Question

地质岩心钻探工艺及器具

Answer 1

(1)绳索取心技术

取心技术主要有提钻取心和绳索取心两种方式。近20多年来，国内外地质钻探工艺方法没有根本性的突破和发展，仍然是以小口径金刚石绳索取心钻探技术为主，仅对个别矿种和不同地质条件下辅以不同的多工艺钻探技术。绳索取心技术在取心钻探工作量中所占比重超过了70%。

(2)绳索取心钻杆

钻杆的性能决定了钻进深度，钻杆的质量影响钻进效率和施工安全。中国地质调查局勘探技术研究所(以下简称勘探所)与生产企业合作，成功研制出XJY-850高钢级精密无缝合金管材，改进了钻杆结构、接头螺纹扣形及尺寸，使其有更高的强度和更大的可靠性。提出了钻杆接头的材质和表面强化处理新方法，以提高钻杆接头表面耐磨性及强度。钻杆寿命提高了30%～50%，满足了1500～2500m孔深钻进要求。深部钻探绳索取心钻杆的成功研制，标志着我国高强度薄壁绳索取心钻杆研究取得了芦猜前重大进展。

(3)金刚石钻头

钻头的性能决定了钻进效率，钻头的寿命影响时间利用率和钻孔安全。在深部兆辩硬、脆、碎及软硬互层的难钻进地层中，我国采用复合式金刚石钻头，利用巴拉斯(三角聚晶)的犁削作用和高耐磨性，结合孕镶层的磨削作用和自锐特性，合理调节三角聚晶和孕镶层的比例，按所钻地层研磨性调节胎体的耐磨性，采用了超细合金粉末、三角聚晶增强工艺，金刚石表面镀敷金属外衣，以增强胎体对金刚石的把持力和降低烧结温度。新的仿生技术在钻头设计上的应用，对改进钻头的性能有所提升。

(4)保温保压取样器

针对天然气水合物难以取样的关键技术难题，我国开发了保温保压取样钻具陪清和快速冷冻取样器。在海拔4200m的青海省祁连山脉木里高原冻土区，进行了我国第一口“祁连山冻土区天然气水合物DK-1科学钻探实验孔”钻探施工，并在孔深133.5～165.5m孔段之间先后三次取出了人们期盼的天然气水合物样品。目前设计加工的孔底快速冷冻取样器规格Φ108mm，取心直径Φ46mm，冷冻温度0～-20℃，保压密封能力大于1MPa。通过阶段性钻进实验表明，取样器主要机构工作正常，并能够实现孔底快速冷冻和保压岩样。