空气反循环连续取样钻探技术研究

空气反循环连续取样钻探技术研究

陈帅

核工业柳州工程勘察院 广西 柳州 545005

摘要：随着科学技术的不断发展，空气反循环连续取样钻探技术也逐步被完善，能够更好地应用于复杂的地层钻探工程中，虽然该钻探技术具有成本低方法简单的特点，但是在实际应用中依旧会存在许多问题，本文将围绕空气反循环连续取样钻探技术进行研究并分析其取样方法的配套情况，针对其技术的相关应用进行分析，以此为关注这一话题的人们提供思考。

关键词：空气反循环；连续取样；取样钻探；钻探技术

引言：空气反循环钻探技术最开始应用于国外，主要是通过反循环系统将牢固的岩层击碎并进行取样，利用取样分析，了解岩层的综合情况，是一种非常高效的钻探方式，而这种技术在使用过程中也会存在很多问题，因此围绕空气反循环连续取样钻探技术进行研究和分析，对于我国钻探技术的发展具有重要意义。

一、空气反循环技术原理以及特点

（一）钻探技术的原理

该技术主要是通过将设备探入到岩层的缝隙中，当仪器到达最底部之后，钻探的取样将会随之进入到旋流器中，样品在旋流器会与空气产生分离效果，因此称之为空气反循环取样技术。

（二）连续取样钻探技术的特点

空气反循环连续取样钻探技术，在实际应用中较为广泛，主要是因为这种技术具有效率高的特点，利用反循环的钻头进行岩石的击碎取样工作，会比传统的钻探方式效率更高。此外，反循环取样技术的排粉效果较好，不会过于受外界因素的影响，若遇到地质条件较差的情况，反循环技术也可以对空气反循环情况进行分析并实施取样，降低施工成本，帮助企业提升经济效益。
此外，空气反循环技术对于地质环境以及自然环境的要求较低，其主要原理是将空气进行压缩并在岩层中形成一个系统的循环，因此在遇到复杂的地层时也能够正常进行，这一点在传统的状态方式中却难以实现。此外，钻孔的规格较小，可以尽可能地保护地层的整体性，降低对地层的破坏。这一点在实际工作中具有重要影响，以砂金钻探工作为例，95%的钻孔技术会应用空气反循环技术，这也正是因为该技术会对周围的影响较少，最大程度减轻破坏程度的原因。
空气反循环钻探技术所使用的钻头是一种双壁钻，这种钻头的硬度较大，因此在实际工程中不会由于岩层过硬而产生变形，可以完整地将样品进行取出。此外，这种技术在传统技术的基础上进行了优化和改进，可以非常简单的进行控制。与此同时，随着样品的取出工作人员也不需要对钻孔进行补救措施，一定程度上减少了施工步骤^[1]。

（三）常用配具钻套方案

空气反循环技术的使用通常是利用全液压动力头进行工作，部分工作中也会使用反循环气动潜孔锤或者转盘式钻机，具体的应用主要还是根据实际情况，若岩层中整体情况较为复杂，大多数会使用气动潜孔锤的方式进行钻探工作。

二、反循环取样技术的应用范围

现如今，随着我国空气反循环技术的不断完善与优化，该技术的运用范围也逐渐扩大，近几年来更多的应用于砂金勘探，浅层矿体勘察等工作。对于砂金地矿来讲，通常具有非常复杂的特点，不仅有砂矿层，还会有基岩层等其他矿层，这种复杂的情况会使传统应用技术难以进行岩石的击碎并进行取样，达不到地质勘探的要求，而利用空气反循环连续取样技术则能够降低对周围岩层的破坏，通常取样成功率能够达到95%以上。

