关于深部找矿钻探技术分析
摘要：随着我国社会经济的不断发展，对于矿产资源的需求量也日益增加，而在过去的发展之中，大多浅部的矿产已经被找到并开采，这就迫使找矿只能想着深部进行。深部找矿钻探技术是深部找矿的重要技术手段，其应用水平的高低对于矿产资源开发和经济发展有着重要意义。本文就对我国常见的深部找矿钻探技术进行介绍，并分析了其所面临的困难，探究相应的解决措施。
关键词：深部找矿；钻探技术；困难；解决措施
矿产资源是工业生产顺利进行和人们生活稳定的重要保证，所以，加强矿产资源勘查十分重要。当前，我国浅部矿产资源已经基本被开采殆尽，深部找矿已经成为地质找矿工作的重点内容，这就促进了深部找矿钻探技术的快速发展。与浅部找矿相比，深部找矿钻探技术有着很大不同，
一、我国常见的深部找矿钻探技术
我国的深部找矿钻探技术开始于上世纪70年代，主要的钻探设备是立轴式钻机，经这些年发展之后，又开发出了气动锤钻进技术、液动锤钻探技术、泡沫钻进技术和定向钻探技术等，其具体内容如下：
（一）气动锤钻进技术的内容
气动锤钻进技术是我国在上世纪80年代引进的，主要包括贯通式钻进和CSR技术，此技术的优点是在深部钻探过程中能够降低钻孔堵塞问题发生的概率。
贯通式钻进采用的设备是双臂钻杆结合贯通式RC气锤，CSR的设备主要有双臂钻杆、气锤和通道接头。除此之外，GQ系列气动锤在近些年来应用也非常广泛，其特点在于可以按照深部矿内的气流变化对钻进速度进行自动调整。
气动锤钻进技术的不足之处在于只能分析深部地质中岩层碎屑的情况，而无法得到柱状岩芯的情况，在实用性上存在着不足，大多被应用于复杂地质环境和成孔取芯困难的地区之中[1]。
（二）液动锤钻探技术的内容
液动锤钻探技术的原理在于通过液动锤产生的冲击动能，给予钻头以冲击负荷，使其深入到地质深部，从而实现钻探。在应用此技术进行深部找矿时，为提高钻头钻进的效率，一般会将液动锤安装在岩心管和钻头之间。
目前，液动锤钻探技术常用的液动锤主要有YZX127型、KS-157型、SYC-178型、YS-19型和Q-150型，都属于我国开发的高效液动锤。其中，YZX127型性能较为优良，不仅能够适用于泥浆或其它类型的复杂地质环境中，其在连续钻进频率上也能达到500次，钻进深度上能够超过5000米；而KS-157型的优势在于能够降低钻探孔倾斜概率，有效防止钻探过程中出现岩心堵塞，同时还可以通过延长进尺来加大钻进深度。
液动锤钻探技术应用的范围相当广泛，除了一般的深部找矿外，还被应用在了水井钻探和石油钻井等领域，具有较高的实用价值。
（三）泡沫钻进技术的内容
泡沫钻进技术是以泡沫流作为钻探过程中的循环介质，借助泡沫流自身的均匀稳定优点，消除其它高密度流体的阻碍作用，从而起到促进钻探工作的作用，有效克服了复杂地质条件中钻探的困难，同时，由于泡沫流在循环过程中不会发生急速的上返，对于钻孔孔壁的冲击作用接近于无，也能够有效防止钻探过程中出现孔壁坍塌，对于高原、沙漠等地区的深部找矿工作有着重要意义。
泡沫钻进技术在我国的使用开始与上世纪80年代中期，泡沫剂的类型主要有F873和TAS，经过这些年的发展后，又出现了ADF-
1、CD-1和DF-1等，同时，我国还在泡沫钻探技术的相关流程上进行了详细规定，在钻探测试装置上进行了专门研制，极大地促进了泡沫钻探技术的发展[2]。
（四）定向钻探技术的内容
定向钻探技术是深部找矿之中应用应用最为普遍的一种技术，其最重要的施工环节是造斜，也就是通过相应的造斜设备给予钻孔一定压力，从而保证钻孔想着设计轨迹进行延伸，保证钻探过程在控制范围之内，在此过程中，还需要辅助以造斜钻头、测量系统和定向器具。
在造斜设备上，主要有连续造斜、偏心楔、配合孔底动力使用的造斜设备等；在造斜钻头上，主要有牛鼻式和盘式钻头两种；在测量系统上，主要是ZS-1系统和YS-1系统，在定向器具上，主要包括GZ-
18、BD-14和DD-1。
定向是造斜设备工作不出现偏差的重要保证，根据定向方式的不同，可以分为直接定向和间接定向两种。其中，直接定向多用于顶角小于3°的钻孔，定向工具是钻杆；间接定向在顶角大于3°的钻孔中常用，工具包括上述几种类型。
二、我国深部找矿钻探技术的难点
（一）钻探井结构较为复杂
