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摘要 ：现如今，地质工程数量和规模获得蓬勃发展，在地质 工程设计与施工期间面临着多重机遇与挑战，尤其在设计施工 前做好工程地质调查研究工作更是关键。因而在工程地质调查 研究的众多方法技术中， 勘探技术起了至关重要的角色， 不但能 够给工程设计单位提供工程设计所必需的工程地质参数，从而 实现设计单位和施工单位展开针对性设计与施工，而且还可以 使得工程施工队伍准确掌握施工场所的地质特点，确保地质工 程整个设计品质和施工质量获得稳步提升。但是， 在组织实施地 质工程钻探期间，工程技术领域不同，其所应用的关键技术、工 艺手段和装备工具等也有所不同。可见， 在组织实施地质工程钻 探之前， 施工单位要组织技术人员展开科学合理的勘察， 以便于 为钻井工程技术的实际运用提供专业的考察依据。
关键词 ：地质工程 ；钻井技术 ；工艺探究
地质钻探法作为一种常规探测技术，在相关领域中已经获 得长足发展， 主要利用钻头由地表下往地底上钻孔， 在岩层中构 成圆柱状的钻孔结构，并透过结合其他技术手段如碳元素衰减 计算法等，再加上地质结构组成的规律来判断该地质的相应年 代。相比于传统挖掘施工方法，它可以节约不少时间，而且对地 下文物等的损伤也相应较小，是现代土木工程施工的重要技术 支撑。通过地质钻探获取准确的数据， 可科学的预言与判断相应 地层的情况， 对科学事业发展意义重大。
1 地质勘探的工程含义
在从事工程地质调查研究的过程中，人们往往会运用勘察、 检测、调查和测量等手段，来对工程开展全面的调查，以便更准 确了解工程中有关地质状况、岩层分布、水体条件等的信息，进 而把这种信息运用于对工程平稳程度、自然环境变化情况及其 施工实用性等的调研过程中，从而得出最终的建设项目建造方 案。在地质勘查期间，勘测技术是最为重要的部分，且在复杂的 土建工程之中， 钻探技术使用频率较高， 可以有效提高工程勘察 成果的准确度。不过，在该技术的实际使用过程中，如一旦发生 了管理不善的状况，将会对工程勘察成果产生很大的负面影响， 为后期工程的实施， 将带来十分重大的负面影响。
人们在生产工作中的许多方面，都会涉及到地质钻探科学 技术，包括对矿产资源的勘探与重大工程建设中地质情况的信息获取等各个领域。所以说， 地质钻探科学技术发展将会很直接 地影响着人类生产和生活的质量。从更大的方面上来说， 发展地 质钻探科学技术将可以在较大程度上促进人类社会的进步，从 而推动中国国民经济发展的进程。而从小的方向上来说， 人类日 常生活中所有方面的发展都和地质勘探的相关科学技术发展有 着密切的联系。目前为止， 如何使地质钻探科学技术和中国当前 的经济社会发展进程相适应，合理的发展与使用地质钻探科学 技术可与当前我国环境现状相符合，业已成为我国土木工程施 工建设所思考的重要内容。地质勘探科技如何才可以满足新的 需求， 适应当前人们前行的脚步， 是人们所面对的新问题。
2 钻探技术工艺中存在的问题
2.1 设备管理不当
当前的钻探机械设备，基本上都是基于原来老式机械设备 的基础上改装的， 机械设备全智能化程度并不高， 设备也较为复 杂繁重， 在运输搬迁之时常常要花费巨大的人力物力， 也带来了 无谓的时间耗费。
2.2 设备通用性较低
往往这种钻井装置仅仅适应一些特定行业的专业要求，其 跨行业的使用能力和国外的钻机相比差异还比较大，若能处理 好这种问题， 便可以促使我国钻探设备迈入新的行列。
2.3 操作人员专业水平有待提升
