摘要:贵州省地矿局建局63年以来，钻探工程作为地质找矿的重要技术手段，发展至今已形成门类齐全、设备精良、技术精湛的专业体系。本文在总述贵州省地矿局地质找矿辉煌成就的基础上，从小口径岩心钻探、大口径深井钻探、地下水机井钻探、浅层地温能钻探等几个重点方面详细回顾了钻探工程的发展历程，对未来发展趋势进行了展望，同时提出了相关的建议，以供今后的工作参考。

摘要:在钻探工程中遇到孔内事故时，经常采用割刀来切割事故钻具，然而在切割事故钻具的同时也会涉及到切割周边岩石的问题。本研究针对刀具切割岩石的复杂工况条件，设计了不同退火温度下的聚晶立方氮化硼（Polycrystalline Cubic Boron Nitride Compact，简称PCBN）复合片对磨Si₃N₄球的摩擦磨损试验，采用了光学显微镜和X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）等表征方法，分析了退火温度对PCBN的影响和PCBN对磨Si₃N₄球的摩擦学行为。结果表明：高于800 ℃退火处理，PCBN粘结剂氧化生成TiO₂。当800 ℃退火的PCBN对磨Si₃N₄球时，出现轻微的粘着磨损；900 ℃退火的PCBN对磨Si₃N₄球时，粘着磨损现象加重；然而，1000 ℃退火处理后，磨痕处磨粒磨损和粘着磨损共存。且PCBN对磨Si₃N₄球时，摩擦系数与退火温度有关。

摘要:钻速预测对于优化钻探工艺、降低作业成本、实现科学钻探具有重要意义，它是钻探钻井作业的一项重要内容。基于人工智能的钻速预测精度令人瞩目，但该技术需求的海量数据对传统钻探钻井作业的要求较高。为明确使用人工智能建立钻速预测模型的最少数据量，本文基于中国南海10口井的21917条数据进行了分析。通过相关性分析，所有的输入参数可被划分为高、中、低相关性3大类。通过逐步引入参数建立预测模型和对比预测精度，发现当引入的参数数量足够时，3种相关性参数均可建立起高精度（≥85%）的预测模型。引入参数的相关性越高，建立高精度预测模型需求的参数量越少。通过逐步扩大取样间隔的方式，对比发现所有的预测模型均呈现随取样间隔的增大、预测模型的准确性降低的规律。而预测模型建模的取样间隔下限可通过寻找精度降低时的拐点获得。经过验证，在数据维度与取样精度均为下限时，基于3种相关性参数建立的BP神经网络预测模型仍然能够获得较高的预测精度。

摘要:综述了月球钻探取样钻具的发展现状，金属三维点阵的轻量化以及激光选区熔化制造技术的基本方法和优势。基于激光选区熔化制备技术提出了将三维空间点阵结构应用于月球钻探取样钻具的轻量化，讨论了点阵结构的钻具对于月球钻进过程的适应性并展望了轻量化月球取样钻具方面的发展趋势。分析认为，利用激光选区熔化技术制备的三维点阵结构在月壤取样钻具方面具有很大的应用潜力。

摘要:超声波振动碎岩技术作为解决硬岩钻进难题的新方法，其技术可行性受到国内外学者的大量验证，但是对于超声波振动下硬岩破碎机理的认识还存在不足。超声波振动下岩石表面径向响应位移与内部损伤状态存在着必然的联系，本文通过监测岩石在超声波振动过程中表面不同深度处的径向响应位移，利用应力波传播理论从能量耗散角度分析了岩石表面不同深度监测点径向响应位移的时空演化与岩石内部损伤发展的关系，得出超声波振动下岩石损伤主要由振动头高频冲击岩石造成的Hertz锥形环状裂纹和超声波振动交变应力产生的疲劳拉伸裂纹造成的，Hertz锥形环状裂纹的扩展深度为10 mm，疲劳损伤裂纹主要在10~20 mm深度处产生，超声波振动下岩石发生局部宏观破碎前存在着明显的径向响应位移征兆，岩石表面径向响应位移可以作为超声波振动下的破坏判据。本文的研究对于丰富超声波振动下硬岩的破碎机理具有重要意义。

摘要:超声振动辅助碎岩技术以其弱化岩石强度、降低切削力、加快钻进速度等优势受到广泛关注，将超声振动技术与滚刀结合，能有效提升隧道硬岩施工滚刀破岩效率。采用颗粒流离散元软件对超声波振动辅助滚刀碎岩过程进行了模拟研究，结果表明，超声波振动能够产生周期性应力波并向岩石内部传播，在岩石的近表面区域出现较强的拉应力，有助于浅层岩石的张拉破坏。超声波振动提升了岩石内部裂纹的生成规模，加快了裂纹的生成速度，提前了裂纹初次萌生时间，对滚刀的破岩性能有良好的增益效果。超声波振动下岩石裂纹生成更加平稳，减少了跃进式破碎现象，能够避免因剧烈振动产生的冲击载荷对滚刀产生异常磨损和破坏，对延长滚刀寿命具有促进作用。

