求量也剧增,我国的钻探技术随着地质勘查事业的发展而日益进步。目前我国钻探技术的应用领域越来越广泛,各项工艺技术及设备也在不断升级更新。随着我国地质钻探技术水平的逐步提升,不仅可以有效缓解我国日益严峻的能源危机,而且能够有效推动我国经济的健康长远发展。

  1 、地质钻探技术的定义及意义

  地质钻探技术指用钻孔设备在地层中钻孔,并将地层的岩石破碎的钻井方法和工艺。它是掌握地下实物资料、计算储量、评估矿石品位、对地下岩土层材料信息进行科学验证所运用的一种技术手段。新中国成立以来,我国的钻探设备和技术水平都获得了较好的发展,国家也加大了人力物力及资金的投入,使我国的钻探技术拥有了独特的技术体系。我国的反循环钻探技术、液压潜孔锤钻技术、绳索取芯钻探技术、组合钻探技术等工艺技术都获得了快速发展。

  地质钻探技术是一门历史较为悠久的专业,也是人类生存和发展过程中不可或缺的一门基础科学。我国幅员辽阔,矿产资源种类繁多、储量较大,多年来不断发展的地质钻探技术为我国的经济发展做出了巨大的贡献。

  地质钻探技术涵盖的范围十分广泛,包括对矿产资源进行勘查、对工程的地质状况进行勘察以及对地下水的开采进行勘测等,对人类的生产和生活有着重要影响。可以说,人类社会的发展离不开地质钻探技术的支持,地质钻探技术的发展速度在一定程度上影响着社会和经济的发展。因此,如何令地质钻探技术的发展适应新形势的需求,对地质工作起到更大的支撑作用,是现阶段地质钻探技术面临的新挑战。

  2 、地质钻探技术及其工作原理

  地质钻探技术可以帮助勘测人员对地下实物的详细资料进行准确捕获,对地下的岩土层验证材料信息并计算其储备总量、对矿石的规格和品质进行有效评估等工作。根据不同的目的采取不同的钻探技术和设备展开钻探工作。我国的地质钻探技术已经取得了一定的发展并形成了相应的体系。

  2.1 、反循环式钻探技术

  根据反循环所使用的介质不同,可以将反循环式钻探技术分为水力反循环和空气反循环两种不同的形式。空气反循环的工作原理是将空气压缩后作为循环过程中的介质运送压缩空气到孔底时需要利用双壁式钻杆中的外管进行。使孔底处的潜孔锤在空气膨胀产生的冲击下撞击到岩石上,之后空气利用双壁式钻杆的管道将岩屑带出地面,岩屑就是钻探工作取到的样品,可以用来化验并对该处的地质情况进行科学分析。力反循环的连续取芯钻探技术中进行循环的介质是泥浆或清水,将介质送到孔底时是通过双壁钻杆的管环隙实现的。取芯获得柱状岩芯后经内管带到地面以便展开化验分析。
 

地质钻探技术的工作原理和发展方向
 

  2.2 、绳索取心钻探技术

  利用这一技术进行勘探时不必对钻杆进行提升就可以取出岩心,除非钻头发生故障要检查或置换时才需提取钻杆。在钻探时,当岩心充满了岩心管后(或者是有阻塞情况出现)不用将钻杆柱整体全部提出,可以利用打捞或提取的工具将岩心从钻杆的内部取出。

  2.3、 液动锤钻探技术

  液动锤钻探技术是目前我国最为成熟的钻探技术,在我国的发展和使用处于国际先进水平。液动锤钻探技术的工作原理是以回转钻探为结构基础,冲洗液的驱动力使液动锤受到冲击并将冲击产生的能量向钻头传递,利用钻头对岩石进行破碎。一般情况下,用泥浆泵进行冲洗液的传递和配送,液动锤处于钻头和钻杆中间跟随着钻头向孔内深入,并给于钻头持续而有一定频率的冲击形成负荷为钻头增力。

  2.4、 组合形式钻探技术

  在实际的钴探工作中,有时会将反循环式钴探技术和绳索取心钻探技术有机的结合在一起。将不同钻探技术的优势进行融合并将各技术的不足相互补充完善,形成综合性极强的组合钻探技术。在实践中,该技术能够根据地质条件的情况和钻探的需求发挥不同钻探优势,促使钻探效率提高,极大的降低钻探成本。