随着我国体制改革不断深入开展，我国绝大多数负责地质 勘探的部门逐渐朝向私营化、集团化发展。此外，项目工程施工 期间， 若是没有对工人作出全面监督， 没有组织人员参与系统性 的岗前培训，在施工期间若是出现疏忽会引发严重的经济损失， 甚至会对建筑工程质量、周围环境等产生不良影响。这种问题不 仅要求施工单位重视，项目工程监理单位与社会都需要提高关 注度。
2.4 安全管理存在问题
安全性是现在社会生产的第一位，在施工管理期间若是没 有全面保障施工人员人身安全和财产安全，将难以组织相关人 员主动参与项目施工。因为现在的安全生产监督管理工作方面 的立法还不是很全面到位，导致了一些勘探队伍在尚未发现隐 患时就盲目进行管理工作，给项目工程施工埋下安全隐患，主要体现在 ：①没有全面且系统的对危险状况和灾害等级进行了 解，既是了解也不够详细 ；②没有预判灾害的能力， 且在预判危 害程度的时候没有全方位、多层次组织展开， 所以不能预测在灾 难状况出现后会产生的连锁反应 ；③并未根据可能发生的事件 提出与之相对应的应对措施 ；④并未事先提出相应的安全措施， 甚至在项目工程施工期间存在偷工减料的现象 ；⑤对最终反馈 的结果评估并不合理。
2.5 控制系统相对落后
和国外的钻机管理系统比较，国内的钻机管理系统智能化 程度还不够高， 在钻探监控技术方面比较弱， 不能够在最短时间 内比较准确的发现钻井工作中的各类突发情况，并且钻孔参数 仪器等各种仪器指标也还没有齐全。
3 地质工程项目勘查中钻井技能的方法与应用
3.1 绳索取心技术
绳索取心钻孔技术是当前领域应用率最大的一种钻孔技 术，在应用它时探取的岩心质量通常很高，而需要的钻孔深度 则较低。此外，利用绳索式取心的钻井技术也可以提高钻井效 果，从而降低钻具在正常工作时的提升速度所花费的时间。但 当采用该工艺技术时，需要通过专门带钢丝绳长度的打捞装置 实施打捞，通过打捞装置可以将孔底的内管衔接起来，从而将 其抽取到地层中上来。设计打捞装置的主要工作目的是为降低 阻塞状况，以便降低对钻杆的损坏。而地质勘察施工中所采用 的绳索取心式钻孔工艺技术，则对施工机具技能的要求颇高， 可降低施工人员的工作劳动强度。因此，就深层结构而言，由 于深层结构指的是地质状况相对复杂且钻井深度较深，而在通 过绳索取钻探技术进行开展勘察工作时，必须综合地考察内因 和外因等多种原因， 对所获取的岩心信息加以认真的分析研究， 并通过对具体的环境条件和学科的基础知识来加以探讨，然后 再以自己的工作经历作为辅助来作出最后的分析，获取结论。 另外， 在勘察施工进行前还必须制订出尽可能全面的紧急预案， 防止错误性的作业。
3.2 反循环钻探技术
反循环法的钻井技术主要可分成水力反循环法钻井技术和 空气反循环法钻井技术， 它是以介质为划分基础的， 因此循环方 法也和正循环相反。由水流、泥浆或压缩空气通过钻具环空后到 达钻井的最下方，然后再通过钻头、钻具等返回到地层。在组织 施工期间， 无论是采取何种钻井技术， 都要正确的认识到其存在 的优点和不足，并且针对于存在的问题提出相应的问题解决方 案。虽然水力反循环法钻井技术大多是在勘探水资源的时候使 用，但针对于某些较干燥或无水区域， 该技术的应用范围也会有 局限。另外， 虽然水力反循环技术在实际使用时能够探取到相对 完整的岩体样本， 取心质量也非常好， 而且对岩石的判断也非常准确， 不过由于其钻孔速率较慢， 因此效率远不及空气反循环法 的钻井技术。相反， 由于空气反循环法技术并不适宜于进行对自 然资源的勘探， 而且由于通过该技术所探取得信息的不准确， 可 能会对今后进行的资源勘察工作有一定的限制影响。不过， 空气 反循环法技术仍然具备制造成本小、人员劳动强度低、钻井效益 大等优势。总而言之， 在施工期间要按照地质情况采取合适的钻 进技术。
