專利名稱：深部礦產(chǎn)資源的耙式勘探工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及到埋深較深的礦產(chǎn)資源的勘探與鉆探工藝，尤其適合埋深較深的較高傾角的薄層和多層礦層、巖墻、巖脈型礦產(chǎn)資源的勘探與取芯。
背景技術(shù)：
在節(jié)能、綠色、環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的今天，人類的生存與發(fā)展完全依賴于地球資源，可以說，人類文明發(fā)展史就是一部利用、開拓地球資源史。現(xiàn)階段，隨著世界性資源的緊缺和開采技術(shù)能力的提高，使人們把目光轉(zhuǎn)向地球深部資源。我國已將拓展深部礦產(chǎn)勘查作為現(xiàn)階段的一項國策，依靠科技創(chuàng)新推動深部找礦工作，在全國掀起了深部找礦和勘探熱潮。深部礦產(chǎn)資源的勘查開發(fā)，受深部各類隱伏區(qū)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造影響和探測技術(shù)水平·制約而發(fā)展緩慢。深部礦產(chǎn)勘查工作需要依賴先進(jìn)可靠的深部鉆探技術(shù)。鉆探是取得深部地下真實樣品的唯一直觀有效的手段，是最終驗證地質(zhì)勘查的理論推論成果、物化遙探測推斷結(jié)論驗證手段，估算礦產(chǎn)資源量不可缺少的技術(shù)方法。在礦體(脈)埋深較淺的情況下，使用傳統(tǒng)垂直的鉆探方法施以網(wǎng)格狀排孔進(jìn)行概、普、詳、精查、補勘的多期勘探，雖然確認(rèn)性強，但施工周期長、鉆探成本高。實施勘探中，隨著鉆探深度的增加，鉆探作業(yè)將變得投入成本呈指數(shù)增加，淺層地質(zhì)條件復(fù)雜并且不穩(wěn)定易發(fā)生塌孔等鉆井勘探事故，一次性母孔固井方法解決了多孔重復(fù)需要解決的問題，同時無指向性的鉆探也會產(chǎn)生更多不準(zhǔn)確的結(jié)果，打白眼鉆孔(不見礦體目標(biāo)層的鉆孔)是常見的事。在得到足夠的礦體細(xì)節(jié)之前，通常要進(jìn)行多次密集孔群式垂直鉆探，單孔鉆探深度達(dá)數(shù)百至千米，如間隔幾米或幾十米勘探所得到的地質(zhì)信息卻缺乏價值或根本不具備巖礦屬性的可對比價值，鉆探費用將急劇上升。并且對于一些高傾角和薄層的礦體，垂直鉆井的方法效果將會大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決傳統(tǒng)垂直鉆井在深部礦產(chǎn)資源勘查中的局限性，本發(fā)明提供了一種提高深埋礦體，尤其是高傾角礦體的勘探和取芯效率的工藝方法。該方法是通過在母鉆孔中鉆出支孔，這樣就免去了一次次從地面上重新鉆孔，從而這使得鉆孔起點距離礦體更近，鉆孔距離大大減小。該方法可以實現(xiàn)一主多支多層次的耙式鉆孔，大大縮短勘探周期，減少勘探費用開支的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是根據(jù)礦體的大致分布，設(shè)計鉆探技術(shù)方案，確定母孔(主井孔)在地面的開孔位置、母孔的設(shè)計深度以及各個支孔造斜點和支孔的走向，在完成母孔的鉆進(jìn)之后，即可進(jìn)行各個支孔的鉆進(jìn)。在支孔鉆進(jìn)位置，利用定向工具控制鉆孔走向，使其按照預(yù)先設(shè)定的方向朝目標(biāo)礦體區(qū)域鉆進(jìn)，逐一完成其它各個設(shè)計支孔的勘探任務(wù)。


