摘要：我们中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队，在技术引进，岩心钻探设备和钻进工艺更新换代以前，还停留在上世纪六、七十年代水平。岩心钻孔六大质量指标差；一级孔率仅占38.25%；几乎每年都有报废的岩心钻孔和报废的钻探工作量；年平均报废的岩心钻探工作量占总工作量的27.34%。钻探成本高；经济效益差。台月效率和小时效率都很低。通过引进应用先进的岩心钻探设备和钻进工艺，钻孔质量明显提高；一级孔率100%。没有报废的岩心钻孔和钻探工作量。台月效率和小时效率、经济效益显著提高。使我们黑龙江总队岩心钻探挤进同行业先进钻探行列。
关键词：岩心钻探设备及钻进工艺更新；钻孔质量；台月效率及小时效率；技术进步；经济效益
我们中国建筑材料工业地质勘查中心黑龙江总队至上世纪一九八四年以来，在岩心钻探技术和生产方面，引进和应用了先进的的一系列岩心钻探设备；多种钻进工艺；多种型号的表镶及孕镶金刚石钻头。促进了我总队岩心钻探技术，生产和经济的发展。取得了显著的经济效益。充分显示了科技是第一生产力；完成了我总队岩心钻探设备，钻进工艺的更新换代。主要经济技术指标；岩心钻孔的六大质量指标；台时利用率；与一九八四年以前相比，有显著的提高，经济效益成倍的增长。推动了我总队岩心钻探的技术进步。为准确，高质量地质找矿和提交地质成果，提供了可靠的岩心钻探资料。
一、岩心钻探设备及钻进工艺
岩心钻探设备及钻进工艺，我总队在上世纪一九八四年以前，岩心钻探设备及钻进工艺比较落后。台月效率低；钻孔六大质量指标差；废品率高;钻探成本高。落后于同行业岩心钻探水平。在发展应用新技术；新工艺；新设备等方面，滞后于其它地勘队伍。自从一九八四年以来，我总队在岩心钻探技术进步方面，投入了大量资金，先后引进了新型千米钻机，金刚石钻进工艺等；促进了我总队岩心钻探技术与生产的发展。取得了显著的经济效益。在岩心钻探设备和钻进工艺上，达到了建材系统地勘行业先进水平。淘汰了落后的钻探设备和钻进工艺。更新换代后的钻探设备和钻进工艺，使台月效率；台时利用率；钻孔六项质量指标；逐年呈显著上升趋势。
在可钻性五级以上固体矿产岩心钻探中，85%以上采用采用金刚石小口径钻进工艺和金刚石绳索取心钻进工艺。在一九九零年及一九九一年，金刚石绳索取心钻进工艺所完成的岩心钻探工作量，占年度完成工作量的70%以上。为我总队的岩心钻探向更高的目标，积累了技术储备。
上世纪一九八四年以前，根据我总队统计年报表明，主要岩心钻探设备及钻探工艺都是比较落后的。在上世纪八十年代，各行业地勘系统岩心钻探设备及钻探工艺，都获得了长足的发展。立轴式液压钻机取代了转盘钻机和人力加压钻机。金刚石小口径钻进工艺取代了硬质合金和钢粒钻进工艺。而我总队还停留在比较落后的水平上。当时主要岩心钻探设备有：
KAM—500项岩芯钻机（手轮）；XB—500岩芯型钻机；XJ—100型岩芯钻机；X—50型岩芯钻机等。上世纪八十年代初，陆续引进装备了立轴液压钻机XU—600型；XU—300型；XU—100型。供水设备主要有：BW--600/12型泥浆泵；BW--250/50型泥浆泵；BW--200/40泥浆泵等。钻塔有：ZX--16米直斜两用塔（仿前苏联）等。还有自制的很笨重的三角形管塔。这些老式的岩心钻探设备，体积笨重，操作和维修以及搬迁等不方便。工人的劳动强度大，并且有一定的危险性。钻进工艺主要有硬质合金大口径；钢粒大口径。钻探六大质量指标较低。其中岩矿芯采取率经常不达标。钻孔六大质量指标等级低。台时利用率低。
