浅谈地质勘探的历史演变

浅谈地质勘探的历史演变

在地质勘探中，地质或地质体的形态、外观、深度、规模、结构和储量的技术称为勘探技术，包括勘探技术和井勘探技术。在地质勘探中,通常以钻探工程和坑探工程为主,辅以地球物理勘探和地球化学勘查。地质勘探钻探,根据地质设计,在预定地点,利用钻探设备钻穿岩层,取得岩样、水样、土样等实物资料,并通过钻孔进行地下物理测量或地下水动态观测等,在地质勘探中应用最广。1地面地震勘探的发展现状中国煤炭地质事业已走过半个世纪的征程。累计探明煤炭储量8000多亿吨,发现了一大批特大矿区,为中国成为世界第一产煤大国作出了重大贡献。新中国成立初期,全国从事煤炭地质勘探工作的仅有20名技术人员、500名钻探工和60台钻机。只能在几个矿区从事简单的地表调查工作。50年后,中国的煤田地质勘探已发展成拥有12万大军,包括钻探、物探、水文地质、工程地质、煤质化验、岩矿及古生物鉴定、航空测量、遥感地质等多工种、多专业、多行业的综合性地质勘探队伍,实力之强名列全球第一。改革开放以后,中国煤炭地质队伍先后与日本、荷兰、美国、俄罗斯、澳大利亚、巴西以及非洲、中东等许多国家和地区进行了煤田勘探、煤层气评价、水资源勘探等多方面的合作与技术交流,取得了良好的经济效益和社会效益。2罪犯金刚石钻进技术根据勘探施工岩层情况,在20世纪50~70年代间,煤田钻探主要采用的是的普通硬质合金和铁砂、钢粒分层钻进工艺。20世纪50年代前期采用的钻进参数可概括为:“轻压、慢转、少给水”。钻孔开孔直径大,一般为150mm,终孔直径为91或75mm,其钻探效率与质量均不理想。随后,通过不断的探索改进,钻孔开孔口径缩小,结构简化,其采用的钻进参数可概括为:“高压、快转、大水”,硬质合金钻头类型、品种日益增加,其钻探效率与质量也稳步提高。为了解决硬岩钻进效率问题,1970年前后,煤炭地质系统开始了金刚石钻进技术的研究及应用,其重点是人造金刚石、金刚石钻头的研究、制造和钻进工艺的研究、应用。为了进一步提高效率与质量,1980年前后,开始了绳索取心金刚石钻进技术的研究及生产试验。以1985~1995年这个时期为主,在“以绳索取心、金刚石钻进技术为主导,因地制宜地推广多种工艺相结合”的钻探技术发展方针指导下,对钻探技术工作,投入了相当的人力、物力与资金。取得一批水平很高的科研成果,有效的促进了煤田钻探新技术、新工艺的发展,获得相当可观的技术经济成果和社会效益。3不断改进的钻石开采技术3.1石钻进技术配套设施的改善从上世纪80年代中后期开始,绳索取心金刚石钻进工艺逐步应用于煤田钻探。通过十几年的不懈努力,绳索取心、金刚石钻进技术在煤田勘探中的应用取得了长足的进步。日趋配套、完善、成熟。金刚石绳索取心钻进工艺的优点是众所周知的,但是如果没有良好的配套工艺设施,其长处也难以发挥出来。所以紧扣配套、完善、发展、提高这一关键环节,以钻探施工中急需解决的生产、技术难题为目标,以科研项目为突破口,二者有机结合,努力将科研项目成果真正转化为生产力。3.2岩石钻头类型钻头的好坏直接关系到钻进效率的高低,因此,钻头必然是重点研究的对象。煤炭钻探面对的软~中硬岩石约占70%左右,对常用的硬质合金取心钻头改进、研制出铸造锯齿形贴镶、三刮刀、排状合金和装配式等不同类型的钻头40多种。