附圖為本發(fā)明提供的深部礦產(chǎn)資源的耙式勘探工藝方法的示意圖。下面結(jié)合附圖予以說明。圖中，I-母孔(主井孔)；F1為第一層支孔，包括(Fl-I)、(Fl-2)、(Fl_3)、(F1-4)支孔；F2、F3以此類推，2-目標(biāo)礦體。
具體實施例方式該方法的實施步驟如下(I)確定母鉆孔預(yù)定要達(dá)到目的層的中靶點和靶區(qū)，根據(jù)目的層的中靶點和靶區(qū)來設(shè)計母孔的鉆進(jìn)位置和鉆進(jìn)深度、造斜點的位置以及各個支孔的走向和鉆進(jìn)深度。其設(shè) 計方法有繪圖法和計算法兩種，兩者并無實質(zhì)區(qū)別。(2)母孔(即主井孔)的鉆進(jìn)開孔后下技術(shù)套管固井后繼續(xù)鉆進(jìn)，直到完成母井的鉆進(jìn)，過程與常規(guī)鉆進(jìn)無異。(3)母孔鉆進(jìn)完成后，開始對各個支孔進(jìn)行鉆進(jìn)。在支孔鉆進(jìn)施工時，應(yīng)合理選擇造斜點，計算造斜工具的安裝角，用測斜儀正確給造斜工具進(jìn)行定向，根據(jù)造斜強度控制造斜進(jìn)尺長度，及時測量鉆孔頂角和方位角。鉆進(jìn)分支孔時，應(yīng)建好人工孔底，即在放置造斜器具處，把舊鉆孔牢固堵塞，常用的辦法是用水泥塞或液壓金屬制的孔底塞。新孔底形成后，即可進(jìn)行支孔的鉆進(jìn)。(4)支孔(Fl-I)的鉆進(jìn)在母孔設(shè)計的造斜點按照步驟(3)的方法進(jìn)行支孔(Fl-I)的鉆進(jìn)，到達(dá)目標(biāo)礦體后完成支孔(Fl-I)的鉆進(jìn)。(5)支孔(F1-2)的鉆進(jìn)取出巖芯鉆管至母孔，在母孔設(shè)計的造斜點下一深度位置重復(fù)步驟(3)，完成支孔(F1-2)的鉆進(jìn)。以此類推，直到完成Fl各個支孔的鉆進(jìn)。(6) F2各個支孔的鉆進(jìn)完成Fl各個支孔的鉆進(jìn)之后，提升巖芯鉆至F2各個支孔的造斜點的位置，同樣按照步驟(3)的方法，重復(fù)步驟(4)和步驟(5)，最終完成F2各個支孔的鉆進(jìn)。(7)重復(fù)步驟(6)，完成F3等各個支孔的鉆進(jìn)。本發(fā)明提供的深部礦產(chǎn)資源的耙式勘探工藝方法的優(yōu)點是對于勘探埋深較深的礦體勘探，尤其是一些高傾角的礦體，利用本方法可以大大減小鉆孔距離，縮短勘探周期，減少勘探時間及節(jié)約勘探成本，并且在勘探過程中能進(jìn)行多次測斜轉(zhuǎn)向，達(dá)到偏航控制，使鉆孔與目的層相對垂直穿過，改善鉆探目標(biāo)體的厚度的準(zhǔn)確性，能直接命中目標(biāo)，同時能極大程度的減少對環(huán)境的影響，在深部資源的勘探中具有深遠(yuǎn)的社會環(huán)保意義和經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1.一種深部礦產(chǎn)資源的耙式勘探工藝方法，其特征在于此種勘探工藝方法是針對礦體資源的高角度的礦脈和層狀礦體產(chǎn)狀大致分布，首先在礦體其傾向方向上確定母孔的地面開孔位置、深度，然后確定各個支孔的走向以穿透高角度的礦脈和層狀礦體方向為指向；在完成豎直母孔的鉆進(jìn)之后，利用定向巖芯鉆管控制鉆孔走向，使其朝預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)礦體區(qū)域行進(jìn)，完成各個支孔的鉆進(jìn)與取芯任務(wù)。