据我总队（1972年---1983年）岩心钻探技术档案统计资料表明：按建材行业地质勘探钻孔六大质量标准划分，一级孔率仅为38.25%；尤其在硬，脆，碎复杂地层，钻孔的质量就更难保证。报废的岩心钻探工作量，年平均在27.34%。经济损失较大。
真对上述情况，为改变我总队岩心钻探落后状态，从上世纪1984年起，总队投入大量资金，引进先进的岩心钻探设备及钻进工艺；进行技术更新。引进的钻探设备有，XY—4型岩芯钻机，BW—1型泥浆变量泵。56毫米小口径金刚石钻进工艺。当年在黑龙江省浩良河大理矿区进行试验性岩心钻探，取得了良好的效果。1985年，引进了SGX—13M直斜两用锰钢轻质管塔；取代了旧式笨重的钻塔。减轻了工人的劳动强度；提高了工作效率和进度。1986年，在56毫米小口径金刚石钻进应用两年的生产实践基础上，又引进了S59毫米绳索取芯钻进工艺。同时又引进了一台XY—4型岩芯钻机。同年在黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区进行了59毫米绳索取芯钻进工艺试验。施工的第一个ZK6号钻孔，75度斜孔；孔深为150米；75度斜孔。实验钻进效果理想。（当年提交了试验报告）1987年，针对林口县大盘道大理岩矿区花冈伟晶岩脉（岩心钻探可钻性10级），可钻性差，钻头“打滑”现象严重；效率低，成本高。小时效率仅为1—3厘米。我们引进了具有先进水平的科研成果，液动冲击器。型号有：75毫米大口径液动冲击器；TK54型和TK60型小口径液动冲击器。
分别安装在大口径硬质合金钻具；56毫米小口径钻具；59绳索取芯钻具上；小时效率达到
40---60厘米。首次提高了长期以来硬质岩“打滑”岩层台月效率过低，单位成本过高的局面。当年提交了实验报告。
1990年，在黑龙江省鸡西柳毛郎家沟石黑矿区，在七级以上交代岩，继续进行YZ54—2型液动冲击器试验。此次试验是在前三次试验的基础上进行的。目的在于进一步探索，掌握
液动冲击技术的基础上，寻求在硬或坚硬“打滑”岩层，提高效率，降低成本的有效途径。实验结果在后面叙述。
从1984年到1987年，基本完成了对岩心钻探设备和钻探工艺的更新换代；掌握了先进钻探设备及先进绳索取芯技术和液动冲击技术。使我总队岩心钻探跨进了先进钻探行列。
二、主要经济技术指标完成情况
1983年以前，岩心钻探工艺只有大口径硬质合金钻进工艺和大口径钢粒钻进工艺两种。
根据总队岩心钻探技术档案历年统计数据，从1972年至1983年，累计完成机械岩心钻探11,972.73米；其中报废的机械岩心钻探工作量为868.90米；报废钻探工作量占完成钻探工作量的7.26%。平均台月效率仅为198.95米/台月。平均小时效路仅为0.23米/小时。钻孔六大质量指标低；一级甲孔率就更低了。单位成本及单位材料成本分别为198.42元/米和49.92元/米。几乎是技术引进前的四倍。