3.3 液动潜孔锤钻探技术
在众多钻井技术当中，以水动潜孔锤钻井技术较为领先，它 主要是在使用时是通过冲洗水与潜孔锤之间产生作用力，使潜 孔锤与钻头之间形成一定的反应，从而导致钻头与岩层产生撞 击，进而得到一定的勘探资料。该技术在使用过程中，钻机还需 要对岩体进行不断的冲击， 如此一来， 才能适应于某些相对坚硬 的地质环境。液动潜孔锤钻井技术， 极大地提高了硬岩的钻孔利 用率，有效减少了钻井成本，同时由于钻井质量较好，可应用于 复杂岩性地层的钻孔。同时，为减少对潜孔锤的损坏，在进行冲 洗水时要保证浆液具备较低的黏稠度，并控制清洗水的含砂量， 从而使得其具备很好的润滑性能。
3.4 组合钻探技术
顾名思义，该工艺技术正是通过把多种传统钻井工艺技术 的优点融合在一起所开发出来的钻井工艺技术，具体来说就是 将传统空气反循环法、绳讨取心和水力反循环法中的钻井工艺 技术优势有机融合起来的一门钻井工艺技术。但是， 该工艺技术 必须通过液体的循环介质方可顺利进行工作。此工艺技术主要 适用于较为干燥缺水的无水地区，和在探取测井岩心困难的复 杂地貌上进行勘查，从该工艺技术初期，就开始在中国甘肃、西 藏等地方进行了使用。相对于与传统的勘查工艺技术， 组合钻井 工艺技术可以将效率至少提升五倍以上，同时也能够极大的节 省施工成本。该科技在国内外的地质勘探中都拥有着非常广阔 的发展前景。
3.5 空气泡沫钻进技术
空气发泡钻孔术，是把气体、液体加上少许发泡剂搅拌起来 的发泡流体作为冲洗介质的钻孔术。在开展地质勘察工作时出 现采空区、空巷等各种问题岩层时， 采用传统的钻孔技术将很难 顺利勘探到合适的地质信息，甚至在施工期间会形成多种不同 类型的施工事故。而采用空气泡沫钻孔技术则能够合理地处理 钻孔漏掉等施工困难， 从而有效地改善地质勘察钻进工作。
3.6 其他工艺技术
笔者在文中所分析的，地质勘查钻井技术是当今勘探市场 上较为主要的新工艺技术，除了以上一些已经比较成熟的新钻 井技术工艺，以及针对新理论、新材料、新发展条件等而初步研 究起来的，但应用条件实际还不够完善的新工艺技术。因此，新节水钻井技术是专门面向干旱地区和在地质深部有重要水源的 地方所研究起来的新工艺技术， 其所运用的是全新节水理念， 适 应了新时期社会可持续发展的需要，能够更合理地处理水资源 不足的问题， 同时大大降低了职工的劳作力度， 最关键的是能够 大大减少环境污染。现如今，全世界都非常重视新型钻机的研 制，最新研究成果是使用超声波电镀技术为钻机镀上一层金属 物质，人们将其称为金刚石钻机。使钻机的消耗效果大大提高， 增长钻机的寿命， 同时加快了钻孔速度。
4 发展趋势
在我国最近几年，物质资源匮乏已经成为制约经济发展和 社会进步的重要问题，若是没有在最短时间内缓和这种社会矛 盾，将导致我国社会发展滞后。在地质方面，则表现在相关科技 人才和重要地质勘探技术不断受到重视，甚至在全国蔓延开来。 目前，国家政府和各地已经给地质钻探新科技的研发与创新及 项目实施等带来了相当多的优惠政策与扶持政策，这也就促成 了地质钻探及其相关科技在中国步入了繁荣发展和广泛应用的 新时期。
由于中国市场经济的迅速发展，我国传统的钻探方式已经 不再与社会发展需求相适应，且其存在的缺点也日渐暴露出来。 就中国目前的实际情况，当前地质与钻井科技发展的主要方向 还是实现更高效的钻井。而目前世界上领先技术水平的金刚石 绳索钻孔取芯法， 在中国需要进行更大范围的普及型推广， 在实 际应用当中可完全按照不同岩层条件和使用要求创新应用各类 新的勘探技术， 深度挖掘新技术的发展路径。
