我国地质钻探技术的趋势

摘 要：以时间轴为主线介绍我国钻探技术的发展和兴起,其中详细的进行介绍我国目前钻探的技术以及钻探行业的未来发展方向的重点.

关 键 词：钻探技术；发展趋势；装备

中图分类号：P624文献标识码：A文章编号：

1.概述

新中国的地质岩心钻探行业,在我国建立初期至今,钻探技术取得瞩目的成就,与之相对应的地质钻探技术也有很大的进步.简单的从技术上讲,岩心地质钻探通常受到社会的进步与时代的需求、相关领域科学技术的发展、岩石破碎机理及理论这三个方面的影响.下面仅仅就我们国家社会的钻探需求,对工程地质钻探技术的发展趋势进行讨论.

2.新中国的钻探技术发展史

新中国建立后的10年,我国的工程地质钻探技术正处于起步阶段,当时开发的新技术主要是体现在：中硬岩层以下岩石层使用硬质合金钻进；研究优质泥浆护孔技术及其推广；展开砂矿钻探和利用矿区的地层规律进行定向钻孔技术等.

步入六七十年代,正赶上我国的几年自然灾害,当时的中国正处于最艰难的时期,这期间开发出的新钻探技术：成功研制冲击液压回转钻具；液压冲击器开始用于生产；使用新工艺开发出金刚石钻进等,在如此艰难的条件下研发出这些新技术是非常艰难的.

80年代是我国地质钻探技术大发展的时期,此时正好赶上我国的改革开放,由于有了经济实力,从而推动着钻探技术的进步：岩层定向钻探取得成功应用；金刚石钻进工艺的大面积推广；创造并积累了盐湖钻探的经验等.

到了90年代,市场经济的驱动有较大的调整,因此导致来了地质矿产勘查任务开始倾向于稀贵矿产和紧缺矿产重点方向,同时对于地质钻探的质量要求越来越高.但是由于要求的提高,也应运产生很多新技术：中低温地热钻探开发效果显著；非开挖批设地下管线的技术的研究和开发；绳索取心、金刚石钻进与冲击回转钻成为常规钻进技术.

在“十一五”期间,我国的经济稳定发展,经济建设稳步推进,钻探的装备有了全方位的进步.究其原因,其中一个重要的就是全球制造业重点向我国转移,因而我国的机械、电子、液压、电气、材料等各领域装备技术的提高,其中特别是基础元器件和工程应用机械大环境的快速发展,由此带动着我国钻探技术装备的进步.传统立轴钻机的系列性的延伸和全液压钻探设备的研发,这些因素都推进着地质岩心钻机以及配套设备的现代化,慢慢的实现了我国地质钻探装备的技术升级以及替代进口装备,为“第二找矿空间”提供了强有力的技术装备保障和基础.

2011年是“十二五”的启动年,我们在水文及环境钻探、地质岩心钻探、工程钻探三方面对“十一五”期间的钻探技术设备发展采取着客观态度而进行的总结,“十二五”期间的基础是,从产品、技术、市场这几个方面规划未来5年我国的钻探技术装备的发展趋势

3.我国地质钻探工程技术的发展趋势

3.1.针对于适应特种地质情况的钻机在机械自动化操作、施工可靠性、保证钻进高质量、节能高效等多方面取得很大的进展,尤其是在钻探设备的超大型化、人工智能化、满足现场施工特殊性方面,施工工艺与设备开发结合更紧密.钻头、钻具、钻机这几个重要的钻探装备取得新的进展.寿命相对较高的聚晶金刚石复合片钻头、高强轻质合金钻杆以及绳索取心钻杆、多级伸缩式钻杆技术在施工中已经应用成功；传统的高性能钻头、钻具研制技术已经成熟.

3.2.对不同的岩层及特殊的施工条件,现在已成功掌握并拥有各种有针对性的高效钻探方法.对软土层易采用机械工静力成孔、螺旋振动钻、偏心套管钻进的方法；对中硬和坚硬地层钻进垂直较短的岩孔时,一般情况下回采用冲击回转式机械成孔方法；在定向钻进、取心钻进、坑道内钻进以及深孔坚硬地层钻进等,一般情况下会采用金刚石钻进的方法.

上述的技术为未来的工程地质钻探技术垫下了基础,今后的钻探技术将会在以下几个方面有更大进展：

3.2.1.传统的地质钻探与基础建设相关的岩土钻掘.在今后一段相当长的时间内,我们国家仍会处于基础建设开发建设阶段,与工程地质钻探技术相应的勘探、施工以及非开发技术都将有更大更长远的应用价值,而且之后将会成为我们国家经济的一个支柱性行业.

3.2.2.西部建设.我国西部的恶劣地质条件和自然环境,向工程地质的钻探技术提出新的任务.

3.2.3.深海海洋地质开发是我国高技术发展的一个重要方向,深海钻探技术的研发和应用会经历一个相当长的时期,但是未来的地质钻探发展趋势就是向更深,更远的海洋迈进,海洋的矿产资源远比陆地要丰富的多的多.

3.2.4.一些常规的陆地固体矿产资源和新型的矿产资源,在新世纪都将不断开发,尤其是开采程度不高,开采难度大的极地,地层深处等地方都会是未来的钻探发展方向.

4.工程地质钻探设备的选型

对于钻探机械的主参数选择,通常是以提高性能作为钻机钻进能力的基本参数而进行,但这对钻探设备的多方面考虑做的还是不够的.从多方面考虑,选取钻探设备时,钻探设备的可靠性、与相应岩层的对应性、设备回转切削能力、设备的安全储备系数等都是重要方面.原因有：4.1.钻探设备绝大部分都是采用冲击回转机构,破岩的机理主要以破碎切削为主,因此设备的回转扭矩性能好就能保证机械的切削钻进能力好；4.2.机械的回转力矩的大小是衡量钻机的一个重要参数,钻机的选型要与设计条件相一致,从而保证质量；4.3.在钻机的选用上,回转扭矩的能力与地质条件要相匹配,从而实现钻机与配套钻具的统一与协调工作.

近些年,因为工程地质钻探的发展较快,新的标准规范陆续实施,这些给工程地质钻探都提出了新要求新目标,其中,钻探设备如何适应地质开采的新要求就成为了衡量钻探技术的新标准.

针对于短距离移动的设备,选择自行式为主的工作方式不仅会提高效率,还能节约成本,但是对于需要长距离移动的钻探设备,就要考虑多方面的因素,不适宜选用自行式的机械,选型时还是应该要考虑设备的运输、大型机械的拆装方便性、可靠性.

5.结语

工程地质钻探设备向一机多用方向发展、向多能化目标靠拢,可针对性开发以某种钻进功能为主的多功能钻机来满足钻探的需要,这是钻探设备的发展趋势.未来的几十年仍将是我国钻探行业发展的重要机遇期,在国家经济实力越发强盛的大背景下,我国的钻探设备和技术将有更进一步的发展和创新.