钻探

岩土工程勘察的工程技术
钻探是指在地表下用钻头钻进地层的勘探法,获取地表下地质资料,并通过钻探的钻孔采取原状岩土样和做现场力学试验,它是岩土工程勘察的最主要、最有效的手段之一。钻探过程的基本程序为:破碎岩土、采取岩土、保全护壁。主要运用于矿产资源勘探、水资源勘探、工程勘探等领域。[1][3]
中国深井钻凿的历史是从井盐钻探开始的。北宋仁宗庆历、皇佑年间(1041-1053年),四川井盐生产中出现了一次具有重要意义的技术革新——卓筒井。明代中叶以后,深井钻凿工艺形成了一整套严密的工序;钻凿工具,包括打捞和治井工具高度分工和专门化;还出现了大量新工具。十九世纪中叶时,完全为产生和使用机器生产打下了基础。到了二十世纪七十年代末叶,全部钻进工艺都采用了机械操作。[5][6]1974年,中国第一条钻井船一“勘探一号”建成。同年6月,在黄海试钻成功,谱写了海上油气钻探的新篇章。“七五”期间,金刚石钻探技术、冲击回转钻探、受控定向钻探、绳索取芯及绳索取芯冲击回转等技术都取得了巨大成效。“八五”期间,瞄杆钻机、新型泥浆材料、新型超硬材料及其钻头、非开挖铺管技术、浅层石油天然气开发技术和对接井等已形成商品技术,赢得了国内外市场。[7]国际上,在20世纪60年代中期以前,世界各国地质钻探技术大多单独应用。60年代后期开始,如美国加拿大、澳太利亚、原苏联以及西欧等国的金刚石取芯钻探技术已发展到比较完善的程度,开始摸索各种钻探技术的组合施工方式。20世纪90年代后,国际钻探技术系统中的组成要素增多了,各种钻探技术之间的互换性较强,在施工中,常常是多种钻探方法并用。[8]
常见的钻探技术有反循环式钻探、绳索取芯钻探、液动锤钻探、组合形式的钻探。[2]钻探设备包括钻机、泥浆泵及泥浆制备、净化设备以及钻塔。钻机是进行钻探工作的主要设备。[9]钻探基本不受地形、地层软硬及地下水深浅等条件限制,可以克服各种困难,直接从地下深处取出土石试样,满足对勘探的多种要求。[4]未来地质钻探技术逐步走向自动化、智能化,需充分利用机械化设备来执行钻探工作。[1]

历史沿革

中国钻探发展