摘要：在技术越来越完善的大形势下，绳心钻井技术的研究从一定意义上促进了钻井技术的稳步发展。本文阐述的取芯钻井技术与传统钻井工艺相比，具有更大应用意义与优势，在钻井工艺中得到广泛运用。根据多面性很强的地质结构，这项研究不仅能够提升降失水剂的质量和性能，还突破了传统式常规钻井的瓶颈问题。根据对绳芯钻探技术开展实地考察，全方位融合有关技术及要求，为绳索取芯钻探技术在地质勘查行业的应用打下坚实的基础。

　　关键词：地质钻探；绳索取芯钻探；钻进工艺

　　目前，随着经济的兴盛和科学技术的高速发展，矿产资源的供需差距增加，我国相关人员已经积极推进新式矿产地质勘查技术，想要尽快解决资源量不足的现况。以某城市采矿工程为例，绳索取芯技术是地质勘查环节中很重要的技术方式，但在地质结构繁杂的地层勘探中，经常出现的状况多见涌水、漏水及其水敏地层和矿带坍塌等负面情况。本文主要从绳芯技术工作原理、设备选择及各类机械设备配备等方面进行，综合分析该技术的相关内容，促进绳芯发掘平稳可持续发展观。

　　1绳索取芯技术概述

　　1.1绳索取芯技术的工作原理

　　有关绳芯技术工作原理，具体内容如下。芯和芯管各自归属于表层和里层芯，根据上端绳芯钻具的转动形式，在一定程度上转动里层管。当泵压升高到一定程度时，释放出来滚轮慢慢向上移动，支系连接头上外管被绳钻牵引带正常地钻进，下外管不做转动动作，即具有钻进的功效。

　　1.2绳索取芯技术的设备选择

　　工程机械设备在一定条件下也为绳芯技术提供帮助。在钻机设备、机器的型号选择过程中，应当按照钻探水平、钻探成本及地质构造标准等相关信息进行全方位精确测量。并且也应关心钻头倾斜面的挑选，考虑到少钻或者不钻岩心的办法。该技术存有的核心价值即高钻进速率、钻头使用寿命长、职工劳动效率较低，具有较强的绳芯钻进技术安全系数、高效化等。钻机设备和机器在型号选择过程中应为孔壁可靠性、清洁液合理化提供有力地确保。该过程不仅合理变小孔壁与钻具之间的间隙，还可根据采矿工程的区域地质特征使用设备，争取获得更高效的使用价值。

　　1.3配置附属机具

　　绳索钻具是一种全孔钻具，在钻井过程中不会有太大的空隙，而且在运转中也不能缺少高品质的清洗剂，因此必须配备一台泥浆搅拌器，以便在出现井漏时，保证井筒不会中断钻井。采用提高钻柱实际应用价值的方法进行深孔和超深孔钻井技术，造成这种状况的原因是，钻杆不易断裂，具有很好的强度，当它与夹持器、双滑车系统结合时，就能彻底消除孔内的意外，提高钻井效率。

　　2绳索取芯技术的特征

　　2.1节省了人力资源的消耗

　　随着时代的发展和成长，人力成本不断上升，各公司为了经济收益都是在大幅度操纵人力成本。众所周知，在地质勘查当场，需要施工队员达4名或5名，每一台机器设备既需要配备记录人、机长，还要配备组长，人工费用也较大。此外，绝大多数情况下，芯管长度为2m～3m。做到要求米数时，应将和芯管相连的钻杆外伸孔底，并把钻杆各自放回原处。地质环境钻探通常采用多管或双管钻探，在一定条件下可钻至数百米下列，消耗的钻探时长非常少，由此推断，该技术不仅给人力资源管理带来了巨大的消耗，并且提升了人工成本。但是，绳芯技术可以有效地防止以上问题。应用绳芯技术时，不用提高钻杆，当岩心充斥着岩心管时，只需要将麻花钻和岩心一起提高到地面，将打捞器放置于孔底，有效改善人力体力活，又节省人力资源的消耗。