4.1 环境保护型设备
由于深海占据着地球 70% 以上的面积，深海当然也集中了 世界大部分矿藏储量， 不过由于长期深埋在海底， 深海上气候状 态变化无常， 深海洋流的周期性变动， 以及海底的超强水压这些 因素都给深海钻井技术提出了新的挑战。与此同时， 在各种资源 勘查、开发过程时所产生的环境污染也是一种很严重的问题， 人 类现在本身自然资源本来就已经非常匮乏，而深海水资源又可 能是人类在未来的另一种最主要的饮用水，在深海资源勘察与 开采期间若是没有做好相应的防护措施，将会产生严重的环境 污染， 这就不仅仅是对岌岌可危的海域环境的沉重打击， 也同样 是人类在自断的后路，如果继续走先污染、后治理的老路，将会 为社会经济发展和人类文明进步产生严重的不良影响。所以， 当 下趋势之中便是发展环保型产业。
4.2 节能型设备
现在的大中型钻探机虽然相比于以往有了较大的提高，可是在工作时仍然要消耗很大的能量，这一方面提高了勘探工作 的成本， 另一方面也会大量浪费能源资源， 使得资源不能被有效 利用，更不能将资源用在刀刃上。在节能设备中，国外某些型号 的机器在运行过程中表现的比较出色。他们在提高了勘探工程 的品质的同时克服了能源的问题，在这方面的技术突破使在深 山、草原等边远地区的矿山资源勘查发展有了机会。一旦可以攻 克这一科技难关， 我国也就可以不必依靠国外的机械， 顺利的对 我国的青藏高原， 新疆和西北地区等广大的偏远地区的研究， 更 主要的是为海上资源发展运用打下了基石。
4.3 全方面通用型设备
现在我国大部分的钻井装置都是针对某一专门应用领域量 身制作，而且通用性并不强，这就导致了资源的巨大的浪费。针 对于这个问题，可以着力于设计出一种比较轻巧、节约、环保的 钻头， 然后再进行研制与之相匹配的钻井配件， 就这样可以通过 更换钻井配件来适应各个行业，以及针对于钻井作业中的各个 方面的不同要求。这样做比较适应环保、高效的新时代的技术使 得钻井部件的研发有更加长足的进展，但因为可以不考虑基础 设备， 从而节约了人力物力， 将有限的资金技术资源投放到更需 要的部门上， 也就会促进钻井业务往前迈进一大步。
4.4 全能地质探测型
与跨行业需求的不相同，由于地质结构各不相同，而且都非 常复杂没有任何规则可循，从而也间接的增加了对钻机本身的 需求， 并由此来应对复杂多变的自然环境， 从而做到了以不变应 万变。既然无力改造自然，所以唯有着力提升自身，掌握处理复 杂地形的能力和方法，为以后的相关工程奠定扎实的基础。再 者，通过开发全能型地质勘探设备， 也会为行业发展注入全新的 生命力， 推动时间行业的快速发展转型， 为后续系统性发展奠定 基础。
5 结语
随着时代的进一步发展，地质工程领域对地质勘探工作提 出了更高的技术要求。为提高钻井勘探技术的实际使用效益， 必 须逐步加大对该技术的深入研究， 以了解各种技术的优点， 并根 据工程的实际状况， 合理地对钻孔技术加以运用， 从而提高工程 技术的实际使用效益。本文简要概述地质工程钻探技术和工艺 方法， 旨在通过本文的探究分析提升地质工程钻探水平， 并实现 工艺方法创新， 思考钻探技术及工艺未来发展趋势， 为相关研究 人员的研究工作提供思路。
(作者单位 ：四川华锋钻探工程有限责任公司)
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