摘要:本文针对硬地层钻头寿命短、钻进效率低等问题，研制了一种新型超高胎体偏心齿钻头。该钻头通过条状或类条状设计提高了单齿工作压力；偏心布齿设计改善了钻进过程中钻头的切削齿受力状态，不但提高了钻头的强度，而且使得排浆更加通畅；扭面后支撑结构保证了钻头具有最高可至30 mm的超高胎体工作层。在钻头的制造工艺上，将无压烧结、热压烧结与二次镶焊3种工艺进行了有机结合，钻头金刚石热损伤小、钻头胎体强度高，保径优势明显，为深部硬地层高效长寿命钻进提供了技术支撑。

摘要:空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍，对提高矿产资源勘探开发效率，促进贵州省经济发展具有重大意义。西南（贵州）喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区，碳酸盐岩地层分布广泛，溶洞及溶隙、裂隙发育，在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时，容易发生漏风现象，导致返渣困难，甚至发生卡钻、埋钻事故。双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题，但该工艺使用的封堵工具极易磨损，限制了该工艺在深井钻探中的使用。本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象，通过调整封堵工具结构，增加封堵环旋转性能等手段，对封堵环进行改良和优化设计，增加封堵工具的使用寿命，实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用。

摘要:绿色勘查是加强生态文明建设在地质勘查工作中的有力实践。钻探作为一种重要的勘查技术手段，在绿色勘查方面更应走在前面。本文结合贵州省正安铝土矿精查项目介绍了绿色勘查在整个钻探工程中的应用，并对市场上主要的钻机型号在绿色勘查方面的应用效果进行了比较分析，同时对目前市场上钻探工程存在的问题进行了探讨。

摘要:为更好地服务深部钻探工程，准确了解冲洗液封堵性能，对6种成膜封堵剂开展了砂床实验、API静失水量实验、流变性能实验及抗温实验等室内实验进行优选与评价。实验结果表明，2号和4号成膜封堵剂在6种成膜封堵剂中封堵性能最好，它们在基浆中的最优加量均为2%，100 ℃温度条件下加入这2种封堵剂的冲洗液具有较好的抗温性能；冲洗液中膨润土含量和处理剂是影响冲洗液封堵性能的2个重要因素：膨润土含量越高，冲洗液封堵性能越好，加入聚合物、降滤失剂等处理剂可以提高冲洗液的封堵性能。砂床实验是评价冲洗液封堵性能好坏的重要依据。

摘要:贵州正安旦坪铝土矿项目地层岩石破碎，岩溶发育，钻探施工中遇掉块卡钻、套管难以起拔以及溶洞发育等难题。通过优化钻孔结构、合理选择钻进参数，采用跟管钻进配合绳索取心工艺，有效解决了溶洞堆积层的护壁难题，大大提高了溶塌堆积层成孔率。采用聚合物凝胶护壁堵漏减少了破碎地层掉块卡钻事故的发生。反丝套管的使用，减轻了坍塌地层丢套管的风险，提高了钻进效率，节约了钻探成本。采用长套管穿越溶洞，降低了报废工作量，提高了工作进度。物探瞬变电磁法的应用查明了岩溶的空间分布情况，降低了钻遇大溶洞的风险。通过一系列技术措施的实施，如期完成了目标任务。本文对该矿区的施工经验进行了总结，以期为同类钻探施工起到借鉴作用。

摘要:螺杆钻具是由多个可以旋转的转轴通过万向联轴器连接成的一个轴系，主要用来传递转矩从而带动钻头运动。但是在安装或者在万向联轴器自身磨损消耗下，钻具会出现轴线上的不对中，进而引发一系列故障，比如螺杆钻具的螺杆马达转子联轴器偏移、轴承移动、转轴发生形变、油膜失稳等，导致机器发生振动并造成一系列的危害。因此，在实验室条件下，研究井下动力钻具不对中的故障产生机理，掌握不同故障的特征，并及时进行故障诊断，对减小或避免由于转子联轴器不对中而产生的故障具有十分重要的意义。本文借助于DHRMT双跨转子台高度模拟井下的钻具故障，设置转子不对中的不同故障类型，通过实验获得钻具转子不对中故障造成的振动特征，为井下动力钻具设计及改进提供参考依据。