　　2.2降低了施工成本

　　除了以上详细介绍具体内容外，绳芯技术性还可以在一定条件下减少工程成本，主要表现在人力和效率两方面。在高效率层面，该方法纯钻探，钻入时长合理利用率高达50%，与一般多管钻探纯钻井使用率对比，总共20%；在人力层面，绳芯技术性需要人力仅是一般多管钻探机人力的一半，劳动效率也得到了有效改善。假如洞中出事故，协助发掘时长无法预料，也可能影响整个发掘全过程。绳子取芯技术投资大，但每米发掘成本费用低，使用寿命长。

　　3钻进工艺及参数选择

　　3.1钻孔结构的设计

　　根据钻井区地质条件、岩层特征、钻井目标、钻井强度、最终孔径等因素，对钻孔深层结构进行合理的设计。如果孔径太小，到了一定的深度，就会出现复杂的孔洞情况，无法正常施工，此时无法改变孔径，将套管拔出，重新下井。在这种情况下，套管不能拔出来，很容易导致套管断裂，但如果反复使用，就会造成很长的时间，严重影响钻井的效率。当孔径过大时，为了避免在使用麻花钻时出现不稳定事故而导致的麻花钻破裂，需要选用科学、合理的套管，从而使任务工作量更大。

　　根据某矿山的施工经验，将其分为两种类型：一种是常规钻井，采用二级孔径钻井，采用Ф130mm钻孔，将Φ127mm的井口套管下到完全的基岩下，或采用110mm的开孔，将108mm井口管下到完全的基岩下；采用S75+2钻具进行钻孔，取得了良好的成孔效果。在复杂的钻孔中，采用150mm五段直径的孔洞，将146mm的井口管下到整个基岩下；中部下部127mm、108mm、89mm技术套管；用S75+2钻完了终孔。在钻井过程中，为了防止钻杆断裂，需要在井口和钻杆之间选择合适的空隙，这对钻头地钻进效果有很大的影响。

　　3.2钻头的选择

　　针对繁杂的地层结构，应选择合适的打孔，不但要选取与软岩石层打孔，并且最好是选择硬岩石层打孔。因而，应依据岩石特性，全方位充分考虑，有效采用钻头。

　　（1）粉碎岩石时钻头唇面务必锋利，可以随意粉碎岩石，提高钻井高效率；对确保钻头可靠性、防孔不斜的金刚石遍布有缓解作用，能使里外径的水平进一步提升，在钻头应用时间变长的前提下可以更好地清除岩粉、制冷钻头。

　　（2）胎体硬度采用时，应根据岩石硬度以及耐磨性能明确。一般岩石层具有较好的研磨性，创口具备很大的硬度，胎体的挑选务必硬如40°、35°,防止金刚石跌落。

　　针对研磨性不太好、硬度小一点岩石，胎体宜选用硬度低胎体，如30°、20°、10°等，使金刚石能够很好地出刃。

　　岩石为中等水平硬度，研磨性高低彼此重合时，应使用之字形钻头或多少之字形钻头钻入。

　　3.3顶漏钻进

　　一旦发现漏气，必须马上封闭，否则就无法进入，这是一个错误的错误。尽管井下漏钻也是经常发生的，但是漏钻并非单一，而是大量的漏钻和一次漏钻。为此，对“顶漏钻进”的分期处理进行了深入的分析和科学的探讨。为了保证有效的水资源，必须保证良好的、相对稳定的施工工期。另外，为了保证施工的合理性，还应使用高质量的浆料，及时地进行钻孔。

　　上漏钻井环节不容易智能回水，必须精确测算钻井时长，将泥浆输送至孔底开展钻井，防止浪费土壤。同时开挖前必须保证充足的泥浆，确保泥浆品质；此外，因为进到转速比不是很快，一般设为300r/min～450r/min，水流量50l/min。