在九十年代前后,针对不同勘探区的不同岩层,多次立项,重点对天然、人造、聚晶、复合片等类型的金刚石钻头进行了研制及推广应用,取得良好效果,基本满足生产需要。4结合不同的地形和钻孔技术4.1解决严重漏失地层生产技术难题的关键技术在上世纪90年代初期,煤田钻探生产便遇到了在干旱缺水地区需要穿过老窿、空巷等严重漏失地层的生产技术难题。通过开发应用空气泡沫钻进工艺,由于该工艺不存在冲洗介质漏失问题,排粉效果好,有效减少重复破碎,不仅有效解决了在该地区施工中钻孔严重漏失和护壁的技术难题,还大幅度提高了钻探效率。泡沫钻进孔深达601m。4.2气潜孔锤钻进工艺结合实际生产课题,对在深孔高水柱大背压情况下的反循环中心连续取样(CSR)空气潜孔锤钻进工艺开展了较为深入的研究,达到潜孔锤钻进深度先进水平。孔深300m以内可有效提高该地区硬岩小时效率,达4.7倍。但在高水柱大背压的情况下,由于受配套设备性能的制约,孔深超过300m以后小时效率提高幅度下降很快,在经济上已不尽合理。4.3气动潜孔锤钻进技术针对玄武岩、细粒砾岩等坚硬岩层进行了气动潜孔锤钻进工艺的研究,经多个钻孔进行生产试验,较常规工法小时效率提高17倍,钻月效率提高23倍。这一成果表明气动潜孔锤钻进技术是突破硬岩关的有效手段。随后这项技术在我国大部分省份的煤田勘探中推广应用。例如:河南煤田勘探中常会遇到一层平顶山砂岩,直至上世纪90年代初,对付这层砂岩仍需使用钢粒钻进工艺,为了甩掉这种落后的工艺,也曾试用过各种类型的金刚石钻头,但终因平顶山砂岩属于一种极强研磨性的岩石,所用钻头的寿命很少有超过10m的而作罢。在应用气动潜孔锤钻进工艺后,不论是时效还是钻效都得到大幅度提高,成本直线下降,成为该地区浅部地层突破该岩层的首选工艺。4.4mtk-97阀式正作用及msc-65射流式冲击器钻头的研制对于煤田勘探中较深地层的一些强研磨性坚硬岩石,开发应用了液动冲击回转钻进工艺,以取代钢粒钻进。研制出MTK-91阀式正作用和MSC-75射流式冲击器及其配套钻头和生产工艺。在3个队42个钻孔的试验中,累计进尺6774.52m,与回转钻进比较,其机械钻速提高25%以上,材料消耗大幅度下降,孔斜率降低。5钻井参数监测系统的应用随着现代计算机技术的飞速发展,煤炭钻探也开始了对计算机技术的研究应用。目前,除了已普及到通常的办公、文档管理上外,在钻井参数监测系统的应用上取得了重大突破。其监测功能多(钻压、钻速、泵量等10个钻进参数),观察、操作方便简捷,可靠性强等特点,为提高煤田钻探技术水平,变以往定性的、凭经验人工操作的打钻模式,为现在定量监测、人机结合、优化设计、科学打钻的模式提供了现代化的技术手段。煤炭钻机的工艺设计随着我国经济的不断发展,煤炭地质事业面临着巨大的挑战和机遇。今后的地质勘探其科技含量会更高、更新,更讲求经济效益。矿种勘探的界限将会模糊,依据钻孔口径、深度及所需勘探能力,地质勘探市场将会重新划分。作为煤炭钻探技术工作,首先,要把主导技术(绳索取心、金刚石钻进技术)继续完善、提高。要把多种钻进工艺的设施不断配套、优化,发挥其优势;其次,要把主导钻进技术与多种钻进工艺有机的整合到一起,以获得更好的技术经济效益;再次,要积极运用现有的微机、微电