摘要:合理的颗粒级配是提高固井水泥环内部密实度、早期力学强度和界面胶结能力的关键。基于此，本文从几种典型的连续颗粒级配的紧密堆积理论中优选出DFE进行固井水泥浆体系设计，并通过大量实验首次确定了适宜G级油井水泥基深水固井水泥浆体系设计的n值最优范围：0.33~0.40。结合激光粒度分析仪实测结果，在粒径≤3.38 μm、3.38~70.70 μm、≥70.70 μm三个范围内依次采用纳米CaCO₃（nano CaCO₃，以下简称“NC”）、G级油井水泥和漂珠，并按DFE（n=0.33~0.40）体积分布曲线进行混配。在此基础上，提出一种密度为1.50 g/cm³的低成本低温早强三元固相级配水泥浆体系，并与漂珠二元固相水泥浆体系和NC二元固相水泥浆体系的性能进行对比。研究结果表明：该三元体系水泥石的抗压强度、抗折强度和二界面胶结强度相比于漂珠二元体系和NC二元体系分别提高了7%~21.1%、13.4%~51.9%和41.4%~122.2%。三元体系的固井水泥石在垂向上的最大密度差为0.022 g/cm³。基于DFE设计的三元体系具有良好的流变性、稳定性和力学性能。DFE对于多元固井水泥浆体系的设计和应用具有一定的指导意义，在保证低密度的前提下能够有效地提高固井水泥石的早期强度和综合性能。

摘要:针对塔里木油田博孜区块巨厚砾石层的岩性差异大、可钻性差、钻头机械效率低和使用寿命短的问题，本文从刀翼式结构、中心强化、表孕镶多级人造金刚石配方、分体烧结工艺等方面对配套高速涡轮钻具钻进的新型表孕镶金刚石全面钻头进行了设计与研究。研制的?333 mm表孕镶金刚石全面钻头在博孜区块进行现场应用，钻头的平均机械钻速2.01 m/h，寿命300 m，与进口孕镶金刚石全面钻头相当，但成本远低于进口钻头，大幅度提高了该地层勘探开发的施工效率，降低了勘探成本。

摘要:为探查容城地热田地热资源，中国地质调查局在雄安新区部署了地热勘探井D15井。D15井设计井深3000 m，完钻井深3111.58 m。钻探目的是为揭露容城凸起北部斜坡带地层发育情况，服务于新区地热开发规划。本文介绍了D15井的井区及地质状况、钻探施工情况；总结了取得的钻探成果，包括完成的钻探施工任务和施工质量；提炼出水热型地热井钻井液技术，优选取心工具，以及获取了岩心等实物资料；实施射孔作业完成了目的层抽水试验，获取的地层水温、水量等参数，为雄安新区地热资源调查评价提供了资料。

摘要:为实现在海洋地质钻探中高效、便捷地采获海底各类地层样品，设计研发了绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具，并在南海进行了钻探试验和作业。结果表明，泥浆静压活塞取心钻具能有效减少样品扰动，原始结构较为完整，海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层中的岩心采取率高于规范要求，能够满足作业需求。

摘要:当深海固井遇到天然气水合物地层时，由于水泥浆水化放热，导致水合物的相变平衡条件发生改变，诱发水合物分解，引起二界面胶结质量下降等问题。为提高水合物地层固井质量，可向水泥浆中添加具有吸热控温作用的相变微胶囊，可有效降低固井水泥浆的水化升温。基于此，以配比石蜡为控温芯材、碳酸钙为壁材，利用自组装法制备了一种使用于深水水合物地层固井水泥浆控温微胶囊。由于固井水泥浆在达到水合物地层的过程中，外界温度环境复杂，单一相变温度的控温芯材极易失效。为扩展控温区间，选用切片石蜡与白油作为混合芯材，控温区间达到14.8~39.8 ℃。研究表明，该微胶囊表观形态良好、彼此无团聚，在热循环过程中，不易发生泄漏。与水泥浆复配后，对水泥浆流变性能无明显影响。在低掺加量时，微胶囊主要起降低水泥浆峰值温度的效果，并提升水泥石整体力学强度；高掺加量时，微胶囊既可以有效降低水泥浆峰值温度，也可以明显地延缓水泥浆放热速率。

摘要:人工吹填珊瑚岛礁地层结构比较特殊，以珊瑚砂和珊瑚碎屑为主，取心和成孔难度较大。以南海某岛礁地质钻探取心工程实践为例，针对地层岩性特点，采用一系列对应技术措施：上部松散或弱胶结砂砾层采取跟管钻进和无水干钻取心技术；礁灰岩全漏失地层设计了一套掏砂钻具进行掏砂，确保井眼干净；软硬互层采用超前侧喷钻头；粉砂质地层采取小口径钻具无水干钻取心技术等。该技术在18个钻孔实施中取得了良好的效果，可为后续珊瑚礁地层钻探取心提供借鉴。