若工程是属于矿山爆炸孔的施工，则这种施工的探测深度并不大，只需要在成孔后将炸药进行投放，并可以完成整个操作过程，但是这种工程危险系数较高，需要施工的速度达到标准要求才可以顺利进行，因此在近几年也经常会通过空气反循环技术进行施工。
浅层矿体的勘察利用传统的技术会非常的慢，难以保证施工的效率以及施工质量，因此为了进一步保证样品的质量，相关施工企业则可以通过空气反循环技术进行开采。
随着我国钻探技术的不断发展，对于钻孔速度的要求也不断提升，空气反循环技术可以高效地对岩石层进行钻孔，能够满足施工效率以及施工质量的要求，因此在使用范围上也越来越广

三、反循环钻探技术的操作

在进行准备工作后，工作人员则要利用反循环气动潜孔锤进行钻孔的钻进，在实际操作中，要将孔深从刚开始的35.40ｍ加长到134.72ｍ，孔段也要控制在为108.35ｍ左右，而钻孔的孔径则要保证小于等于125mm。在进行运作时要保证空压机风量在每升19立方米左右，压力在要控制在1.6-2.2的范围内，钻头的转速控制在每分钟25转左右，此外若在钻孔过程中发现潜孔锤钻孔进尺较慢，则要对潜孔锤的锤头进行检查，以免由于设备故障造成工程失误。

四、空气钻探技术的注意事项

1. 潜孔锤钻进的注意事项

空气反循环钻探技术在国外的应用较为普遍，而随着我国地质勘探任务的逐渐加大，该技术的应用也出现了一定的问题。因此，在实际工作中也要对细节进行注意：首先在钻孔之前要检查冲击器，保证设备的正常运转。冲击器对于反循环钻孔技术来讲非常重要会产生非常大的冲击力，如果冲击器本身设备出现问题则会难以承受岩层的抵抗力，不仅会影响钻孔的正常工作还会对周围环境造成一定的破坏，因此在钻孔之前以及钻孔过程中要对设备的运行状态进行检查，必须要保证设备的完整性。此外，相关工作人员也要对零件进行定期的维护与检查，进一步保证钻孔机器的使用寿命。

对于牙轮钻头钻进也有很多注意的方面，首先要结合地质层的实际情况选择适合的钻头，其次在钻孔过程中要对设备的压力以及钻头的转速进行分析与测定，最后在钻孔过程中若产生其他的声音，则要立即停止工作，检查转头是否完好，避免出现工作事故。
（二）钻孔过程中的注意事项

在钻孔过程中，要对技术进行有效地控制，以此保证技术的正常使用。在每一次钻进结束或者加杆前要对钻孔进行充分的检查，利用高压空气机的连续吹动技术，将钻孔中的岩石粉末进行清理，只有完成此项工作才可以进行后续的加杆工作。在机器快进到孔底部时，也要对孔底的岩石粉末进行清理。若钻孔过程中出现岩石坍塌的情况，则要及时对钻机进行减压，进一步保证设备的顺利提升或下放，若不能够解决踏孔的情况，则要在钻头下面进行减杆的操作，以此改变空气的流动路径，通过对钻孔的观察进行相应的举措，促进反循环连续钻探技术的正常运行^[2]。

总而言之，笔者认为对于空气反循环连续取样钻探技术来讲，必须要保证设备的性能，相关人员要定期对设备进行检查，以此保证钻探技术的运行质量，减少工程不必要的损失。相关部门也要对施工人员进行技术培训，要让每一位技术人员能够针对不同的岩石情况进行钻头以及配套技术选择，提升空气反循环取样技术的整体操作水平，为我国钻探技术的发展奠定良好的基础。

结论：综上所述，空气反循环连续取样钻探技术在近几年得到了非常广阔的发展，其应用范围也逐渐扩大，而相关人员要想更好地掌握这项技术，以此提升工程质量以及工程效率，就要对设备以及技术进行定期的检查和维护，保证相关设备的工作性能，只有这样才能使反循环技术适用于不同的地质环境，以此推动我国勘探工程的进一步发展。

参考文献：

[1]小口径空气反循环连续取样钻探技术突破[J].地质装备,2019,15(05):8-9.

[2]李锋.空气反循环连续取样钻探技术在新疆乌什磷钒矿区的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2019,40(05):23-25.