钻探工程概论2

摘要：本文通过互联网搜索、图书查阅和咨询等多种方式对国内的钻探设备与工艺(Drilling Equipments and Technology)发展现状进行了调研和相应的分析研究，并且综述了我国钻探设备与工艺的发展状况，分析出了国内外钻探设备与工艺的发展现状和发展动向.

关键词：钻探设备 钻探工艺 发展 

研究背景：矿产资源紧缺的状况已有目共睹，如何加强矿产勘查，保证矿产资源供给已迫在眉睫。经过几十年地质工作者的不懈努力，如今表层矿床已经勘查和开发的差不多了，21世纪面临的多为深层地段的探矿，这种深层矿层钻探勘查对取心(样)、钻进速度、工程成本、安全防护等方面有更高的要求。钻探工程一直是矿产勘查的重要技术方法之一，是直接从地下岩层获取实物样品的唯一途径。但是应该看到，我国目前存在钻探设备陈旧老化、技术方法落后、钻探效率低等诸多问题。因此，加强矿产资源的勘探开发，大力推进钻探技术与装备的现代化，研究开发先进钻探技术、装备是十分迫切的。 

研究的意义：对钻探设备与工艺发展的介绍和研究将使读者对国内外钻探设备与工艺的的发展状况有更深入的了解,同时也有助于我国钻探设备与工艺沿着正确的方向发展,从而逐步缩小与国外先进水平之间的差距.

钻探设备与工艺的发展历史

钻探是我国公元前254年(秦昭王时代)的一项伟大发明,对我国政治经济文化产生产生了很大的影响.这一发于17世纪传入西方.

   一,传说时代的古井.<<周书>>记载:黄帝穿井.尧舜禹时代<<击壤歌>>”日出而作,日入而息,凿井而饮,耕田而食,帝力于我何有哉.”<<世本>>称颂伯益是凿井的发明者.二,井盐钻探-深井钻凿的开始. 北宋时期,几个准备开私井的村民为了开采盐量高的卤水采用了一种全新的方法:他们采用了人类历史上最早的钻头,史载叫圜刃.用圜刃钻击地下，破碎岩石，把盐井向地下深处打进。这是很简易的木质机械工具，它靠人的踩踏把钻具提起来，然后在冲击到井底，形成对岩石的冲击破碎作用。当时的人们还发发明了扇泥筒用于打捞碎石和泥土。三，古代深井阶段—现代盐井，油井，气井的雏形。北宋庆历年间，在今四川五通桥盐区和自贡盐井出现了小口径深井，称为卓筒井。“卓筒”是直如竹筒的意思。凿井时，用圆刃铁锉，凿出的井口如碗大，深数十丈，用巨竹去节，套接成为井壁。再用较细的竹子制成水桶，提取卤水，一桶可提数斗（《东坡志林》卷四）。四川各盐区的卓筒井,有盐井、火井和水火井三种,以盐井为主。盐井又有岩盐井和卤水井之分。前者在钻到盐层后，注水浸卤，然后汲出。后者直接汲卤煮盐。火井引出天然气，作为煮盐的燃料，水火井则兼采卤水和天然气。卓筒井最初深数十丈，从明末到清中叶，井深迅速发展到二三百丈。清末，井深已达到三百二十丈。表明在这段时间内，凿井技术出现了重大突破，这主要是发明了多种处理井中事故的工具，使井深有可能超过千米。开凿卓筒井所用各种工具名目繁多，通称为锉（钻头）。自贡井富荣盐场凿大口主要用“鱼尾锉”,长一丈,重一二百斤不等。凿小口主要用“银锭锉”，重100斤到300斤不等。有时也用马蹄锉。四， 现代机器钻探阶段: 目前，许多国家已经普遍将这种第三代岩心钻机运用于深层矿产勘查，深孔可达3000m，钻进效率高。而我国现在广泛运用的地质岩心钻机还是第二代，即液压立轴式岩心钻机，且少有改良，明显落后于时代。如广西地矿局在某矿区先是运用国产立轴式钻机，小时钻探进尺仅1m左右，这类钻机钻进效率低下，后来采用国外进口的全液压动力头钻机，在同样条件下小时进尺则达3m多，钻进效率提高了3倍。目前，欧美一些发达国家在这类机型的研制开发及应用上明显领先于我们，我国今后一段时期地质勘查任务相当繁重，应当加快研究、开发自动化岩心钻机的步伐。 

发展展望: 研发并大力推广应用最新钻探技术。从被誉为钻探技术第一次的金刚石绳索取心技术，到被列为第二次钻探技术的反循环连续取心(样)钻探技术，从“八五”期间重大成果之一的空气泡沫钻探技术的推广应用，到最近10年技术越来越成熟的受控定向钻探技术及岩心定向技术的突破性进展，从中都能看到钻探技术的一个个清晰的发展轨迹，但其中有一个重要的现实是，各种对各种钻探新技术的研究及推广运用在全国各地很不均衡。这其中有这样或那样的原因，在此不细究，只求对策。笔者认为，不管是企事业内部还是外部都需要产、学、研三者“结合”且需常“结合”，各方通力合作，创新运用已有钻探技术于生产实践当中，密切跟踪及掌握最新钻探技术及工艺，研究钻探施工过程中的难题和困境有了成果再反哺生产实践，研发和应用两手抓两手都要硬，以适应新形势下在深层找矿时对钻探技术的相应要求。

     加快培养高素质钻探技术人员及先进钻探设备的推广应用。目前，我国许多地质钻探技术人员和工人缺乏施工操作经验，不少人甚至对过去常规的钻探操作，如金刚石钻进与绳索取心技术都不会或掌握不好，也少有深孔钻探技术经验，其工作难度可想而知。如广西地矿局曾在桂北2个大型铅锌矿实施了2个750m的钻孔，当钻探超过300m地质结构变繁杂技术操作难度加大时，年轻的钻工技术过不了关，只能请退休的老机班长来。试想一下，一个连常规的钻探技术和设备都不能掌握的技术人员又怎能指望他去运用先进的钻探装备呢?新型的地质装备技术含量高、价格昂贵，必须培养具有相应文化素质和实际工作经验的技术人员和工人来掌握使用。

结束语: 总之,为加强地质工作,实现地质勘查工作的要求,必须研发及应用当代最先进的钻探技术与装备,今早使设备更新换代,采用最新的钻头那技术及工艺方法,提升勘查技术水平和经济效益.

参考资料:

1.黎强<<论钻探设备及技术创新应用的现实意义>>， 2010-06

2.道客巴巴《钻探设备与工艺》，2012-04

3.百度百科-科学技术史-北宋-盐政史

4.中国论文资源库《钻探机具在钻探工程中的作用及应用

》，2012-05