气动锤RC钻探方法

易金矿业网 2021-12-26 15:14 编辑:喻翰 298阅读

(一)气动锤RC钻探方法概述

对于深部找矿钻探中上部中硬以上基岩地层可采用该方法。目前地质勘探多采用压缩空气作循环介质的气动潜孔锤RC钻进。

气动锤RC钻进是利用压缩空气驱动孔底潜孔锤冲击碎岩,同时将破碎下来的岩屑通 过双壁钻杆中心通孔以RC的方式连续排出孔外,实现了无须提出孔内任何钻具和钻杆,就可获得所需的地质样品(岩样),并可随时了解所钻进的地层情况。

气动锤RC主要有两种类型:常规气动锤RC和贯通式气动锤RC(图6-17)。常规气动锤RC在一般硬岩地层中均可使用,只是在破碎不稳定地层不太适用。贯通式气动锤RC消除了普通气动锤进行RC钻进时存在“局部正循环”的缺点,真正实现了全孔RC钻进,这 样不仅避免了岩样的机械混杂,还可以实现“取心”钻进,提高RC钻探取样(心)的质 量[29,43-57](图6-18)。

图6-17 常规气动锤RC式和贯通式气动锤RC对比示意图

图6-18 贯通式气动锤RC钻探示意图

气动锤RC钻进同时拥有冲击碎岩和RC排渣两种高效优势,具有以下特点[53~57]:

(1)压缩空气既作为循环介质,又作为冲击碎岩的动力源;

(2)碎岩方式由冲击体积破碎代替了磨削或切削破碎,钻进效率大大提高,可达到传统取心钻进效率的3~10倍;

(3)冲洗介质循环方式由RC代替了传统的正循环,提高了排屑效率;

(4)地质样品由岩屑代替了传统的柱状岩心,样品采取率高(100%);

(5)连续“实时”取样,判层及时准确;

(6)在干旱缺水、严寒地区施工更有优势;

(7)在破碎、漏失等复杂地层中钻进同样具有高效、高采取率的优势;

(8)施工成本低,一般可降低1/2~2/3。

气动锤RC连续取样(心)钻探效率高,成本低,优势突出,在欧、美及澳大利亚等 国家地质勘探阶段已得到较广泛的应用。澳大利亚采用RC钻探方法完成的地质找矿钻探工作量的比例已超过总工作量的80%,最大孔深已超过700m;美国、东南亚和非洲分别接 近80%、60%和30%。我国由于地质找矿传统观念的束缚和分析测试技术的影响,取样分 析测试方法没有规范可依,还不能被地质界所接受,因而目前应用较少,只有国外来华投 资公司才主动提出采用RC钻探法。

例如:2006年,澳大利亚瑞翔公司在黑龙江黑河增光岩金矿区勘探,要求采用气动锤 RC钻探技术,由勘探技术研究所和黑龙江地质矿产勘查总院合作承担,在设备不十分配套及操作不太熟练的情况下,完成取样钻探工作量约14344m,国产钻机完成进尺10584m,前期平均台月效率2574m,设备配套较完善及操作较熟练后,平均台月效率达4039m;日 最高进尺达240m,最高时效达40m;采用RC钻探技术施工,每米成本仅为本矿区采用常 规WL钻探方法的1/3~1/4,仅本次采用RC钻探法完成的钻探工作量就可节省钻探费用300 多万元[29,57]。

大量国内外钻探生产实践证明,RC钻探技术具有施工效率高、成本低的显著特点,可有效缩短找矿勘探周期,并且在多数情况下完全可以满足地质找矿的目的要求。从RC钻探技术的工作原理及钻探效率看,该项钻探技术符合我国正在实施的节约型经济及节能 降耗的战略方针。我国地质矿产主管部门和地质工作者应尽快转变观点,跟上世界找矿先 进分析测试技术发展的步伐,大力推广应用RC钻探技术。

当然,该项技术目前应用深度受空压机和双壁钻杆额定压力的制约,应用深度还有限,还不能满足深孔钻探要求,但是在深孔钻探的上部孔段可采用。

(二)应用气动锤RC的前提条件

应用液动锤RC钻探技术与前述情况不同。该组合是指将这两种技术分别在同一深孔钻探中应用。在同一个矿区多个深孔的情况下,若开孔或很浅孔段即为基岩,可将气动锤 RC和WL钻探技术分别用于同一深孔的浅孔段和深孔段(地质设计允许),以充分发挥两 种技术的优势,尤其是发挥气动锤RC钻进速度快的优势,达到提高效率、缩短工期、降 低成本的目的。

(三)应用气动锤RC技术经济分析

譬如,辽宁本溪思山岭铁矿区,按24个深孔(1200~2200m),35940m钻探工作量计算。假设每个孔上部600m采用气动锤RC钻探施工,下部则采用WL施工,所用时间情况见表6-6。

表6-6 本溪铁矿思山岭矿区WL和气动锤RC组合使用前后钻探总时间一览表

续表

从表6-6可知,仅上部采用气动锤RC钻探技术,该矿区共可节约时间22512h,合938d(没考虑因更换设备工艺所耽误的时间)。

实际上,如果全孔采用WL钻探方法,若配备10台钻机,约需要370d完成。若配备2台 气动锤RC钻机专门施工上部600m,下部换用WL,配备8台常规钻机施工,经过科学合理 调度,同样数量钻机可以276d完成。

假设采用WL钻探,上部600m每米成本为450元。若采用上述钻探技术优化组合方案施工,该矿区24个深孔共可节约成本:0.045×1/2×600×24=324万元。