勘探鉆機是地質勘探和資源開發中的核心設備,其技術發展已形成多層次體系,涵蓋常規機械鉆探、復合式鉆探、高效取芯及循環介質技術四大類,以下是對勘探鉆機的詳細介紹:
一、技術分類與原理
1、常規機械鉆探技術
沖擊鉆探法:通過鉆具沖擊力破碎巖層,分為機械沖擊和人力沖擊。適用于松散層及淺層硬巖。
回轉鉆探法:鉆頭回轉研磨切削巖石,按鉆頭類型細分:
硬質合金鉆進:適用于中硬巖層(如頁巖、砂巖)。
金剛石鉆進:用于極硬巖(花崗巖、石英巖),巖心采取率>90%。
PDC(聚晶金剛石復合片)鉆進:高效切削軟至中硬巖層,廣泛用于石油鉆井。
2、復合式鉆探技術
沖擊-回轉鉆進:結合沖擊破碎與回轉剪切,液動/氣動潛孔錘提供高頻沖擊(頻率15-25Hz)。
3、高效取芯技術
繩索取芯:通過鋼絲繩打撈內管提取巖心,無需提鉆,減少輔助時間30%-50%,適用深度達3000米,需專用高強度鉆桿。
液動潛孔錘取芯:以高壓泥漿驅動潛孔錘產生沖擊能,輔助金剛石鉆頭取芯,沖擊功可達200J/次,適用于深部硬巖(如金屬礦、地熱井),破碎帶巖心采取率>85%。
4、循環介質技術
反循環鉆探:利用循環介質將巖屑帶出地表,分為:
空氣反循環:適用于干旱區礦產勘探,巖屑上返速度20-30m/s,但樣本易污染。
水力反循環:用于水文地質勘察,可獲取分層水質數據。
泡沫鉆井:以泡沫為循環介質,兼具空氣鉆速快與水力護壁優勢,適用于裂隙發育地層。
二、核心設備與分類
1、按功能分類
回轉式立軸鉆機:適用于金屬或非金屬勘探,按鉆探深度分為淺孔(5-100米)、中深孔(100-800米)、深孔(800米以上)鉆機。
轉盤鉆機:多用于油氣勘探,鉆井較深,功率需求大。
沖擊回轉鉆機:通過水力或風力沖擊器提升硬巖鉆進效率,擴大硬質合金鉆頭適用范圍。
2、按應用領域分類
地質巖心鉆機:用于采取巖礦心,支撐地質分析。
水文水井鉆機:開采地下水,需高效排渣技術。
石油天然氣鉆機:開發油氣資源,需耐高溫高壓設計。
工程勘察鉆機:適用于建筑、交通等工程地質勘察。