地質巖心鉆探工藝及器具

(1)繩索取心技術

取心技術主要有提鉆取心和繩索取心兩種方式。近20多年來，國內外地質鉆探工藝方法沒有根本性的突破和發展，仍然是以小口徑金剛石繩索取心鉆探技術為主，僅對個別礦種和不同地質條件下輔以不同的多工藝鉆探技術。繩索取心技術在取心鉆探工作量中所占比重超過了70%。

(2)繩索取心鉆桿

鉆桿的性能決定了鉆進深度，鉆桿的質量影響鉆進效率和施工安全。中國地質調查局勘探技術研究所(以下簡稱勘探所)與生產企業合作，成功研制出XJY-850高鋼級精密無縫合金管材，改進了鉆桿結構、接頭螺紋扣形及尺寸，使其有更高的強度和更大的可靠性。提出了鉆桿接頭的材質和表面強化處理新方法，以提高鉆桿接頭表面耐磨性及強度。鉆桿壽命提高了30%～50%，滿足了1500～2500m孔深鉆進要求。深部鉆探繩索取心鉆桿的成功研制，標志著我國高強度薄壁繩索取心鉆桿研究取得了重大進展。

(3)金剛石鉆頭

鉆頭的性能決定了鉆進效率，鉆頭的壽命影響時間利用率和鉆孔安全。在深部硬、脆、碎及軟硬互層的難鉆進地層中，我國采用復合式金剛石鉆頭，利用巴拉斯(三角聚晶)的犁削作用和高耐磨性，結合孕鑲層的磨削作用和自銳特性，合理調節三角聚晶和孕鑲層的比例，按所鉆地層研磨性調節胎體的耐磨性，采用了超細合金粉末、三角聚晶增強工藝，金剛石表面鍍敷金屬外衣，以增強胎體對金剛石的把持力和降低燒結溫度。新的仿生技術在鉆頭設計上的應用，對改進鉆頭的性能有所提升。

(4)保溫保壓取樣器

針對天然氣水合物難以取樣的關鍵技術難題，我國開發了保溫保壓取樣鉆具和快速冷凍取樣器。在海拔4200m的青海省祁連山脈木里高原凍土區，進行了我國第一口“祁連山凍土區天然氣水合物DK-1科學鉆探實驗孔”鉆探施工，并在孔深133.5～165.5m孔段之間先后三次取出了人們期盼的天然氣水合物樣品。目前設計加工的孔底快速冷凍取樣器規格Φ108mm，取心直徑Φ46mm，冷凍溫度0～-20℃，保壓密封能力大于1MPa。通過階段性鉆進實驗表明，取樣器主要機構工作正常，并能夠實現孔底快速冷凍和保壓巖樣。