岩心钻探作为固体矿产地质勘探中常采用的勘探手段,其基础知识涵盖了多个方面,包括钻探目的、钻探设备与工具、钻进方法及技术特点等。以下是对岩心钻探基础知识的详细阐述:

一、钻探目的

岩心钻探的主要目的是通过筒状钻头和钻具在孔底沿圆周环状破碎岩石,并在孔底中心部分保留一个柱状的岩心。这一岩心随后被从孔内取出,用以研究地质和矿产的情况。这种技术为地质学家提供了直接观察地下岩石结构、矿物组成及其分布特征的机会,是矿产资源勘查、地质构造研究及地下水文地质调查等领域不可或缺的重要手段。

二、钻探设备与工具

岩心钻探所需的设备与工具主要包括以下几个方面:

1.钻机:作为整个钻探系统的核心设备,钻机负责驱动钻杆柱在钻孔内转动,为钻头破碎岩石提供必要的动力和扭矩。

2.泥浆泵(或空压机):泥浆泵或空压机在钻探过程中驱动钻孔内循环介质的循环,主要目的是清除钻粉、冷却钻头并稳定孔壁。对于某些特定类型的钻探,如空气泡沫钻探,空压机则直接提供压缩空气作为循环介质。

3.钻塔:钻塔为钻进过程中提钻、下钻提供必要的支撑和导向,确保钻探作业的安全和顺利进行。

4.动力机:为钻进设备提供动力支持,同时自备发电机组还可能提供机场照明等辅助功能。

5.钻探工具:钻探工具种类繁多,包括钻进工具、辅助工具、打捞工具和专用工具等。其中,钻进工具如粗径钻具、钻杆柱与主动钻杆等直接用于加深钻孔;辅助工具则用于升降钻具和套管等操作;打捞工具用于处理钻进期间可能发生的孔内事故;而专用工具则用于进行孔内特种工作,如钻孔人工造斜、堵漏止水等。

三、钻进方法及技术特点

岩心钻探的钻进方法多种多样,主要根据所使用的钻头类型和地质条件进行选择。常见的钻进方法包括:

1.金刚石钻进:利用金刚石的高硬度和耐磨性进行钻进,适用于各种硬岩地层。金刚石钻头具有钻进效率高、取心质量好等优点,是目前岩心钻探中最常用的钻进方法之一。

2.硬质合金钻进:使用硬质合金钻头进行钻进,适用于中硬至硬岩地层。硬质合金钻头成本相对较低,但在钻进硬岩时效率较低且易磨损。

3.钻粒钻进:采用钻粒(如钢粒)作为研磨介质进行钻进,适用于松散地层和软岩地层。钻粒钻进具有设备简单、成本低廉等优点,但取心质量较差。

此外,岩心钻探还可以采用液动冲击回转钻进、空气泡沫钻探等先进技术。这些技术通过改进钻进方式和循环介质等方面,提高了钻探效率和取心质量,满足了不同地质条件下的钻探需求。

四、技术特点与优势

岩心钻探技术具有以下几个显著的技术特点和优势:

1.直观性:通过直接取出岩心进行观察和分析,为地质研究提供了直观、可靠的实物资料。

2.准确性:岩心钻探能够准确获取地下岩石的结构、矿物组成及其分布特征等信息,为矿产资源勘查和地质构造研究提供了准确的数据支持。

3.灵活性:岩心钻探技术可根据地质条件和钻探需求选择不同的钻进方法和设备组合,具有较强的灵活性和适应性。

4.高效性:随着钻探技术的不断进步和设备的更新换代,岩心钻探的钻进效率和取心质量得到了显著提升,有效降低了钻探成本和时间成本。

综上所述,岩心钻探作为固体矿产地质勘探的重要手段之一,在地质研究、矿产资源勘查及地下水文地质调查等领域发挥着不可替代的作用。通过不断的技术创新和设备升级,岩心钻探技术将进一步提高钻进效率和取心质量,为地质科学的发展和矿产资源的开发利用做出更大的贡献。