为了改变我总队岩心钻探台月效率低，钻孔六大质量指标差，钻探成本高得局面，总队首先对岩心钻探设备及岩心钻探工艺进行了更新。1984年，引进了56毫米小口径金刚石钻进工艺。当年在黑龙江省伊春市浩良河大理岩矿区进行了生产性技术试验，完成机械岩心钻探877.39米；台月效率达到402.70米/台月；小时效率达到1.68米/小时。初步显示了先进的小口径金刚石岩心钻探的优越性。1986年，在此基础上，引进了S59毫米绳索取芯金刚石钻进工艺。当年在黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区进行了生产性技术实验。最高小时效率为4.11米/小时；平均小时效率为3.03米/小时。最高提钻间隔为82.84米/回次；平均提钻间隔为66.14米/回次。台月效率达到832.38米/台月。
1987年，针对黑龙江省林口县大盘道大理岩矿区花岗伟晶岩脉多，而该岩脉层较厚的特点（该岩脉硬度为可钻性9~10级，研磨性强。岩心钻探称为坚硬“打滑层”），回转钻进，钻头打滑不进尺，时效只进尺几厘米；小时效率太低，钻探成本高。引进了当时国内最先进的两种型号的小口径液动冲击器即：TK54型和TK60S型两种。改变原来单一纯回钻钻进工艺；冲击—回转复合钻进工艺。目的是在回转钻进的基础上，增加液动冲击力，改变钻头碎岩的方式；由原来的切削—剪切型岩石碎岩方式，即切削碎岩；改进为冲击—剪切型岩石碎岩方式，即体积破碎岩石。有效提高小时效率；降低钻探成本。在电气石，花冈伟晶岩坚硬“打滑层”，采用液动冲击—回转钻进工艺，平均小时效率达到0.55米/小时；平均台月效率达到93.72米/台月；在同一地层纯回转钻进，平均小时效率只有0.09米/小时；平均台效只有15.62米/台月。
1990年，在黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿区，该矿区地层中夹有大量的石墨片岩和交代岩层，夹层较厚，硬度大，研磨性强，属于坚硬打“滑地层“。在此前的基础上，又引进了---YZ54-2型小口径液动冲击器。在电气石，花岗伟晶岩钻进中，在末使用液动冲击器之前，小时效率最高仅为0.90米/小时；使用后达到2.53米/小时。小时效率提高二点五倍。
所以，在硬或坚硬，研磨性强的岩层钻进，采用液动冲击回转钻进，可以显著提高小时效率及台月效率；降低钻探成本；显著提高经济效益。
回转钻进和回转冲击钻进小时效率及台月效率对比表
钻孔质量情况
随着岩心钻探设备及钻进工艺的更新，以及不断地总结改进，钻孔质量的六大质量指标也逐年提高。从1984年开始起，采用56毫米小口径金刚石钻进工艺和S59毫米绳索取芯钻进工艺。在完成的钻孔中，一级孔率为100%。在影响钻孔质量六大质量指标中，主要质量因素是岩矿芯采取率。由于采用了上述两种钻进工艺，岩矿芯采取率平均在90%以上。
（国家岩心钻探规范规定：岩矿芯采取率为：75%和85%以上合格）从而保证了钻孔的质量。优于钢粒钻进工艺和硬质合金钻进工艺的钻孔质量。显示出小口径金刚石钻进工艺的优点。金刚石钻进工艺钻孔质量如下表：
金刚石钻进工艺钻孔质量情况表
金刚石钻头使用情况
1984年至1991年，在非金属矿地层中钻进，使用了多种类型的金刚石钻头。提高了岩矿芯采取率；小时效率和台月效率。保证了钻孔的质量。使用的金刚石钻头种类有：56毫米小口径金刚石和S59毫米金刚石绳索取芯系列。其中有：天然金刚石表镶单、双管钻头；
人造金刚石孕镶单、双管钻头；人造金刚石复合片单、双管钻头；人造金刚石聚晶表镶单、双管钻头等。钻头底唇形状有：圆弧形；平底形；底喷形；阶梯形；尖齿形等。
