巖心鉆探作為固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘探中常采用的勘探手段,其基礎(chǔ)知識(shí)涵蓋了多個(gè)方面,包括鉆探目的、鉆探設(shè)備與工具、鉆進(jìn)方法及技術(shù)特點(diǎn)等。以下是對(duì)巖心鉆探基礎(chǔ)知識(shí)的詳細(xì)闡述:
一、鉆探目的
巖心鉆探的主要目的是通過(guò)筒狀鉆頭和鉆具在孔底沿圓周環(huán)狀破碎巖石,并在孔底中心部分保留一個(gè)柱狀的巖心。這一巖心隨后被從孔內(nèi)取出,用以研究地質(zhì)和礦產(chǎn)的情況。這種技術(shù)為地質(zhì)學(xué)家提供了直接觀察地下巖石結(jié)構(gòu)、礦物組成及其分布特征的機(jī)會(huì),是礦產(chǎn)資源勘查、地質(zhì)構(gòu)造研究及地下水文地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域不可或缺的重要手段。
二、鉆探設(shè)備與工具
巖心鉆探所需的設(shè)備與工具主要包括以下幾個(gè)方面:
1.鉆機(jī):作為整個(gè)鉆探系統(tǒng)的核心設(shè)備,鉆機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)鉆桿柱在鉆孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),為鉆頭破碎巖石提供必要的動(dòng)力和扭矩。
2.泥漿泵(或空壓機(jī)):泥漿泵或空壓機(jī)在鉆探過(guò)程中驅(qū)動(dòng)鉆孔內(nèi)循環(huán)介質(zhì)的循環(huán),主要目的是清除鉆粉、冷卻鉆頭并穩(wěn)定孔壁。對(duì)于某些特定類(lèi)型的鉆探,如空氣泡沫鉆探,空壓機(jī)則直接提供壓縮空氣作為循環(huán)介質(zhì)。
3.鉆塔:鉆塔為鉆進(jìn)過(guò)程中提鉆、下鉆提供必要的支撐和導(dǎo)向,確保鉆探作業(yè)的安全和順利進(jìn)行。
4.動(dòng)力機(jī):為鉆進(jìn)設(shè)備提供動(dòng)力支持,同時(shí)自備發(fā)電機(jī)組還可能提供機(jī)場(chǎng)照明等輔助功能。
5.鉆探工具:鉆探工具種類(lèi)繁多,包括鉆進(jìn)工具、輔助工具、打撈工具和專(zhuān)用工具等。其中,鉆進(jìn)工具如粗徑鉆具、鉆桿柱與主動(dòng)鉆桿等直接用于加深鉆孔;輔助工具則用于升降鉆具和套管等操作;打撈工具用于處理鉆進(jìn)期間可能發(fā)生的孔內(nèi)事故;而專(zhuān)用工具則用于進(jìn)行孔內(nèi)特種工作,如鉆孔人工造斜、堵漏止水等。
三、鉆進(jìn)方法及技術(shù)特點(diǎn)
巖心鉆探的鉆進(jìn)方法多種多樣,主要根據(jù)所使用的鉆頭類(lèi)型和地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。常見(jiàn)的鉆進(jìn)方法包括:
1.金剛石鉆進(jìn):利用金剛石的高硬度和耐磨性進(jìn)行鉆進(jìn),適用于各種硬巖地層。金剛石鉆頭具有鉆進(jìn)效率高、取心質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),是目前巖心鉆探中最常用的鉆進(jìn)方法之一。
2.硬質(zhì)合金鉆進(jìn):使用硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn),適用于中硬至硬巖地層。硬質(zhì)合金鉆頭成本相對(duì)較低,但在鉆進(jìn)硬巖時(shí)效率較低且易磨損。
3.鉆粒鉆進(jìn):采用鉆粒(如鋼粒)作為研磨介質(zhì)進(jìn)行鉆進(jìn),適用于松散地層和軟巖地層。鉆粒鉆進(jìn)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但取心質(zhì)量較差。
此外,巖心鉆探還可以采用液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、空氣泡沫鉆探等先進(jìn)技術(shù)。這些技術(shù)通過(guò)改進(jìn)鉆進(jìn)方式和循環(huán)介質(zhì)等方面,提高了鉆探效率和取心質(zhì)量,滿(mǎn)足了不同地質(zhì)條件下的鉆探需求。
四、技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)
巖心鉆探技術(shù)具有以下幾個(gè)顯著的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):
1.直觀性:通過(guò)直接取出巖心進(jìn)行觀察和分析,為地質(zhì)研究提供了直觀、可靠的實(shí)物資料。
2.準(zhǔn)確性:巖心鉆探能夠準(zhǔn)確獲取地下巖石的結(jié)構(gòu)、礦物組成及其分布特征等信息,為礦產(chǎn)資源勘查和地質(zhì)構(gòu)造研究提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
3.靈活性:巖心鉆探技術(shù)可根據(jù)地質(zhì)條件和鉆探需求選擇不同的鉆進(jìn)方法和設(shè)備組合,具有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。
4.高效性:隨著鉆探技術(shù)的不斷進(jìn)步和設(shè)備的更新?lián)Q代,巖心鉆探的鉆進(jìn)效率和取心質(zhì)量得到了顯著提升,有效降低了鉆探成本和時(shí)間成本。
綜上所述,巖心鉆探作為固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘探的重要手段之一,在地質(zhì)研究、礦產(chǎn)資源勘查及地下水文地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備升級(jí),巖心鉆探技術(shù)將進(jìn)一步提高鉆進(jìn)效率和取心質(zhì)量,為地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展和礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用做出更大的貢獻(xiàn)。