深孔钻削技术成就综述
7.1.1深孔钻削的主要技术进步
20世纪以来，我国进入科学钻探和深孔钻探阶段。为保证深部地质找矿目标的实现，围绕深孔钻探开展了一批重大科学研究和技术攻关成果，主要技术进展如下。
(1)深孔钻削装备、刀具和仪器的研制取得丰硕成果。
1)XY-6B、XY-8、XY-9、FYD-2200、KZ3000等深孔立轴、全液压动力头岩心钻机和BW300/12A、BW300/16、BW280/30、
2)2)SQ系列绳索取心钻杆液压钳、液压钳、绳索取心吊卡、处理事故用单缸自定心液压拔管器等孔口辅助设备和工具陆续推出，初步形成了孔口作业机械化体系。
3)SYZX系列绳索取心液压锤钻具在简化结构、提高工作寿命和可靠性、大幅度提高钻井效率和进尺、提高岩心收获率和钻井质量等方面取得突破，使我国在该领域的应用技术处于国际领先水平。
4)XJY-850高级合金管在φ73mm、89mm绳索取心钻杆和长寿命新型金刚石钻头的开发应用上取得新突破。
5)具有工况识别、事故报警、参数存储和无线远传功能的高精度钻井参数监测系统已成功开发应用，如中国地质大学(武汉)研制的CUG-2全液压钻机钻井参数监测系统。
(2)科学钻探引领深孔钻探技术水平新突破。
265438+20世纪以来，为提高我国对地球的认识和资源勘探及灾害预警水平，我国先后开展了“中国大陆科学钻探”(5118.2m)和“中国白垩纪陆相科学钻探宋克1井”(南靖1915m)。科学钻探工程的实施，不仅建立了具有中国特色的科学钻探新技术体系，而且取得了对深孔钻探具有重要指导意义和应用价值的创新成果，如:组合钻井技术、以螺杆马达和液压锤为核心的井底动力驱动取心钻井技术——三合一钻具(螺杆马达+液压锤+绳索取心)和二合一钻具(液压锤+绳索取心)。大斜度地层斜控造斜钻井技术，主要由刚性直全厚井底钻具组合和金刚石钻头异径侧钻技术、整体导向牙轮钻头长硬岩段大直径扩孔钻井技术、松散砂层单动三管保形取样钻井技术和破碎岩层半封闭取心钻井技术、以安装和回收小间隙套管和活动套管为特征的套管固井技术、井内事故预防和处理、钻井数据采集和处理等组成。
(3)新型冲洗液系统的研发取得积极进展。
新型泥浆材料和堵漏材料的研制成功和应用，为深孔钻井的实施和先进技术的应用提供了一定的物质保障和技术支持。
1)五种新型洗涤液处理剂:高效润滑剂(GLUB)、不分散高温聚合物稀释剂、高效护壁剂、KL植物胶、接枝淀粉* * *聚合物。
2)五种新型冲洗液体系:PHP-GSP无固相冲洗液体系、GSP低固相冲洗液体系、生物聚合物无固相冲洗液体系、低摩阻盐侵冲洗液体系、KL植物胶型环保冲洗液体系。
3)新型堵漏材料:LHDLX随钻堵漏王、SZ随钻堵漏王、随钻防塌堵漏剂(GPC)、复合堵漏剂(CBM)、高失水堵漏剂GSDL等。
4)北京勘察院研制的TGLW350-692T泥浆固控离心机已在深孔绳索取心钻井中应用，取得了良好的效果。
(4)钻井技术规程、规范和标准的制定和修订取得重大进展。
如《地质岩心钻探规范》(DZ/T0227—2010)作为国土资源行业技术标准于2010 10 1、2010 65438+发布。
7.1.2深孔钻削关键技术及其研究综述
深孔钻探关键技术的研究和解决是岩心钻探中一个十分紧迫和重要的新课题。深孔岩心钻探具有钻探深度大、技术难题多、质量要求严格、钻探成本高等特点。与普通取心钻井相比，除了大功率深孔钻机、性能可靠的变量泵和能承受高载荷的钻机外，还有许多涉及钻井质量、钻井安全、机械钻速等方面的技术问题。在地质条件复杂的矿区进行深孔钻探，受到的约束更多，解决的问题也更困难，如深部地层地质条件不清，缺乏可供借鉴的经验；钻孔结构受限，复杂地质条件下护壁技术问题更加突出和严峻；深孔起下钻作业时间长，孔内各种事故更容易诱发和恶化；等一下。因此，为了使深部找矿钻探优质、高效、安全、低耗，有效降低整体钻探成本，应根据深孔取芯钻探规律，研究解决深孔钻探关键技术问题，优化相关钻探技术和方法。
(1)深孔钻探主要关键技术
众所周知，深部矿体勘探钻探会遇到比浅部和中深部矿体勘探钻探更多的技术问题。据福建省地质勘查局固体岩心钻探调查，由于对深孔钻探技术研究不够，技术措施单一，当钻探深度超过800m时，孔内事故率往往增加，钻探效率大大降低，导致钻探成本翻倍。