　　4冲洗液的配制

　　绳芯钻入的主要特点是冲洗水回输速度更快，设备环状空隙小，钻探机高速运转非常容易无效。因而，清洗水能够完成对钻探装置润滑、维护孔、止漏、保芯等服务。针对冲洗液种类的挑选，一定要考虑良好的孔桩性、实用性技术性合理性。

　　一种是没有固体的泥，另一种是控制坍塌低固体的泥。一般使用无固体砂浆。主要是因为高含量的絮凝剂（PHP）有极强的凝结实际效果（凝结在煤岩上），润湿性能也挺优异。因而，均采用1600万含量PHP作为固体浆体的主体，用量一般为800ppm～1000ppm。如遇塌陷地层或漏水时，采用下边护线套快速解决方式解决上端塌陷位置，深层放进防塌陷剂和防渗透剂。作为防崩解剂，甄选应用胶、腐植酸钾。这几种原材料不但能大大提高冲洗料的防塌实际效果，还具备脱干、防堵塞实际效果。腐植酸钾一般用量为0.4%～0.5%，胶用量为0.5%～0.8%。融合绳芯钻探特性，一般平稳地层或较稳定地层采用1号无固体冲洗液秘方，易破碎地层采用2号低固体防塌浆体秘方。

　　5孔内事故的预防和处理

　　绳子取芯钻头内管组件的出现，大大增加了事故的多元性。尤其是产生高支模烧埋开挖事故时，怎样用力带动内管组件是事故的关键所在。数次试验结果显示，改善球内管组件提拉紧致器可以一次性用力提拉内管组件，可以简化事故的发生。钻芯生产工艺在技术与管理上不断成熟，但是作为地质工作者，必须不断进步，勤奋提升自身的技能水平。

　　6国内绳索取心钻探技术研究应用思路

　　现阶段，绳索核心钻探已经成为地质环境岩样钻探的主力技术方式。除一部分煤田和岩浆岩复杂地层外，绳索核心钻探技术已经在深基坑固态矿产资源勘查施工中全面推广。中国相关科学研究、钻探用户及制造业企业，密切关注深基坑、特浅孔绳心钻入技术的改善和优化，开上新商品，科学研究深基坑开挖技术。因此，针对目前深基坑、特深基坑绳索取心钻入技术的科研工作，提出以下工作目标或建议。

　　（1）绳钻提升科学研究应变成长期性而极为重要的技术工作方向。绳钻是一种承担路面钻头传出的扭矩和自身重量抗拉力，运输高压水清洗物质，捕捞岩矿岩样，资金投入连接管元件的安全通道，具备厚壁、基本上平坦的特性。在地质环境钻探设备及仪器设备中，转动绳钻具的承受力情况及工作性质更为复杂和严苛。绳索钻探机的改善科学研究作为最主要的技术工作中务必持之以恒。务必采用高韧性、高质量的合金管材，提升螺牙种类设计方案，高度重视钻头和连接头螺纹副加工、热处理工艺和表层处理技术。

　　（2）应妥当融合绳索钻探机的开发与标准体系建设，并彼此联动。目前我国绳钻的螺牙类型不同，兼容问题。此外，不同厂家的产品现场用后，没法用肉眼和游标卡尺测量，拧到后来一个按键乃至无法确定是不是一系列的工程图纸生产加工，给钻井施工带来一定的安全隐患。中国绳钻主要制造业企业应一同统一制订不对称梯状、负方梯形螺纹加强型绳钻产品执行标准，并尽快面对领域公布执行。

　　特浅孔金刚石岩样钻探用管材、钻杆、钻具应当有更严格的技术规定，外形尺寸也和基本商品不一样，应高度重视特浅孔钻头标准化的研究部署。现阶段，很多部门及目前已经开展特浅孔钻杆、钻具的研发工作。钻探技术规范工作中要积极融合科研课题，开展世界各国调研和前期研究，为产品开发提供咨询。与此同时，要自主创新科学研究体制，连动特浅孔钻具开发与钻探标准体系建设。

