空气反循环钻探技术是20世纪80初诞生的一种高效钻探技术,特别是空气反循环连续取样(以全面破碎为主)钻探技术,被称为钻探技术的一场革命。我国在反循环钻探技术的研发方面已经取得了突破性的进展,部分矿区已经得到应用。应用实践证明,空气反循环连续取样钻探技术的经济技术效益是其他任何取样钻探技术所无法比拟的空气反循环连续取样钻探将是西部干旱确水地区及危机矿山接替资源找矿最有竞争力的钻探技术。

由于空气反循环钻进所采用的碎岩方式将主要是冲击破碎,从冲击碎岩机理及实际钻进速度证明,空气反循环钻进的速度及效率是常规金刚石钻进速度及效率的3~4倍,台月效率一般超过2000 m,最高台月效率可超过5000 m。尽管空气钻进空压机的功率消耗比采用水泵供水钻进消耗功率大,但对于干旱缺水地区,由于需要远距离取水,所以空气钻进的功率消耗并不比拉水钻进高,但空气钻进带来的效率高、施工周期短等综合效益要远远高于常规取心钻探。从目前空气反循环连续取样钻探的实际成本对比分析,每米钻探成本仅为常规取心钻探的1/3。如果每年有100万m的钻探工作量,按目前常规取心钻探的实际成本350元/m计算,每年直接钻探费用达3•5亿元。如果采用空气反循环连续取样钻探技术,其每米成本最多120~150元,如果有40万m的工作量用空气反循环连续取样钻探技术完成,仅直接钻探费用可节省5400万元。

由于空气反循环连续取样钻探技术具有其他方法无法比拟的高效和低成本,所以西方工业发达国家在多金属矿产勘探中广泛应用。在北美、澳大利亚、南美、西非等应用十分广泛,就连不太发达的蒙古共和国都采用反循环连续取样钻探技术。随着我国近几年地质市场的对外开放,许多外国公司都主动提出要采用反循环连续取样钻探技术,这充分证明反循环取样钻探技术具有许多优点和完全可满足地质要求。

2.2 空气反循环连续取心钻探技术

由于反循环钻探技术多采用双壁钻杆,所以在必要时,只需更换可更换取心钻头或贯通式潜孔锤即可进行取心钻进。在设备配套及器具配套上,并不需要增加较大的投入,但可获得一定的经济效益。

2.3　空气正循取心钻探技术

2.3.1　空气正循环回转及冲击回转提钻取心钻探技术

对于我国西部实施液体循环钻探的地区,采用空气钻探最简单的措施就是利用现有钻探设备,配备相应的空压机,采取常规提钻取心方式,即可进行空气钻探施工。另外,采用双壁钻杆实施正循环取心钻探施工,也只需在双壁钻杆与取心钻具之间连接反、正转换接头(如图2所示)。与常规利用液体作为循环介质的取心钻探方法相比,只不过循环介质有所不同而已。大量实践及前苏联的研究应用证明,空气压缩后在孔底膨胀并携带岩屑上返时,是一种吸热过程,尽管没有液体对钻头的冷却效果好,但由于空气量大,上返速度高,有利于岩屑的及时排除,减少了岩屑的重复破碎。空气钻探对钻头寿命以及造成烧钻事故不会产生明显的影响。为了提高钻探速度及效率,可采用潜孔锤单动双管钻具进行空气冲击回转钻进。前苏联及国内应用实践声明,不仅可以提高钻进效率,还可提高岩心采取率。

2.3.2 空气潜孔锤绳索取心钻具的研发及其应用前景

为了更进一步发挥空气钻进的优点、提高钻进效率、减少劳动强度和孔内事故,将空气潜孔锤与绳索取心结合起来的钻具及其应用将是一种非常有效的先进钻进技术。空气潜孔锤不象液动潜孔锤对动力介质的净洁程度有较严格的要求,所以空气潜孔锤的工作可靠性及寿命已被实践所证实,而绳索取心钻进技术也是一种十分成熟的技术,两者有机地结合将在干旱确水地区地质找矿钻探施工中产生明显的经济技术效益。目前这种新型的钻具结构已经开始试制。

3 结语

由于特殊景观地区地质条件及地理环境对采用以液体作为循环介质钻探施工带来了极大的困难,而空气作为无处不在的特殊介质为人类在无水地区实施钻探活动提供了物质保障。因此,应充分利用空气的优点,采取取心、取样并举的组合钻探技术,“因地施钻”,必将为加速我国西部干旱地区的地质矿产勘探发挥重要作用。

小编为您准备的不同空气地质钻探工艺方法及器具，希望可以帮到您！

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