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摘要 ：论文主要简单介绍了地质钻探技术的相关概 念，并且对其现阶段的应用领域进行了阐述。研究了目前 常用的地质钻探技术， 探讨了该技术未来的发展优势和趋 势，提出了开发钻探设备的有效建议，旨在充分发挥地质 钻探技术作用，不断地创新，提升该技术的应用价值，拓 展技术应用范围， 以便于满足人们的生活、生产需求。
1 地质钻探技术的相关概念
地质钻探技术是地质勘察工作中必不可少的技术之 一，有利于详细而全面的了解地质的实际情况。可利用钻 探技术，来准确定位钻探点，提取该区域中的样本，样本 包括但不限于岩石、水体、土壤等，能够获取全面的地质 资料。钻探技术具有较好的实用性，涉及到多门学科，具 有综合性， 一直被广泛应用于各个领域中。
2 地质钻探技术面临的挑战
现今地质钻探技术应用面临着一系列的挑战，主要表 现在两个方面 ：一是深部开采地质问题已经成为当下急 需解决的问题之一。经济快速发展模式下对资源的需求量 逐步提升，但目前浅部资源开发已经达到一定的饱和度， 需要通过革新地质科技来挖掘和开发深部资源， 这就需要 地质钻探技术水平发展的更新更高来应对 ;二是传统的 地质钻探技术已经无法满足于当下的实际需求， 需要不断 地提升现代开采工艺，以保证地质工作的高效性。与此同 时，为了降低地质勘察工作风险，还应当提高探明程度， 加大技术含量， 维护相关人员的生命安全。
在今后的发展过程中，地质钻探技术还应当加强理论 研究，以地质理论知识为基础，充分发挥高新技术作用， 以促进地质钻探技术水平的全面提升， 强化地质勘查服务 质量。还要重视对环境的保护，地质钻探技术创新需朝着 节能环保方向发展， 贯彻落实可持续发展观。
3 地质钻探技术的应用领域
地质钻探技术的应用领域主要有以下几个方面 ：一 是矿产资源勘察领域。矿产资源具有不可再生性，经济发 展过程中对矿产资源的需求量逐日增加，但可被开采的 矿产资源逐渐减少，很难满足于当下的经济发展需求，影响社会生产和发展。而且在开发矿产资源的时候，只关注 于经济效益，忽视了对环境的保护，以致于环境受到了破 坏，不利于推动社会的可持续发展。陆地资源可被开发的 数量减少，人们开始把眼光放在海洋中的矿产资源开发 中，这需要新型钻探技术的支持，需坚持创新，满足矿产 资源钻探工作需求。
二是水资源勘测领域。我国就目前而言，对生态环境 的保护意识越来越强，不再以破坏环境为代价来发展经 济，但是在过去造成了严重的水资源污染，人们所饮用的 淡水也受到影响。因此需要通过地下水勘测工作来进行有 效把控。这就需要充分发挥地质钻探技术的作用，不断地 创新该项技术， 以便于满足水资源勘测工作需求。
三是工程钻探领域。工程建设项目数量逐渐增多， 规模 不断地扩大，在实际开工之前要先做好工程地质勘察工作， 全面了解工程建设项目施工所在区域的地质实况。这需要 充分发挥地质钻探技术作用， 根据地质地貌的实际情况， 来 制定适宜的施工方案， 从而保障工程项目的有序展开。
4 目前常用的地质钻探技术
4.1 绳索取心技术
绳索取心技术是当前使用较多的地质钻探技术之一， 在应用该技术的时候，如若出现内部岩心管被岩矿心充 满，或是存在堵塞状况，那么无需提出深入地层的钻杆， 便可以直接使用专业性打捞工具来提取岩矿心。需要注意 的是，能够执行这一操作的前提在于钻头正常，钻头若是 有问题则无法实现。绳索取心技术的质量较高，钻入程度 不算太深，不需要反复提升钻杆，减少了钻杆提升次数， 降低了设备的能耗，也减轻了工作人员的负担。这一技术 的应用范围较为广泛，在固体矿产钻探、科学深孔钻探、 石油天然气钻探等过程中均有应用。