  3 、我国地质钻探技术应用现状

  我国的地质勘查工作中所用的地质钻探技术和国际先进水平相比还有不小的差距。钻探施工过程中所用的立轴式岩心钻机仍是上世纪八十年代时的钻探设计,很难完全适应现代社会的发展需要。进行地质钻探时使用的液压性动力头钻机多是国外进口而来,国内研发的使用量较少。同时,金刚石绳索钻探取芯法这一前沿的钻探技术在我国尚未得到大面积的使用,部分领先的钻探技术虽然在我国进行了一定的使用,但未能大面积的推广,达不到社会的发展需要。近几年来,各级政府对地质的钻探工作都加大了投入力度,对钻探技术的发展具有一定的推动作用,我国的钻探水平还有极大的进步空间。钻探技术水平对于探测工作的制约导致一些问题出现的情况时有发生。如在复杂的地质条件环境钻进中存在诸多问题,进行深孔钻进的能力相对较低,台月效率十分不理想和钻探成本高等。推动地质钻探技术水平快速发展,发挥它对国民经济的促进作用,需要我们对地质钻探技术的开发和研究进一步加强,引进国际先进的技术和理论,促使我国地质钻探技术和国际先进水平不断接轨,充分发挥其对于国民经济上大的推动作用。

  4 、地质钻探技术的发展方向

  4.1 、国内地质钻探技术的发展方向

  4.1.1 、地质钻探技术的发展方向。

  目前我国的地质钻探技术对西部的地质开发比较少,从而使西部地区和内部地区的地理环境产生了完全不同的状态。要想西部开发能够顺利进行并获得较好的效益,就必须大力提升地质钻探技术。通过对西部地区的资源存储情况进行科学合理的勘探,一定能够为我国西部经济的快速发展作出巨大贡献。

  4.1.2 、钻探方法的发展方向。

  随着经济的快速发展,已有的某些钻探方法达不到社会的实际需求,逐渐出现许多不相符的因素。因此,我国应该对过时的地质钻研技术进行全面提升,确保其能够与时俱进。

  4.1.3 、钻探设备的发展方向。

  随着经济的快速发展地质钻探技术中所应用的钻探设备也应不断进行研发。目前我国的钻探设备研发初步取得一定的成效,尤其是在钻机、钻头以及钻具等小型的设备中,进行研发的思路获得了一定的进步。与此同时,也对那些节能设备、大型设备以及自动化设备进行了深入研发和创新,确保钻探设备的发展方向一直向前发展。

  4.2、 国际中的地质钻探技术发展方向

  4.2.1 、工程钻探领域的发展方向。

  在人类社会的发展进程中,各种建筑的建设都为发展进程奠定了坚实基础,在不同的建筑施工中都会把钻探技术作为支撑。在各个项目施工前的准备阶段,都要先对其开发状况进行有效勘探,详查地质状况,从而为项目的顺利开发提供一些必要的数据。随着社会的不断发展,建筑工程的建设项目日益增多,所利用的土地资源也出现了多元化的发展趋势,为了满足社会的深入发展,人们对工程的地质钻探技术也提出了越来越高的要求。因此,地质钻探技术只有不断进步,才能够有效满足工程项目开展中的各种需求,为社会的发展提供重要的技术支持。

  4.2.2、 勘查矿产资源的发展方向。

  人类的进步离不开地球上所拥有的丰富矿产资源,然而矿产资源是不可再生的。人类为自身利益而没有节制的增大使用量导致地球上的矿产资源越来越短缺。近年来,人们不仅对陆地的矿产资源提升勘探技术水平,而且也加大了海洋矿产资源的开采力度。随着科技的日益进步人们对海洋的勘探领域从近海域发展到了高纬度和深海地带,不但使人们加深了对海洋内部的了解,最为重要的是缓解了国际上日益严峻的能源紧张问题。

  4.2.3 、勘测水资源的发展方向。

  虽然地球上拥有70%的水,但是淡水资源比较匮乏,加之人口的不断增长和环境的破坏,导致水污染现象越来越严重。根据有关数据统计,全球30%的居民生活在淡水资源比较紧缺的地区。全球的淡水仅3%左右,其中的1%的淡水资源不能被人们使用,仅剩的不到2%的淡水资源里有近99%都是地下水。所以地下水的相应钻探技术一定要提高,这样才能够有效改善全球淡水资源缺乏的现象。

  5 、结论

  地质钻探技术是保证我国社会建设与经济发展不可或缺的重要技术之一。进一步的提高地质钻探的技术水平,明确地质钻探技术的发展方向,将对我国的社会主义现代化建设起到良好的推动作用。

  参考文献

  [1] 房建华.地质钻探工艺技术初步研究[J].科技与企业,2012(3):156.
  [2] 黄涛.浅析地质钻探技术[J].科技信息,2013(26):381.
  [3] 冉恒谦,贾美玲,胡继良等.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报,2011(11):1806-1822.

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