　　《金刚石岩心钻探钻具》的编制工作是由国家地质勘探技术研究所主办，于2010年5月首次投入使用。该标准在GB/T169501997及GB/T1695F1997标准中，是“性”标准中的一项，即镀锌钢丝绳取芯和钻石钻进标准。在新的钻头规范的制定过程中，无锡钻头工具厂及相关单位本着企业社会责任和用户利益的立场，主动公开技术数据，为制订高质量统一更换钻头标准规范做出了不断努力。其他专业制造公司也纷纷表示同意制定一套可替换的绳索钻探设备实施标准。

　　（3）开发性能卓越绳钻用管材，高度重视原材料的检测对比研究。在成功研制出XJY850高强度大深度钻头管材XJY850的基础上，对钻头管材成分、加工工艺、热处理工艺、钻头加工工艺及钻头施工规范等多个方面进行了深入的分析与反思，并对XJY950冷拉合金无缝钢管进行了研究。镀锌钢丝绳取芯钢管的整体物理性能应由“高韧性”为主，重点应向“高强度、高性能”方向发展。

　　对分类不科学、有害元素高、热处理性能差地质管材要井然有序取代，逐渐向性能卓越石油钻井管材（材料）看齐。优化了管材的切削性能，提升了管材的弹性（延展性）、耐疲劳性、耐磨性能、抗冲击性，优化了合金成分构造，使研发的新式管材基本上做到3500m～4500m特浅孔绳索取芯钻探工程规定。现阶段，勘探技术研究室会与相关部门对新老钢材牌号冷拔无缝管在最好热处理工艺情况下的常温下断裂韧性、超低温断裂韧性、气体中高频地应力疲劳特性及疲劳寿命展开了检测比照，赢得了很多有意义的实验数据。

　　（4）开展深基坑、特深孔绳索取心钻探工艺研究，发掘和处理新问题。全方位客观地剖析绳索中心钻技术性优缺点，明确科学合理的运用标准，选择适合自己地钻入性能参数，是保障深基坑开挖技术实力和开挖工程施工优质高效的重要工作。在研发新式钻探武器装备、研发性能卓越绳钻的同时，要加强浅孔绳放心钻探技术的发展科学研究。

　　近些年，绳钻性能质量持续，深基坑和特深基坑中绳钻断裂、喇叭口期和按键松动等诸多问题日益减少，难题初步解决。但一部分矿山，绳钻螺钉黏、锁扣黏、脱口扭矩太大、脱口艰难、钻具体不耐磨损等诸多问题非常明显。此外，深基坑尤其是浅孔绳索取心钻头防斜控制系统的需求也变得越来越急切。

　　因而，要从产品外观设计、生产技术与现场应用等多方面下手，逐渐缓解和处理发生的难题。技术途径包含螺纹参数小细节提升、有效尺寸公差操纵、螺牙表面硬化、仿型数控刀片营销推广、新式螺牙扭紧油开发、钻头预转矩和负载转矩控制方法研究等。

　　（5）提升浅孔绳索中心钻探设备稳定性，开发衍生品和孔底组成驱动力钻探设备。设计合理位置信息发布平台、拥挤信息发布平台和捕捞推广设备，用以深基坑、特深打孔或独特打孔工程的施工绳索中心钻探设备稳定性。为降低钻探扭矩，缓解绳钻高速运转产生的磨损加重和疲劳寿命减少等诸多问题，使用了如液控阀冲击性旋绳中心钻、孔底电机驱动器绳中心钻、导航栏拨绳中心钻、涡轮钻驱动反循环绳索取心钻具及螺杆钻不提钻换钻头绳索取心钻具等。

　　7结论

　　总的来说，施工团队要提高效益，需要合理利用绳芯钻进技术。尽管该技术具备众多竞争优势，但主要参数明确、工作员专业能力、原材料选用等多个方面尚需深入研究，提议有关技术工作人员提升绳芯钻进技术自主创新，使该技术在勘查中获得效益最大化。