中国地质岩心钻探经历了60多年的发展。虽然技术水平已达到相当高的水平，拥有多项科研成果，积累了丰富的钻探经验，但深部矿体勘探和钻探存在许多亟待解决的技术问题，如设备能力不足、机具运转不正常、浅部采空区对勘探的影响、孔深较大时复杂地层中护壁和取芯困难、中深钻探经验和方法不能有效应用、孔内事故处理困难等。因此，深孔钻探的关键技术是有效解决深孔(孔深≥800m)钻探中直接影响地质找矿勘探成果和效益的主要问题，如综合钻探效率低、孔深较大时复杂地层护壁堵漏、岩芯回收率困难、井斜过大等。
在全国范围内，由于地层的复杂性，铁矿勘探中的深孔钻探已成为制约铁矿勘探成果的主要技术难题。
(2)深孔钻削关键技术研究简介。
深孔岩心钻探存在复杂地层护壁堵漏困难、岩心收获率低、井斜过大、机械钻速慢等重大技术难题，直接影响地质勘查成果和效益。因此，相关钻探单位和科研机构结合科学钻探和深孔钻探，开展了关键技术研究和攻关。
勘查技术研究院利用“2000米地质岩心钻探关键技术与装备”项目，在山东乳山金青顶金矿成功应用YDX-5全液压地质岩心钻机和N级直径(76mm)绳索取心钻机施工ZK43-1孔(2000年4月2065438+65438)。最终孔深达到2212.8m)，创造了当时的两项最深记录，分别是用H级直径(95mm)绳索取心工具钻1461mm×4.5mm，下同样深度的φ 91 mm× 4.5 mm技术套管。安徽省地质队313将安徽省重点科技攻关项目“深部矿体勘探钻探技术与方法研究”与安徽霍邱周吉铁矿深部找矿项目相结合，研究解决了涌水、漏水、坍塌等复杂地层条件下的钻探难题。历时一年，ZK1725孔于2065年6月28日施工完毕，这是第一次。2010，11，山东省地矿局第三地质勘查院承担了“全国岩金勘查首次深部钻探”(山东省莱州市三山岛西陵矿区)钻探项目，结合钻孔的地层特征和钻探过程中遇到的技术难题，开展了一系列钻探科研攻关。2009年7月至2010，12，福建省地矿局批准开展了科研项目“深部矿体勘探钻探技术方法优化研究”，针对钻探中遇到的技术难题，也全面收集、消化、吸收了前人的研究成果，初步探讨了长孔段、多特征复杂地层的护壁堵漏对策和技术措施。
毫无疑问，针对深孔特征的专项钻探研究或技术攻关，有力地支撑了深部找矿地质学的发展，不仅不断创造了国内岩心钻探孔深记录，也为此项研究留下了丰富的宝贵经验，但目前尚未见到能有效解决复杂地层铁矿钻探技术难题的研究成果。
(3)钻井工艺的优化。
20世纪80年代，随着我国钻井工程数量的增加和钻井技术的发展，许多专业人员应用了事故树分析、方差分析、层次分析法、灰色局势决策综合评价、几何规划、模糊优选等理论。优化选择钻头类型和结构、挡泥对策和配方、钻井技术参数，提高了钻井效率，减少了井内事故，降低了钻井成本。但在之前的研究中，主要的应用和成果基本都是单项技术和工艺的优化，钻探深度都不大(一般小于700m)。
根据科学钻探对岩心的特殊要求，中国首次大陆科学深钻进行了举升取心和绳索取心的技术经济分析，开展了金刚石绳索取心、钻头底部电机驱动、冲击旋转、钻具组合、钻井参数优化等钻探方法的综合研究，取得了良好的应用效果。这是我国首次对深孔钻削技术和方法优化进行卓有成效的探索。
2007年，中国地质调查局科技外事司新技术处处长张伟博士结合大陆科学深部钻探实践，认为“开展技术经济研究，可以实现技术方案和措施的优化，为研发指明方向，使钻探项目的实施取得最佳经济效果”，提出了“钻探技术经济”理论。该理论为钻井技术和方法的优化组合研究提供了工作思路，构建了系统框架，奠定了理论基础。
(4)深孔钻削主要关键技术的研究方向。
纵观国内深孔钻探专项研究或技术研究，大多是为了保证深部矿体的顺利勘探而开展的，针对的是矿区的地层特点和一个难题。由于缺乏系统、全面的考虑，往往成本较高或被忽视，单个孔因孔内情况复杂而钻半年、一年甚至更长时间的情况并不少见。
由于受地形、岩性、水文地质、工程地质和工作环境的制约，深部矿体的勘探和钻探施工必须以深部矿体勘探和钻探的设计目的和钻探要求为依据，通过钻具、钻探结构、钻探方法、钻头、泥浆、钻探技术参数等技术措施和组织管理措施的合理、有效和优化组合，达到机械钻速高、事故少、质量好、成本低的目标。
因此，由于深部矿体勘探的特殊性，为了可靠、有效、低成本地解决遇到的技术难题，把深孔钻探作为一项复杂的系统工程，综合考虑各种因素和条件，研究技术和方法的最优组合，即， 除了通过科学研究或攻关(包括新技术、新工艺、新方法的开发和应用)制定解决问题的技术工艺措施外，还需要优化选择深部矿体勘探的有效钻孔。