4.2 反循环钻探技术
反循环钻探技术可以分为两种形式，一种是空气反循 环 ;另一种则是水力反循环。水力反循环钻探技术，所采 用的循环介质主要是清水、泥浆、通过双壁钻杆来输送液 体介质，使之从管环隙流入至孔底，可获取柱状岩心，利 用内管中心通道可以把柱状岩心携带到地表上 ;空气反 循环钻探技术，所采用的循环介质是压缩空气，使用双壁 钻杆的外管来输送压缩空气，使之到达孔底，当空气膨胀之后，会产生一定的冲击力，发挥孔底潜孔锤的作用，处 理岩石，并返回地表，这个过程中会携带部分岩屑，可作 为地质钻探取样样本，需对其进行科学的化验。反循环钻 探技术被广泛适用于固体矿产勘探中， 而且也被应用于地 质灾害治理、石油物探爆破、工程地质施工等领域，可取 得不错的应用效果，在不断地创新发展过程中，该技术将 被有效应用于一些干旱地区的钻探施工中。虽然反循环钻 探技术有着较好的作用， 但是仅利用岩屑来评判地质结构 并不合理，无法真实反映出地层构造的缺陷，部分情况下 难以满足地质钻探需求。而水力反循环钻探技术所取岩块 较为完整，取心质量较高，岩层判断准确率相对于更高一 些，但取样效率偏低， 需要消耗大量的能源。
4.3 组合钻探技术
组合钻探技术是绳索取心技术和反循环钻探技术的 有效结合，具有较高的综合性，合并了上述两种技术的应 用范围，环境适应性较高，大部分的钻探需求都能通过组 合钻探技术来实现。尤其是在一些干旱地区，或是不太容 易取心的区域， 可以通过反循环钻探技术来了解该区域的 地层情况，进行细致、全面的地质勘查工作，在遇到一些 深层次的钻探部分， 则可以利用绳索取心钻探技术来进行 施工。融合两种钻探技术的优势，可进一步提升钻探工作 效率。
4.4 液动潜孔锤钻探技术
在地质钻探过程中，液动潜孔锤钻探技术是一种基于 回转钻探的操作工艺，需充分发挥液动潜孔锤的作用，用 冲洗液来进行驱动，使潜孔锤产生冲击力，并将能量传递 于钻头，完成破岩工作。可于施工现场，利用泥浆泵来配 送冲洗液， 在钻杆、钻头之间使用液动潜孔锤， 逐步潜入。 该技术被广泛应用于地质钻探、金属矿山、石油等领域， 尤其适合一些坚硬岩层的地质钻探工作。其优势在于能够 促进钻进效率的提升，无需井孔有过大的倾斜度，打孔成 本有所下降，而且利用了坚硬岩石的脆性特点，实现了对 复杂地层的有效钻探， 钻孔质量也能够通过经验积累和技 术创新来不断提升， 但不足之处在于潜孔锤的使用年限不 长，牙轮钻头工作性能缺乏稳定性。
4.5 其他工艺技术
除了上述应用较为广泛的地质钻探技术之外，还有一 些其他的工艺技术，而在科学技术日新月异的当下，更是 有不少的新型钻探工艺技术出现，如节水钻探技术。该技 术主要应用于一些干旱区域，或是前部地区无水、深部有 水的区域，可取得不错的应用效果 ;如岩心钻探技术，主 要应用于运输、拆迁、钻井等作业中，在恶劣的野外作业 环境下能够有效降低危险系数， 准确辨识危险源。
5 地质钻探技术未来发展前景和趋势
5.1 地质钻探技术未来发展前景