該方法的實施步驟如下 (1)確定母孔鉆探預(yù)定要達(dá)到目的層的中靶點和靶區(qū)，根據(jù)目的層的中靶點和靶區(qū)來設(shè)計母孔的鉆進(jìn)位置和鉆進(jìn)深度、造斜點的位置以及各個支孔的走向和鉆進(jìn)深度。其設(shè)計方法有繪圖法和計算法兩種，兩者并無實質(zhì)區(qū)別。
(2)母孔(即主井孔)的鉆進(jìn)開孔后下技術(shù)套管固井后繼續(xù)鉆進(jìn)，直到完成母井孔的鉆進(jìn)，過程與常規(guī)鉆進(jìn)無異。
(3)母孔鉆進(jìn)完成后，開始對各個支孔分別進(jìn)行鉆進(jìn)。在支孔鉆進(jìn)設(shè)計時，應(yīng)合理選擇造斜點，計算造斜工具的安裝角，用測斜儀正確給造斜工具進(jìn)行定向，根據(jù)造斜強度控制造斜進(jìn)尺長度，及時測量鉆孔頂角和方位角。鉆進(jìn)分支孔時，應(yīng)建好人工孔底，即在放置造斜器具處，把舊鉆孔牢固堵塞，常用的辦法是用水泥塞或液壓金屬制的孔底塞。新孔底形成后，即可進(jìn)行支孔的鉆進(jìn)。
(4)支孔(Fl-I)的鉆進(jìn)在母孔設(shè)計的造斜點按照步驟(3)的方法進(jìn)行支孔(Fl-I)的鉆進(jìn)，到達(dá)目標(biāo)礦體后完成支孔(Fl-I)的鉆進(jìn)。
(5)支孔(F1-2)的鉆進(jìn)取出巖芯鉆管至母孔，在母孔設(shè)計的造斜點下一個深度位置重復(fù)步驟(3)，完成支孔(F1-2)的鉆進(jìn)。
以此類推，直到完成Fl各個支孔的鉆進(jìn)。
(6)F2各個支孔的鉆進(jìn)完成Fl各個支孔的鉆進(jìn)之后，提升巖芯鉆至F2各個支孔的造斜點的位置，同樣按照步驟(3)的方法，重復(fù)步驟(4)和步驟(5)，最終完成F2各個支孔的鉆進(jìn)。
(7)重復(fù)步驟(6)，完成F3等各個支孔的鉆進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利I所描述的方法，其特征在于，母孔的鉆進(jìn)方向是豎直的，各個支孔的可組成形狀是多層耙式的。
全文摘要
本發(fā)明涉及到埋藏較深的礦產(chǎn)資源的勘探與取芯開采工藝，尤其適合厚覆蓋層下埋藏較深的高傾角、薄層礦體礦產(chǎn)資源的勘探與取芯開采，該方法是通過在母鉆孔中派生鉆出支孔，這樣就免去了鉆孔群從地面上重復(fù)穿過覆蓋層的無效鉆孔工作量，從而使得鉆孔起點有效距離礦體更近，大大減小鉆探進(jìn)尺；避免了高角度目標(biāo)體的臨孔間“是非”鉆探結(jié)果。該方法是實現(xiàn)一主多支的耙式鉆孔勘探方法，該方法可以大大縮短勘探周期，減少勘探費用開支，同時能極大程度的減少泥漿坑污染對環(huán)境的影響，在深部資源的勘探中具有深遠(yuǎn)的社會環(huán)保意義和經(jīng)濟效益。
文檔編號G01V1/40GK102879826SQ20111019781
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者徐白山, 孫豁然, 柳曉波, 郝智堅, 穆林森, 石光益 申請人:徐白山, 孫豁然