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第一章 项目概况 第一节目的任务 核工业北京地质研究院承担了《相山大型铀矿田科学钻探深部成矿环境研究》课题，《相山大型铀矿田2500米科学钻孔钻探技术研究》科研课题是配合2500m科学钻探工程而开设的，课题实施期间两年：2011年1月至2012年12月。 目的任务为：通过对2500米科学深钻在施工过程可能出现的技术难题进行科研，为科学深钻的施工提供技术保障。 第二节 研究现状 过去地质岩心钻机孔深标准一般划分为：浅孔0～300m，中浅孔300～600m，中深孔600～1200m，深孔1200～2500m，大于2500m为特深孔。新版《地质岩心钻探规程》（DZ/T0227-2010）规定，浅孔0～300m，中深孔300～1000m，深孔1000～3000m，大于3000m为特深孔。随着我国地质找矿勘探深度逐渐加大以及各类科学钻探项目的实施，岩心钻探深度在不断延深。自2008年以来，我国完成的2000m以上的钻孔已有几十口。岩心钻探深度纪录不断被刷新，目前我国地质岩心钻探的必威体育精装版深度纪录4006.17m（2013年5月29日），由山东地矿局第三地质矿产勘查院创造。 相山铀矿田作为特大型火山岩型铀矿，在我国铀资源构成中具有非常重要的地位。其研究程度过去虽比较高，但主要限于浅部的（小于500米）研究，对深部的研究和成矿前景涉及较少，，该矿区钻探最深孔为1206米。开展铀矿深部科学钻探，对许多重大科技和找矿问题的深入研究有着特殊的意义。特别是大型热液型铀矿深部成矿机理、深部铀成矿潜力、深部构造和地质体及重要地质要素界面识别、深部铀矿化示踪、深部找矿模式和综合预测模型、深部地球动力学对岩浆－流体活动和成矿作用的控制、地质构造作用与成矿作用的偶合关系等。这些问题的深入研究和解决，对进一步阐明深部铀成矿的本质规律、成矿作用机理，深部成矿环境条件和前景，对解决盲矿预测难度大，扩大老矿区铀资源、指导找矿及扩大铀资源量均具有重要的实际和理论价值。 相对于浅孔、中深孔而言，深孔、特深孔取心钻探面临一系列问题：地层复杂多变、钻孔结构复杂；钻头选择难度大；钻杆柱质量大、事故概率高；深孔段提钻量与劳动强度增加；岩心提取时间长、成功率低；施工工期长、成本高等等。上述难题导致深孔施工钻进速度低、台月效率低、孔内事故频繁、纯钻进时间利用率低、非正常工作时间、投资成本高、风险大、周期长、能耗高、劳动强度大等等。据不完全统计，国内已完成的几十口2000m以深的地质取心钻孔，绝大多数施工期都在6个月以上，平均台效300～400m。孔深超过2500m的地质取心钻孔工期在8个月以上，平均台效200多米。需要解决一系列的技术问题，例如钻探设备、钻孔结构、孔内钻具及其级配、钻探工具与钻进工艺、孔内复杂情况的预防与处理等等。采用我们目前的常规施工技术是难以满足钻探施工需要的。目前国内已经成功完成的深孔钻探，由于其工程目的、质量要求、装备技术等差别，施工工艺技术各有特点。 此次在相山矿田开展深部科学钻探尚属首次，也是核地质铀矿勘查第一深钻。和其他深钻工程一样，我们也同样会遇到各种难题。为了保障核工业铀矿第一科学深钻顺利施工，我们针对有可能出现的施工难题进行了科研立项，共复杂地层深部钻探泥浆体系研究与应用、岩心钻探孔斜及孔底工程参数探测、深孔高效长寿金刚石钻头技术、液动冲击回转技术研究。参加单位有核工业二○八大队、核工业二一六大队、核工业二四三大队、中国地质大学（武汉）工程学院。 第三节 研究目标 一、总体目标 通过本课题的研究，研究出深孔钻进用绳索取心钻进的泥浆体系，研究出用于深孔测定钻孔顶角方位角、井底温度、泥浆压力等参数的随钻采集与回放仪器系统，研究适用于深部钻进的高效长寿命孕镶金刚石钻头与液动冲击器及使用工艺技术。 二、具体目标 （一）复杂地层深部钻探泥浆体系研究与应用 研发出一套针对深孔小口径绳索取心钻探的专用泥浆体系，保障3000m岩心钻探钻孔安全、高效钻进。 其主要性能指标： （1）在低粘度（＜12mPaS）至中高粘度（30 mPaS）宽范围内方便可调； （2）优越的剪切稀释能力，动塑比τd/ηP≥1 Pa/mPaS或流型指数n＜0.7，压损仅为普通泥浆的65%以小。 （3）强润滑性，润滑系数＜0.22，仅为普通泥浆的60%以下。 （4）正常密度1.02～1.12g/cm3；遇低压漏失时可调低至0.6 g/cm3；遇高压涌缩时可调高至1.6 g/cm3。 （5）失水量，钻遇水敏性复杂地层时可调至5mL/30min以下，且抑制能力强。 （6）抗温能力较强，温度达120℃时，粘度、失水量等基本指标变化25%。 （7）可净化、抗侵、防漏堵漏、悬渣、反泥包、反结垢、冷却能力均优于现行普通钻探泥浆。 （二）岩心钻探孔斜及孔底工程参数新型探测仪研发 研制在孔底钻具部位以及在绳