在研究分析地质钻探技术未来发展前景的时候，可以 从以下几个方面着手 ：一是从地质钻探设备发展方面来 看，传统的钻探设备将难以满足于当下的地质钻探需求， 为积极配合地质钻探技术的开展， 需要开发和研究新的钻 探设备，使之适应更多的技术应用环境。这是因为目前一 些浅层、表层的矿产资源已经逐步被开采，未来更多的是 致力于深层钻探工作， 而传统的钻探设备难以达到深层钻 探要求，需要强化钻探探头的强度，实现钻机设备的一机 多用。对于一些特殊领域所需要的钻探设备，也要进行研 发，并且需要将自动化技术引入到钻机、钻头、钻具等设 备中， 以提高钻探设备工作效率。
二是从地质钻探工艺方面来看，其在未来的发展过程 中将会逐步完善和提升。科学技术的日新月异，将推动地 质钻探工艺的发展，新型的钻探技术会代替一些不再适 用的技术，如新型冲洗液技术、节水钻探工艺、反循环钻 探技术等。这些新的钻探技术，可满足于现代地质钻探需 求，而且能够进行多种工艺的有效结合，针对实际情况来 制定适宜的钻探工艺方案， 取得较好的钻探效果。
三是从地质钻探应用领域方面来说，钻探技术不再局 限于地质钻探领域，还被广泛应用于石油钻探、工程勘察 钻探、地热钻探、自然灾害检测等领域中，但目前使用最 多的还是一些高品位深层矿产勘察工作。
四是从地质钻探行业发展来看，有关于行业的相关法 律法规正在逐步完善，同时也制定了适宜的行业规范，可 营造稳定有序的地质钻探市场秩序。在未来需创建科学 的、商业化的机制，来推动科研成果的转化，使之获取更 多的商业效益， 推动钻探技术的创新， 升级钻探设备。
5.2 地质钻探技术的未来发展趋势
未来地质钻探技术应当逐步走向自动化、智能化，需 充分利用机械化设备来执行钻探工作，规范机械操作流 程，减轻人工压力，降低人力资源损耗。对于企业来说应 当做到以下几点 ：
一是所生产和使用的机械设备，应当适用于不同的工 作环境中，而且机械设备的操作要简单化，具备稳定而安 全的性能。一些大型机械设备的使用较为频繁，能源损耗 量相当大，如若机械设备的工作效率较低，便容易造成资 源浪费，不符合节能减排政策的要求。基于此，需要利用 机械设备的液压技术来进行处理， 充分发挥计算机信息技 术，进行微电脑控制。
二是在进行矿产地质钻探工作的时候，可充分利用机 电一体化技术，建立健全的矿井安全生产监控系统，以降低实际生产过程中的能源消耗，提高安全管理水平。在未 来机电一体化将成为地质钻探施工中的主要设备形式， 如 数字化的直流矿井提升机。内装式提升机的机械结构并不 复杂，滚筒、驱动融为一体，充分利用了计算机技术和自 动化技术。可通过微电脑控制技术来提升机械性能，而不 只依赖于液压技术的应用。
三是在地质钻探工作中应用机电一体化技术，可实现 有效的自诊工作，并且能够通过监控来实现自动报警，可 全面掌控机械设备的在线运行情况， 了解工作装置的运转 状况，有利于及时发现机械设备的故障原因，提高机械设 备的工作效率，在一定程度上改善了员工的工作条件，而 且有利于进行高效的设备维修工作， 使设备的使用年限延 长，降低了设备维修成本，PLC 控制系统变频器的应用越 发广泛。机电一体化将成为钻探技术未来发展的主要趋 势，需充分利用PLC 控制系统，提高自动化技术水平，打 破传统的技术管理模式。
6 钻探设备应用方法和开发建议
6.1 钻探设备应用方法