在深部找矿钻探过程中，由于其需要不断向下钻进，需要经过较多的地层层位，而这些地层层位在岩石类型、结构强度等方面都存在着较大差异，再加上局部溶洞等问题的出现，都给深部找矿钻井造成了极大困难，坍塌、失漏或者缩径等问题时常发生，给钻探井稳定的安全造成影响，阻碍了深部找矿钻探工作的顺利开展。为防止这些问题，就需要对钻进结构进行复杂化设计，比如CCSD探井中的四开井身结构，见图1。
（二）钻探设备相对较为落后
就我国目前的深部找矿钻探设备而言，虽然开发出了许多先进技术和设备，但占据多数 图1：CCSD探井井身结构
的依然是上世纪70年代的立轴钻机，其钻进深度仅有1500m，近些虽然有2000m和3000m钻机的研发，但多数样机，很少被应用于深部找矿钻探工作中，这些钻探设备对于岩心的提升能力严重不足，以立轴式钻机XY-6为例，其提升能力只有6T。在这种设备水平下，当钻探过程中发生缩径问题时，就会出现卡钻事故，而随着钻探深度的增加，钻杆的重量和其与井壁的摩擦力以及泥浆阻力等都会增大，进一步对提钻能力造成了不利影响。
（三）钻探井斜度不容易被控制
在深部找矿钻井开挖过程中，由于地层软硬交替特点和早然造斜效应的影响，井斜问题十分普遍，这就会使钻探发生偏离，从而影响了钻探的轨迹，给深部找矿工作钻探的质量造成了极大限制。
（四）钻探工作效率水平较低
整个深部找矿钻探工作的施工周期是很长的，需要经过多道复杂的钻探程序，加上钻孔的复杂机构、井底的高温等因素影响，给钻探过程中的岩心提捞等过程造成了极大干扰，钻杆的磨损和消耗也会增加，这些问题都会给钻探效率造成影响。
三、提高我国深部找矿技术应用的措施
（一）合理配置石油钻机提高钻探能力
将钻机换为石油钻机，对于提高钻探能力有着重要作用，以CCSD探井钻探为例，通过采用ZJ70D石油钻机，极大的延伸了深部找矿钻探的深度，保证了深部找矿工作的成功。在实际应用中，可以根据实际需要采取合适的石油钻机，以提高深部找矿钻探的能力。在此过程中，还需要对钻机配套设施进行优化简化，以ZJ30石油钻机为例，其配套设施部件如图2所示[3]。
（二）加大定向钻探技术的使用力度
通过受控的定向钻探，按照预定的轨迹来进行钻井，能够避免直井钻探过 图2：石油钻机优化简配配套设施表
程中受地层分布不均匀等因素影响发生的钻杆损坏、井壁缩径等问题，提高钻井钻探的效率，而且石油钻机的转盘、钻具在轨迹控制上相对容易，更能满足定向钻探技术实施的条件。
另外，在深部找矿钻探过程中，占据总费用比重较高的是钻探技术成本，钻孔的斜度纠正则会对找矿的准确性产生重大干扰，通过定向钻探的技术，能够有效降低钻孔斜偏问题发生的概率，将整个钻探轨迹控制在固定区域内，从而达到降低钻进工作的目的，降低整个深部找矿钻探的技术成本。
（三）结合采用配套绳索取心的技术
虽然绳索取心技术在常规石油钻井中应用的并不普遍，但对于一些特定条件的钻机还是有着极大作用的。比如当石油钻机的钻杆内径较小（G105级127mm）时，结合采用配套的绳索取心钻具内杆，或者在后期深井段时更换专用的绳索取心钻具，就能够充分发挥出绳索取心的优势。
（四）提高钻探过程的目的性
石油钻机和岩心钻机的钻控工艺技术是不同的。岩心钻机主要采用取心钻头钻进，以硬质合金钻头、金刚石取心钻头等为主；而石油钻机钻进则以全面钻进为主，主要以牙轮钻头和PDC钻头钻进为主。因次采用石油钻机取心，可根据目的层的预测深度，在满足深矿找矿地质目的的前提下，只对主要的目的层段进行取心钻进。
结语：
综上所述，深部找矿钻探技术对于矿产资源的开发和社会经济的稳定发展有着重要研究，加强对深部找矿钻探技术的研究，有着十分重要的现实意义。我国深部找矿钻探技术经过长期发展之后，已经有了一定的技术基础，但是在实际应用当中，依然面临着许多难点，给深部找矿工作的顺利开展造成了不良影响，所以，需要针对这些难点，探索科学的解决办法，以提高深部找矿钻探技术的应用水平，为社会经济和人们生活的稳定提供有力保障。
参考文献：
[1] 彭粲璨.深部找矿钻探技术探讨[J].中国煤炭地质，2014，11：61-64.
[2]徐国忠.我国深部找矿钻探技术探讨[J].西部探矿工程，2012，10：149-151+154.
[3]刘氩镭，白飞，宗晖.对我国深部找矿钻探技术的探讨[J].河南科技，2014，03：31.
