浅析地质勘察工程中的钻探技术

摘要：我国的地质勘察事业近些年不断发展，钻探技术以其准确的分析能力在地质勘察工程中也应用得越来越多，成了地质勘察的主要手段。文章对地质勘察工程中的钻探技术进行了分析，希望能对同行有所帮助。

关键词：钻探技术；地质勘察；反循环钻探技术；液动潜孔锤技术；绳索取心技术

中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）27-0115-03

我国国土辽阔，同时也蕴含着丰富的矿产资源，但是因为我国经济还处在发展中，因此也就和一些发达国家相比，在钻探技术这一方面还有很大差距。但是我国经济现在不断发展，对矿产的需要也不断增加，那么现在我国的钻探技术也已经达到了一个先进水平，其表现在装备、工艺技术还有广泛应用领域等方面，再加上我国地质勘察业的不

断发展，这也就间接地提高了我国钻探技术的水平。

1 关于地质勘察工程

1.1 概念

工程勘察指的是经过测绘、试验、勘探、调查等一些方法，从而获取到和工程建设相关的水体、土体及岩体的力学参数、变化规律、空间分布等一些信息，然后以此来对建筑适宜性、场地稳定性、环境演化性进行论证、评价、检验，同时再提出一些关于施工原则、资料的建议。地质工程钻探是很重要的勘探方法，同时也是测试孔内原位和岩土样品采取的一个重要辅助手段，也是保证勘察资料准确的一个基础，尤其是对一些复杂地层，比如岩溶、砂土、碎石土等，如果钻探的技术不合格，那么也就不能对地层结构进行准确的揭露，更不能获取到力学参数，甚至会出现勘察报告虚假这样的问题，那就直接影响了工程建设的质量，也会出现一些安全隐患。

1.2 特点和使用条件

1.2.1 布置勘探工程的钻孔时，不仅要考虑到自然地质的情况，也要结合好工程的特点和类型，比如说民用建筑和工业建筑要按照建筑的轮廓线来进行布孔，而水坝则是要顺着坝的轴线来布孔等。

1.2.2 通常来说，除了大型的水利工程、控测深岩浆、深埋隧道以外，其他钻进的深度都不大，也就在10多米左右，因此我们就会经常用轻便钻机和简易的钻探法。

1.2.3 钻孔的用途通常有很多种，比如说一个钻孔要查明水文地质条件、地质结构、地层岩性的同时，还要做各样的长期观测及取样、试验等，而有一些试验很多时候都是和钻进来同时进行的，因此进尺也就较慢。

1.2.4 在钻进方法和钻孔结构中的编录、观测等方面都有着特殊要求。

2 钻探技术分析

所谓地质钻探技术就是对地下进行钻孔来打碎岩石的一种工艺方法，钻探技术也是一种验证、取得地下岩层材料信息、地下实物资料，评估矿石的品位和计算储量的一个技术手段。对于不同钻探的目的，钻探工艺和装备也有所不同，我国现在对钻探技术投入了大量的人力、物力、财力，这也使我国的钻探技术形成了一种技术体系，如反循环钻探技术、绳索取心技术、定向对接井钻探技术、液动潜孔锤钻技术以及新型的节水钻探技术等。

2.1 反循环钻探技术

反循环钻探技术有两种：水力反循环技术和空气反循环技术，两者的不同之处就是循环的介质不同。空气反循环钻探技术就是将压缩空气来做循环的介质，用双壁钻杆外管把压缩的空气送到钻孔底，那么空气的剧烈膨胀就会出现冲击力，从而驱动了孔底潜孔锤，让其作用于岩石上，而空气作用以后会通过钻杆中心的通道重新回到地表，同时也会夹带一些岩屑，那我们就可以将此做成钻探取样样本，然后对岩屑进行化验；水力反循环钻探技术就是将泥浆或是水来做循环的介质，其循环的方式与空气的循环一样，都是利用钻杆来把介质传送到孔底，而取心钻头将得到柱状的岩心，然后将其携带回地面。

优缺点：空气反循环可以提高钻探的效果，而且劳动强度低，成本也很低，同时还能及时地判断出岩层的变化，适合用在一些缺水干旱的地区来进行钻探。但是此方法是用岩屑来作为确定岩样的标准的，这也就很不合乎情理，不能对地层结构所出现的缺陷进行如实反映。水力反循环所钻探取得的岩块较完整，取心的质量也不错，同时劳动强度也较低，能合理地利用时间和准确地对岩层进行判断。但是与空气反循环相比，钻进的速度和效率都不是很高，也很耗能。