在黑龙江省伊春市浩良河大理岩矿地层钻进中，大理岩可钻性为五级，使用底唇形状为圆弧形56毫米天然金刚石表镶双管钻头，最高钻头使用寿命为318米/个；最低钻头使用寿命为101.01米；钻头单位成本最高仅为9.14元/米；最低仅为4.62元/米。小时效率为：最高位2.96米/小时；最低为2.10米/小时。在该矿区花冈伟晶岩、片岩、闪长岩类、花岗岩等岩层钻进中，可钻性为八级左右；采用底唇形状为平底形人造金刚石孕镶双管钻头；最高钻头寿命为86米/个；最低钻头寿命为4.97米/个。小时效率最高为1.87米/小时；最低为
0.55米/小时。在该矿区五级大理岩和片岩地层中，和中国建材地质研究所钻探研究室一起试验了56毫米、S59毫米、75毫米、91毫米人造金刚石复合片钻头；平均钻头使用寿命为65.87米/个；小时效率平均为2.09米/小时；平均钻头成本为3.80元/米。在上述地层中，又实验了人造金刚石聚晶表镶钻头；最高钻头使用寿命为28.40米/个；平均钻头使用寿命为14.47米/个；平均小时效率为3.21米/小时；平均钻头成本为17.30元/米。当年向中国建材实质勘查中心提交了实验报告。使我们的金刚石钻头试验与使用处在国内同行业先进行列。
近些年来，在多种地层中实验、使用的金刚石系列钻头，取得了比较理想的效果。在生产和科研实践中，真对不同的地层，不同的岩性，岩石可钻性和研磨性，岩石的完整程度，采用不同类型的金刚石钻头，这是非常重要的。天然金刚石表镶钻头，适用于中等硬度、较完整岩层；在这类地层中钻进，钻进效率高，钻探成本低。人造金刚石孕镶钻头，对岩石的硬度、研磨性及岩石的完整程度适应范围广。只要改变金刚石的粒度，浓度，胎体硬度、底
唇形状以及镶焊方式，适应性强，有着广阔的使用前景。人造金刚石复合片钻头和人造金刚石聚晶表镶钻头，试验表明，只要改变金刚石复合片和聚晶复合体的材料参数，提高抗压、抗磨强度，可以替代天然表镶金刚石钻头。节省资源，降低钻探成本。也是很有发展前途的。综上所述：人造金刚石孕镶钻头、人造金刚石复合片钻头、人造金刚石聚晶表镶钻头，这三种类型钻头，继续研究试验应用，可作为今后岩心钻探人造金刚石钻头的发展方向。
部分年代金刚石钻头使用情况如下表：
台时利用情况：
1984年以前，在末采用金刚石小口径钻进工艺以前，台时利用率是不高的。纯钻比率最高也只有24.58%；最低只有12.52%。1984年以后，引进56毫米小口径金刚石钻进工艺和S59金刚石绳索取芯钻进工艺，最高纯钻比率分别为42.50%和50.50%；最低纯钻比率分别为25.04%和28.50%。纯钻比率提高一倍。尤其是S59绳索取芯钻进工艺，在中深孔钻进中，更体现了它的优点，不提钻取芯，提高了纯钻时间；减少了辅助时间。提高了台月效率；降低了成本。
在生产和试验中证明，台时利用的好坏与否，直接影响着钻进效率；影响着钻探成本。影响着台时利用率的原因是多方面的；但主要是钻进工艺。钻进工艺的进步，直接影响着台时利用率.
结束语：
近些年来，我们在钻探设备和钻进工艺引进方面，做了大量的工作。取得了显著的成效。
为我单位的岩心钻探，降低了成本，取得了显著的经济效益。在我单位今后岩心钻探发展中，坚持科技兴探，不断地把最新的钻探科研成果，先进的钻探设备和钻探工艺引进来，取得更大的经济效益。
参考文献：
[1]中国建材地质勘查中心黑龙江总队岩心钻探技术报告（1972~1991）
[2]岩心钻探新技术新工艺试验报告（1984~1991）
[3]黑龙江总队岩心钻探技术档案（1972~1991）
[4]黑龙江总队岩心钻探统计年报（1972~1991）
