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摘要：现阶段，随着我国煤炭开采的不断进行，煤层所处的地质条件、水文条件、储层条件、盖层条件等越来越复杂，大大提升来了煤炭开采的难度。而煤炭资源作为我国主要的能源，直接影响着国家的发展。因此，本文主要分析煤田地质勘探中钻探技术的应用，从而推动我国煤田行业的不断发展。
关键词：煤田地质勘探；钻探技术；应用分析
1引言
进入21世纪以来，我国煤炭行业得到了快速发展，尤其是黄金十年，现阶段，虽然煤田行业发展速度缓慢，甚至出现了滞后的情况，但是，煤炭资源仍旧是我国主要的能源，在我国发电、供暖油漆、合成橡胶、医药等方面发挥着巨大的作用。伴随着煤炭开采深度不断加大，开采难度也越老越大，提升了钻探的难度。钻探技术主要是获取地下的实物资料、验证和解释地下信息，最终圈定矿体范围、计算矿体的储量和评估矿体的品味等，我国钻探技术经过几十年的发展，取得了一系列的钻探技术成果，如扩孔钻进技术、硬岩深井取心钻进技术、井斜控制技术和泥浆技术等。目前，绳索取心钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、反循环钻探技术、定向对接井技术等取得了快速进步。本文主要分析钻探技术在煤田地质勘探中的实际应用。
2钻探技术概述
钻探技术主要是为了取得地下的实物资料，在经过解释和和验证地下信息，最终实现矿体储量计算及品味评定的技术手段。目前，澳大利亚、美国、加拿大及欧洲一些国家主要采用的钻探方法有三牙轮钻进、金刚石回转钻进和气动潜孔锤钻进等方法。主要的取心方法有绳索取心、常规提钻取心和反循环取样等。冲洗液介质主要有压缩空气和液体，近些年也出现了无冲洗介质的振动钻。国外钻探技术的主要发展趋势为钻探工程更加自动化、专业化和技术化；钻机的智能化、立轴式钻机基本退出市场等。
在我国钻探技术受到设备成本、技术等方面的限制，钻探技术发展还不平衡，和国外先进国家还存在一定差距。但是，经过近些年的发展，也取得了一系列的钻探技术成果，也形成了许多具备国际先进水平的钻探技术体系，如井斜控制技术、泥浆技术、扩孔钻进技术等。且研制的螺杆马达+液动锤+金刚石的取心钻进系统更是属于国际领先地位[1-2]。
3钻探技术在煤田地质勘探中的应用
3.1绳索取心技术
绳索取心技术主要是指在矿心、岩心提取时，不用将全套钻具完全提升，而是采用绳索打捞器，实现快速将岩心带入到地表的目的，等到矿心、岩心取出来之后，可以将取心管投入到孔隙中，实现下一步的操作。随着绳索取心钻探技术的快速发展，相继研发除了绳索取心不提钻换钻头钻具、绳索取心液动潜孔锤、绳索取心液动锤潜孔锤螺杆三合一钻具等。该种操作方法具有很多优势，如需要的劳动强度较低、钻头的寿命较长、钻进效率较高、安全性好等特点，且发生矿心堵塞时，可以进行立即打捞，降低了岩矿心的磨蚀。如新一代绳索取心液动锤钻具：SYZX95和SYZX75绳索取心液动冲击钻具取得了很快的发展，整合了密封机构、悬挂机构等，大大优化了液动锤绳索取心钻具的结构，并且在实际应用中密封效果极佳，大大提高了工作效率。
3.2液动潜孔锤钻探技术
该技术基于回转钻探的基础上，通过泥浆泵输送钻井液驱动锤对钻头施加一定频率的冲击能量，从而实现岩石破碎的目的。液动潜孔锤钻探技术是继空气钻探和现代金刚石钻探之后的钻探新方法，在实际钻进过程中充分利用坚硬岩石的抗剪强度低而脆性大不耐冲击力的弱点，可以有效提升钻孔的质量和钻探效率低的问题。该技术可以在脆性大的地层中发挥出更高的钻进效率。同时，由于基于回转钻进技术，在其基础上增加液动锤，因而不需要改变设备，在实际使用过程中应该注意设备的紧固件松动问题，因此，在浅孔、大直径进行液动锤钻进时，应该配套减震稳流平压的空气室。目前，YZ、YZX、HHP及SYZX系列的液动潜孔锤已经得到很好应用（图1）。
图1 YZ、YZX、HHP及SYZX系列的液动潜孔锤
3.3反循环钻进技术
在煤田勘探实际进行过程中，冲洗介质沿着钻具或者孔壁流入钻孔，实现清除岩粉和冷却钻头的目的，且可以携带岩粉返回到地面，该种操作方法为反循环钻进。该种操作方式具有操作简单、节约时间的优点。其钻井液流向和岩心进度取芯工具的方向相同，有利于提升取芯的效率，同时还可以避免钻井液对矿心、岩心带来冲蚀，从而大大提升了取心的质量和效率。压风反循环钻进也称为气举反循环钻进，该技术主要是将压缩空气通过供气管道输入到钻孔内部的水气混合器内，在混合器内实现了压缩空气和钻杆内水的结合，形成了气、水混合液，从而也带来一定的压差。在这种压差的作用下，钻杆内的低压混合液可以将岩屑带到地面，并如此反复循环操作[3-4]。
3.4组合钻探技术
在煤田地质勘探过程中，使用较多的钻探技术有反循环连续取心钻探技术和金刚石绳索取心技术。两种钻探技术具备不同的优点和缺点，而将两者有机的结合起来，可以满足地质勘探的不同要求，从而大幅度的降低成本，提高钻探效率。目前，该成果在干旱缺水矿区得到了很好的应用，并且完成了很多进尺。该技术在实际使用过程中，应该首先了解地层的构造发育情况和产状情况，同时结合空气反循环连续取心钻探技术，大大提升了钻探的效率。
4结语
综上所述，随着我国科技水平的不断提升，我国钻井技术也在快速发展。我国煤田地质勘探钻探技术还存在一定的落后性，首先应该深入分析原有的煤田地质钻探方法，并对影响钻进效率的因素进行分析，如钻具、钻井液的性能及配套设施等。在未来，随着煤田地质勘探条件的越来越复杂，需要结合实际条件，提高钻具材质强度和加工精度以及技术人才的引进力度，并且提高企业与科研院所、高校等单位的合作沟通力度，提高计算机信息技术的应用，这样可以大大提升钻进的效率和钻进的质量。
参考文献：
[1]陈勇.钻探技术在煤田地质勘探中的运用研究[J]. 自然科学:文摘版, 2015(10):00136-00136.
[2]李勇. 浅析钻探技术在煤田地质勘探中的应用[J]. 地球, 2016(8).
[3]孟艾无. 简析钻探技术在煤田地质勘探中的应用[J]. 大科技, 2015(16).
[4]刘蕴锋, 梁德龙. 工程地质勘探中的钻探技术应用[J]. 民营科技, 2016, 13(4):122-122.
论文作者:赵关所
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/9
标签：技术论文; 煤田论文; 地质勘探论文; 绳索论文; 岩心论文; 效率论文; 矿体论文; 《基层建设》2017年第36期论文;