摘要:地球深部探测对提高我国勘探开发深部资源能力和深部地质研究水平及地位是不可或缺的，深部科学钻探是唯一准确地获取深地实物资料的工程方法。钻杆柱作为深部科学钻探技术的核心与关键，其管柱规格组合与钻杆接头选配决定着钻杆在平衡其自重后的剩余强度和应付孔内复杂情况的能力，尤其是作为连接各钻杆柱短节的钻杆接头的性能直接决定着钻杆柱的使用极限深度。本文从产品类型、结构特点等方面对国内外高性能石油钻杆接头进行了梳理，分析了现有钻杆接头存在的不足与失效的原因，提出了钻杆接头结构改进方案，对提高钻杆柱的可靠性与安全性，延长钻杆使用寿命，使其更好地应用于深部科学钻探，具有一定的科学意义与工程价值。

摘要:针对铝合金钻杆耐磨性和耐腐蚀性差导致其难以在深部钻井中应用的技术难题，本文以7075铝合金粉作为基体，玄武岩短纤维作为增强体，利用真空热压烧结技术制备了玄武岩纤维增强型铝基复合材料，并对其微观组织结构、密度和显微硬度等性能进行了研究。结果表明，玄武岩纤维在铝基体中分散均匀，界面处发生了化学渗透，SiO₂和Al之间发生置换反应，从而获得了良好的界面结合强度，复合材料的密实度较高，玄武岩纤维的加入显著提高了复合材料的显微硬度。

摘要:针对地下水监测工程施工中面临的承压-自流监测井密封、监测、取样、洗井等紧迫难题，研发了承压-自流监测井密封技术。该技术是在监测井管口安装一个具有多个功能组件的密封不锈钢盖板来实现自流监测井长期监测的各项需求。本文介绍了承压-自流监测井密封技术原理、系统组成和安装流程及方法。通过山西忻州市地下水监测井现场示范及其他地区50余口井的工程应用，证实该技术可有效解决自流监测井井口密封、水样采集、洗井清淤和维护探头等一系列问题，具有密封效果好、不污染水质、操作便捷和成本低等优点，可实现不同特征自流监测井地下水数据长期自动采集与传输，并可为类似井的封孔工作提供解决思路。

摘要:基于在鲁中南低山丘陵基岩地区开展的1∶5万水文地质调查工作，通过水文地质调查、水文地质钻探、地球物理勘探、抽水试验、水质分析等技术方法，分析该区水文地质特征。研究结果表明：区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水以及基岩裂隙水4类，并总结了其含水岩组富水性；分析了地下水补给、径流、排泄条件及其演化以及环境水文地质问题。圈定了有集中供水意义的第四系孔隙水富水地段3处，总结了地层阻水型蓄水构造和断层储水构造2种基岩蓄水构造类型。区内地下水质量以Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类为主，超过Ⅲ类水标准的组分主要是硝酸盐、总硬度、铁，其次为氟化物等。利用总结的区内找水模型，共施工具有供水意义的水文地质钻孔10眼，总涌水量7017.84 m³/d，可解决近10万人生活和5900多亩农田灌溉用水问题。对于寻找新的供水目标含水层及找水定井工作具有指导意义。

摘要:突水是矿山的主要灾害之一，矿井突水一般来势凶猛，常会在短时间内淹没坑道，给矿山生产带来危害，造成人员伤亡。在富水的岩溶水充水的矿区及顶底板有较厚高压含水层分布的矿山区，在构造破碎的地段，常易发生矿井突水。但只要查明水文地质条件，采取措施，矿井突水是可以预防和治理的。山东霄云煤矿1313工作面突水水量大，而工作面无钻孔，两顺槽掘进中发现的9条断层也不导水，判断不是钻孔、断层导水。突水事故发生后，通过水位、水温及水质化验分析，确定为奥灰水，导水通道为隐伏陷落柱。通过对突水点进行盖帽封堵、对突水通道进行注浆封堵，有效地封堵了过水通道，并满足了《煤矿防治水细则》的要求。

摘要:贵州省浅层地热能资源丰富，开发潜力巨大，但碳酸盐岩地层分布广、浅表岩溶裂隙极为发育，浅层地埋管施工难度大。以贵州仁怀妇幼保健院浅层地温中央空调地埋管工程为例，采用偏心潜孔锤跟管钻进、潜孔锤钻进、简便除尘器除尘、固结封堵和圆木封隔溶洞、提吊法下管等技术措施，解决了在由于溶蚀和断裂构造及河流深切割作用造成的局部岩溶发育以及地埋管埋置深度内无水的岩溶疏干区进行地埋管施工面临的松散浅表回填及岩溶软弱层成孔困难、全孔段无液面潜孔锤钻进粉尘污染环境、溶洞跑管（PE管）等技术难题，在保证了工程质量、安全的同时提高了施工效率，为类似工程提供了施工经验。