适用性：反循环技术适合用在地质勘察的取样工程，还能勘察水文水井和松软塌陷的地层，还有复杂地层锚固施工和注浆中都能用此技术，就是用钻杆所具有的隔空性能来对孔底的情况进行判断，从而能顺利地成孔。

2.2 液动潜孔锤技术

这一钻探技术我国在应用和研究方面做得很好，在世界上也是名列前茅的。此技术是在回转钻探基础上建立的，用冲洗液来驱动液动潜孔锤，当液动潜孔锤受到冲击时，就能将能量传给钻头，然后用钻头来破岩，而其中的冲洗液是用现场的泥浆泵来进行配送的，随着钻头不断深入浅出，也就会产生有节奏性的冲击负荷。

优点：此技术是常规回转钻探的一个改进成果，在回转力和冲击力的作用下，可以对高硬岩钻进的效率提高很多，从而也就减少了打孔的成本。此技术还能利用坚硬岩石抗剪度低和脆性大的特点，一些钻孔质量差和钻探复杂地形都能用此技术解决。

适用性：此方法适合用在脆性大、岩层坚硬的地质来进行钻探，因为此技术在使用过程中是高频振动的，那就要注意好设备紧固的问题，而液动锤磨损的大小与液压泥浆质量的好坏有直接关系，因此液压泥浆就要粘稠度低、含砂量少、润滑性能好。小口径岩心的钻探现在正向水下爆破、锚固施工及水文水井等一些领域发展。而此技术有待发展的地方就是处于高强的工作环境下，要增强潜孔锤的工作性能及使用寿命。现在此技术通常都应用在金属矿山、化工、石油、水电建材、地质等一些领域。

2.3 绳索取心技术

这是一种不用钻杆就能够把岩心取出来的钻探技术，而需要用到钻杆的情况也只是钻头出现了问题或是要更换时才用的。其核心部分是岩矿心灌满了岩心管或是堵塞的时候用来打捞的工具，再将钻杆里的岩矿心取出来以后，也就不用提升钻杆

柱了。

优点：此技术是现在使用比较多的一种技术，此钻探技术的钻进深度较低，取心的质量也较高，能将钻进效率提高，节省钻具升降时所用的辅助时间，如果发生阻塞也能及时地打捞，避免了矿心和钻杆工具之间相互的磨损，这样也就提高了取心率。使用此技术还能减少升降频次，从而增加了钻头的使用寿命；也不用经常提升钻杆，这也就减轻了工作人员劳动的强度。

适用性：此技术的优点有很多，因此使用的范围也很广，可以说是应用到了各种专业领域，比如说钻探石油天然气、钻探坑道、钻探固体矿产、钻探冰层、钻探工程地质、钻探地热等。

2.4 组合钻探工艺

此方法就是与绳索取心技术及反循环取样、取心技术结合在一起，从而得到了这样一个综合的钻探工艺，吸取了各个钻探工艺的优点。

优点：组合钻探工艺是将三种钻探技术的优点结合在一起所产生的，此工艺能依据地质的钻探要求和地层的情况来提高钻探的效率，从而也减少了额外劳动和成本。

2.5 其他钻探技术

除了我们上面说的这几种技术以外，还有一些新材料、新工艺的应用。新型节水钻探技术是特别为干旱地区而研究出的一种钻探技术，在研发新钻头方面，是用超声波技术来制作金刚石钻头的，这样也就提高了生产效率，增加了钻头使用寿命，而且和普通的钻头相比，钻进的速度提高20%。随着新型冲洗液的研发，这也就解决了冲洗液在钻杆内部产生污垢的问题，同时也很好地保护了钻具，增加了钻具的使用时间。现在新型泥浆体系和泥浆材料也广泛地用在了水源和地质钻探等一些

领域。

3 结语

地质钻探技术是很繁琐复杂的一项工艺，而且其涉及的领域也很广泛，因此我们就要针对不同的地质勘察工程来选择适合的钻探技术。在当前这种资源开采紧张的情况下，我们要积极地发展、研究地质钻探技术，同时有关的工作人员也要多学习钻探技术知识，这样才能从整体上促进我国钻探技术的发展。

参考文献

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作者简介：李小平（1965-），男，江西金新勘测工程有限公司地质工程师，研究方向：岩土工程、工程勘察。

（责任编辑：叶小坚）

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