在钻探设备应用过程中，常见的方法有以下几种 ：第 一种是击入法。这种方法在诸多地质条件下都能够进行有 效的运用。取土料岩石的时候，于钻孔外侧，使用轻锤多 次冲击，或是用重锤在钻孔内部进行少量冲击，具有较好 的应用效果，尤其是在硬质土层中应用时，有着较大的效 率优势， 孔内重锤冲击法的优势格外突出 ;第二种是压入 法。这种方法多运用于一些软土地质中，可通过连续性压 入法来获取土层样品， 在目标土层中利用专用按压装置来 提取。如若所面对的土层结构较为复杂，那么可实施断续 压入法。该方法不会对土层产生过多的影响，方便勘察工 作的开展 ;第三种是振动法。指的是基于机械振动原理， 使用取土器来获取土样，相对来说其对土层的干扰性较 大，若地质结构的稳定性不强，则要谨慎使用这种方式， 虽然其取样速度加快，效率高，而且没有复杂的操作，不 会消耗大量的能源， 但仍要将安全放在第一位。
6.2 钻探设备开发建议
为推动钻探技术的长久发展，应当重视配套钻探设 备的研发和利用，在未来钻探设备开发过程中，应当从短 期和长期两个角度来看，明确不同阶段的钻探设备开发 需求。首先，从短期来看，在开发钻探设备的时候可以基 于现有的机械类型和种类，开发新型钻机，打造出更加 轻便的机械设备，并且具有高效率，以满足现阶段的钻探 技术应用需求。可优化模块组合设计，开发轻便并且容易 拆装、搬迁的岩心钻机，淘汰落后的岩心钻机类别。要逐Industry dev(行业发展)elopment步完善立轴式岩心钻机系列，使用新的传动，采取结构型 式，重视对中浅系列产品的开发。另外，要开发出新的全 液压坑道钻机。采取拼装式，产品的钻深在三百米至一千 米以内，以满足于西部地区、中东部地区的钻探需求。可 开发多种结构类型，根据钻进深度来开发不同的钻机型 号，解决加接钻杆，增设参数控制显示仪表等相关问题， 充分借鉴国外优秀经验，促进钻探设备的更新换代。可基 于当前的立轴式岩心钻机来实施有效的改型设计， 利用现 有的成熟技术，弥补缺乏的机型种类，满足钻探技术应用 需求。开发全液压多功能锚固钻机， 靠近国际标准。
其次，从中长期来看，在进行钻探设备开发的时候， 应当立足于整体， 基于我国钻探工作的实际需求以及钻探 技术应用环境，打造专属的具有中国特色的专家系统，既 要吸收国外优秀技术经验， 又要结合我国钻探工作的实际 情况，自主研发、创新，获取自主知识产权，研发符合我 国钻探要求的智能化钻进设备， 推动我国钻机制造行业的 大力发展，使之国际竞争力得以提升。繁重的地质勘察任 务，要和自动化钻探设备的研发相结合，如重视浅层石油 钻机设备的开发，要使之在深度上符合技术标准。可对液 压系统进行改造，采取用电比例控制法，以便于更换水文 水井钻机，满足地热井施工要求，为油气资源勘察工作的 开展提供重要的设备支持。
最后，从整体上来看，在开发钻探设备的时候，应当 制定完善的技术装备工作管理机制，拓展相关渠道，发挥 国土资源部的作用， 加强与地质技术装备相关单位的交流 与合作，发挥各部门的职能作用，满足不同环境下对钻探 设备的需求。地质钻探技术和设备的开发和发展，应当同 步进行，并且要跟上国家地质工作步伐，充分认识到钻探 设备开发工作的重要性，不断地更新地质钻探技术装备， 加大研制投入成本，规划适宜的研制步骤，有效利用现代 科学技术。与此同时，还要加快科研成果的转化，设立科 学的转化机制， 将科研成果引入到实际勘察工作中。
7 结语
总而言之，应当重视对地质钻探技术的研究，需基于 当前钻探工作的实际需求以及钻探技术的应用情况， 来制 定适宜的技术应用方案，选择适宜的钻探工艺，不断地创 新钻探技术及相关设备，加强钻探技术、设备研究工作， 旨在提高地质钻探技术水平，充分发挥现代科学技术作 用，逐步实现地质钻探工作的自动化、智能化，保障最终 的钻探工作质量， 获取更多的综合效益。
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