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地質鉆探技術的工作原理和發展方向

時間:2021-01-29作者:李中峰
本文導讀:這是一篇關于地質鉆探技術的工作原理和發展方向的文章,近年來,隨著我國經濟的快速發展,對能源的需求量也劇增,我國的鉆探技術隨著地質勘查事業的發展而日益進步。目前我國鉆探技術的應用領域越來越廣泛,各項工藝技術及設備也在不斷升級更新。

  摘    要: 注重鉆孔技術在鉆探工程中的應用,可使相應的作業計劃實施更具科學性。地質鉆探技術對于人們的長遠發展意義重大。我們在實踐中要高度重視地質鉆探技術,努力提高現有的地質鉆探技術水平,從而促進新能源、新材料、新技術的開發。

  關鍵詞: 地質鉆探技術; 發展; 技術應用; 發展前景;

  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;

  能源是當代社會發展的重要因素,在世界經濟高速發展的情況下,對能源的需求也快速提高,能源危機成了全球的共同危機。近年來,隨著我國經濟的快速發展,對能源的需求量也劇增,我國的鉆探技術隨著地質勘查事業的發展而日益進步。目前我國鉆探技術的應用領域越來越廣泛,各項工藝技術及設備也在不斷升級更新。隨著我國地質鉆探技術水平的逐步提升,不僅可以有效緩解我國日益嚴峻的能源危機,而且能夠有效推動我國經濟的健康長遠發展。

  1 、地質鉆探技術的定義及意義

  地質鉆探技術指用鉆孔設備在地層中鉆孔,并將地層的巖石破碎的鉆井方法和工藝。它是掌握地下實物資料、計算儲量、評估礦石品位、對地下巖土層材料信息進行科學驗證所運用的一種技術手段。新中國成立以來,我國的鉆探設備和技術水平都獲得了較好的發展,國家也加大了人力物力及資金的投入,使我國的鉆探技術擁有了獨特的技術體系。我國的反循環鉆探技術、液壓潛孔錘鉆技術、繩索取芯鉆探技術、組合鉆探技術等工藝技術都獲得了快速發展。

  地質鉆探技術是一門歷史較為悠久的專業,也是人類生存和發展過程中不可或缺的一門基礎科學。我國幅員遼闊,礦產資源種類繁多、儲量較大,多年來不斷發展的地質鉆探技術為我國的經濟發展做出了巨大的貢獻。

  地質鉆探技術涵蓋的范圍十分廣泛,包括對礦產資源進行勘查、對工程的地質狀況進行勘察以及對地下水的開采進行勘測等,對人類的生產和生活有著重要影響?梢哉f,人類社會的發展離不開地質鉆探技術的支持,地質鉆探技術的發展速度在一定程度上影響著社會和經濟的發展。因此,如何令地質鉆探技術的發展適應新形勢的需求,對地質工作起到更大的支撐作用,是現階段地質鉆探技術面臨的新挑戰。

  2 、地質鉆探技術及其工作原理

  地質鉆探技術可以幫助勘測人員對地下實物的詳細資料進行準確捕獲,對地下的巖土層驗證材料信息并計算其儲備總量、對礦石的規格和品質進行有效評估等工作。根據不同的目的采取不同的鉆探技術和設備展開鉆探工作。我國的地質鉆探技術已經取得了一定的發展并形成了相應的體系。

  2.1 、反循環式鉆探技術

  根據反循環所使用的介質不同,可以將反循環式鉆探技術分為水力反循環和空氣反循環兩種不同的形式?諝夥囱h的工作原理是將空氣壓縮后作為循環過程中的介質運送壓縮空氣到孔底時需要利用雙壁式鉆桿中的外管進行。使孔底處的潛孔錘在空氣膨脹產生的沖擊下撞擊到巖石上,之后空氣利用雙壁式鉆桿的管道將巖屑帶出地面,巖屑就是鉆探工作取到的樣品,可以用來化驗并對該處的地質情況進行科學分析。力反循環的連續取芯鉆探技術中進行循環的介質是泥漿或清水,將介質送到孔底時是通過雙壁鉆桿的管環隙實現的。取芯獲得柱狀巖芯后經內管帶到地面以便展開化驗分析。
 

地質鉆探技術的工作原理和發展方向
 

  2.2 、繩索取心鉆探技術

  利用這一技術進行勘探時不必對鉆桿進行提升就可以取出巖心,除非鉆頭發生故障要檢查或置換時才需提取鉆桿。在鉆探時,當巖心充滿了巖心管后(或者是有阻塞情況出現)不用將鉆桿柱整體全部提出,可以利用打撈或提取的工具將巖心從鉆桿的內部取出。

  2.3、 液動錘鉆探技術

  液動錘鉆探技術是目前我國最為成熟的鉆探技術,在我國的發展和使用處于國際先進水平。液動錘鉆探技術的工作原理是以回轉鉆探為結構基礎,沖洗液的驅動力使液動錘受到沖擊并將沖擊產生的能量向鉆頭傳遞,利用鉆頭對巖石進行破碎。一般情況下,用泥漿泵進行沖洗液的傳遞和配送,液動錘處于鉆頭和鉆桿中間跟隨著鉆頭向孔內深入,并給于鉆頭持續而有一定頻率的沖擊形成負荷為鉆頭增力。

  2.4、 組合形式鉆探技術

  在實際的鈷探工作中,有時會將反循環式鈷探技術和繩索取心鉆探技術有機的結合在一起。將不同鉆探技術的優勢進行融合并將各技術的不足相互補充完善,形成綜合性極強的組合鉆探技術。在實踐中,該技術能夠根據地質條件的情況和鉆探的需求發揮不同鉆探優勢,促使鉆探效率提高,極大的降低鉆探成本。

  3 、我國地質鉆探技術應用現狀

  我國的地質勘查工作中所用的地質鉆探技術和國際先進水平相比還有不小的差距。鉆探施工過程中所用的立軸式巖心鉆機仍是上世紀八十年代時的鉆探設計,很難完全適應現代社會的發展需要。進行地質鉆探時使用的液壓性動力頭鉆機多是國外進口而來,國內研發的使用量較少。同時,金剛石繩索鉆探取芯法這一前沿的鉆探技術在我國尚未得到大面積的使用,部分領先的鉆探技術雖然在我國進行了一定的使用,但未能大面積的推廣,達不到社會的發展需要。近幾年來,各級政府對地質的鉆探工作都加大了投入力度,對鉆探技術的發展具有一定的推動作用,我國的鉆探水平還有極大的進步空間。鉆探技術水平對于探測工作的制約導致一些問題出現的情況時有發生。如在復雜的地質條件環境鉆進中存在諸多問題,進行深孔鉆進的能力相對較低,臺月效率十分不理想和鉆探成本高等。推動地質鉆探技術水平快速發展,發揮它對國民經濟的促進作用,需要我們對地質鉆探技術的開發和研究進一步加強,引進國際先進的技術和理論,促使我國地質鉆探技術和國際先進水平不斷接軌,充分發揮其對于國民經濟上大的推動作用。

  4 、地質鉆探技術的發展方向

  4.1 、國內地質鉆探技術的發展方向

  4.1.1 、地質鉆探技術的發展方向。

  目前我國的地質鉆探技術對西部的地質開發比較少,從而使西部地區和內部地區的地理環境產生了完全不同的狀態。要想西部開發能夠順利進行并獲得較好的效益,就必須大力提升地質鉆探技術。通過對西部地區的資源存儲情況進行科學合理的勘探,一定能夠為我國西部經濟的快速發展作出巨大貢獻。

  4.1.2 、鉆探方法的發展方向。

  隨著經濟的快速發展,已有的某些鉆探方法達不到社會的實際需求,逐漸出現許多不相符的因素。因此,我國應該對過時的地質鉆研技術進行全面提升,確保其能夠與時俱進。

  4.1.3 、鉆探設備的發展方向。

  隨著經濟的快速發展地質鉆探技術中所應用的鉆探設備也應不斷進行研發。目前我國的鉆探設備研發初步取得一定的成效,尤其是在鉆機、鉆頭以及鉆具等小型的設備中,進行研發的思路獲得了一定的進步。與此同時,也對那些節能設備、大型設備以及自動化設備進行了深入研發和創新,確保鉆探設備的發展方向一直向前發展。

  4.2、 國際中的地質鉆探技術發展方向

  4.2.1 、工程鉆探領域的發展方向。

  在人類社會的發展進程中,各種建筑的建設都為發展進程奠定了堅實基礎,在不同的建筑施工中都會把鉆探技術作為支撐。在各個項目施工前的準備階段,都要先對其開發狀況進行有效勘探,詳查地質狀況,從而為項目的順利開發提供一些必要的數據。隨著社會的不斷發展,建筑工程的建設項目日益增多,所利用的土地資源也出現了多元化的發展趨勢,為了滿足社會的深入發展,人們對工程的地質鉆探技術也提出了越來越高的要求。因此,地質鉆探技術只有不斷進步,才能夠有效滿足工程項目開展中的各種需求,為社會的發展提供重要的技術支持。

  4.2.2、 勘查礦產資源的發展方向。

  人類的進步離不開地球上所擁有的豐富礦產資源,然而礦產資源是不可再生的。人類為自身利益而沒有節制的增大使用量導致地球上的礦產資源越來越短缺。近年來,人們不僅對陸地的礦產資源提升勘探技術水平,而且也加大了海洋礦產資源的開采力度。隨著科技的日益進步人們對海洋的勘探領域從近海域發展到了高緯度和深海地帶,不但使人們加深了對海洋內部的了解,最為重要的是緩解了國際上日益嚴峻的能源緊張問題。

  4.2.3 、勘測水資源的發展方向。

  雖然地球上擁有70%的水,但是淡水資源比較匱乏,加之人口的不斷增長和環境的破壞,導致水污染現象越來越嚴重。根據有關數據統計,全球30%的居民生活在淡水資源比較緊缺的地區。全球的淡水僅3%左右,其中的1%的淡水資源不能被人們使用,僅剩的不到2%的淡水資源里有近99%都是地下水。所以地下水的相應鉆探技術一定要提高,這樣才能夠有效改善全球淡水資源缺乏的現象。

  5 、結論

  地質鉆探技術是保證我國社會建設與經濟發展不可或缺的重要技術之一。進一步的提高地質鉆探的技術水平,明確地質鉆探技術的發展方向,將對我國的社會主義現代化建設起到良好的推動作用。

  參考文獻

  [1] 房建華.地質鉆探工藝技術初步研究[J].科技與企業,2012(3):156.
  [2] 黃濤.淺析地質鉆探技術[J].科技信息,2013(26):381.
  [3] 冉恒謙,賈美玲,胡繼良等.地質鉆探技術與應用研究[J].地質學報,2011(11):1806-1822.

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