专利名称：深部矿产资源的耙式勘探工艺方法
技术领域：
本方法涉及到埋深较深的矿产资源的勘探与钻探工艺，尤其适合埋深较深的较高倾角的薄层和多层矿层、岩墙、岩脉型矿产资源的勘探与取芯。
背景技术：
在节能、绿色、环保可持续发展的今天，人类的生存与发展完全依赖于地球资源，可以说，人类文明发展史就是一部利用、开拓地球资源史。现阶段，随着世界性资源的紧缺和开采技术能力的提高，使人们把目光转向地球深部资源。我国已将拓展深部矿产勘查作为现阶段的一项国策，依靠科技创新推动深部找矿工作，在全国掀起了深部找矿和勘探热潮。深部矿产资源的勘查开发，受深部各类隐伏区复杂地质构造影响和探测技术水平·制约而发展缓慢。深部矿产勘查工作需要依赖先进可靠的深部钻探技术。钻探是取得深部地下真实样品的唯一直观有效的手段，是最终验证地质勘查的理论推论成果、物化遥探测推断结论验证手段，估算矿产资源量不可缺少的技术方法。在矿体(脉)埋深较浅的情况下，使用传统垂直的钻探方法施以网格状排孔进行概、普、详、精查、补勘的多期勘探，虽然确认性强，但施工周期长、钻探成本高。实施勘探中，随着钻探深度的增加，钻探作业将变得投入成本呈指数增加，浅层地质条件复杂并且不稳定易发生塌孔等钻井勘探事故，一次性母孔固井方法解决了多孔重复需要解决的问题，同时无指向性的钻探也会产生更多不准确的结果，打白眼钻孔(不见矿体目标层的钻孔)是常见的事。在得到足够的矿体细节之前，通常要进行多次密集孔群式垂直钻探，单孔钻探深度达数百至千米，如间隔几米或几十米勘探所得到的地质信息却缺乏价值或根本不具备岩矿属性的可对比价值，钻探费用将急剧上升。并且对于一些高倾角和薄层的矿体，垂直钻井的方法效果将会大大降低。
发明内容
为解决传统垂直钻井在深部矿产资源勘查中的局限性，本发明提供了一种提高深埋矿体，尤其是高倾角矿体的勘探和取芯效率的工艺方法。该方法是通过在母钻孔中钻出支孔，这样就免去了一次次从地面上重新钻孔，从而这使得钻孔起点距离矿体更近，钻孔距离大大减小。该方法可以实现一主多支多层次的耙式钻孔，大大缩短勘探周期，减少勘探费用开支的目的。本发明采用的技术方案是根据矿体的大致分布，设计钻探技术方案，确定母孔(主井孔)在地面的开孔位置、母孔的设计深度以及各个支孔造斜点和支孔的走向，在完成母孔的钻进之后，即可进行各个支孔的钻进。在支孔钻进位置，利用定向工具控制钻孔走向，使其按照预先设定的方向朝目标矿体区域钻进，逐一完成其它各个设计支孔的勘探任务。
附图为本发明提供的深部矿产资源的耙式勘探工艺方法的示意图。下面结合附图予以说明。图中，I-母孔(主井孔)；F1为第一层支孔，包括(Fl-I)、(Fl-2)、(Fl_3)、(F1-4)支孔；F2、F3以此类推，2-目标矿体。
具体实施例方式该方法的实施步骤如下(I)确定母钻孔预定要达到目的层的中靶点和靶区，根据目的层的中靶点和靶区来设计母孔的钻进位置和钻进深度、造斜点的位置以及各个支孔的走向和钻进深度。其设 计方法有绘图法和计算法两种，两者并无实质区别。(2)母孔(即主井孔)的钻进开孔后下技术套管固井后继续钻进，直到完成母井的钻进，过程与常规钻进无异。(3)母孔钻进完成后，开始对各个支孔进行钻进。在支孔钻进施工时，应合理选择造斜点，计算造斜工具的安装角，用测斜仪正确给造斜工具进行定向，根据造斜强度控制造斜进尺长度，及时测量钻孔顶角和方位角。钻进分支孔时，应建好人工孔底，即在放置造斜器具处，把旧钻孔牢固堵塞，常用的办法是用水泥塞或液压金属制的孔底塞。新孔底形成后，即可进行支孔的钻进。(4)支孔(Fl-I)的钻进在母孔设计的造斜点按照步骤(3)的方法进行支孔(Fl-I)的钻进，到达目标矿体后完成支孔(Fl-I)的钻进。(5)支孔(F1-2)的钻进取出岩芯钻管至母孔，在母孔设计的造斜点下一深度位置重复步骤(3)，完成支孔(F1-2)的钻进。以此类推，直到完成Fl各个支孔的钻进。(6) F2各个支孔的钻进完成Fl各个支孔的钻进之后，提升岩芯钻至F2各个支孔的造斜点的位置，同样按照步骤(3)的方法，重复步骤(4)和步骤(5)，最终完成F2各个支孔的钻进。(7)重复步骤(6)，完成F3等各个支孔的钻进。本发明提供的深部矿产资源的耙式勘探工艺方法的优点是对于勘探埋深较深的矿体勘探，尤其是一些高倾角的矿体，利用本方法可以大大减小钻孔距离，缩短勘探周期，减少勘探时间及节约勘探成本，并且在勘探过程中能进行多次测斜转向，达到偏航控制，使钻孔与目的层相对垂直穿过，改善钻探目标体的厚度的准确性，能直接命中目标，同时能极大程度的减少对环境的影响，在深部资源的勘探中具有深远的社会环保意义和经济效益。
权利要求
1.一种深部矿产资源的耙式勘探工艺方法，其特征在于此种勘探工艺方法是针对矿体资源的高角度的矿脉和层状矿体产状大致分布，首先在矿体其倾向方向上确定母孔的地面开孔位置、深度，然后确定各个支孔的走向以穿透高角度的矿脉和层状矿体方向为指向；在完成竖直母孔的钻进之后，利用定向岩芯钻管控制钻孔走向，使其朝预先设定的目标矿体区域行进，完成各个支孔的钻进与取芯任务。该方法的实施步骤如下 (1)确定母孔钻探预定要达到目的层的中靶点和靶区，根据目的层的中靶点和靶区来设计母孔的钻进位置和钻进深度、造斜点的位置以及各个支孔的走向和钻进深度。其设计方法有绘图法和计算法两种，两者并无实质区别。
(2)母孔(即主井孔)的钻进开孔后下技术套管固井后继续钻进，直到完成母井孔的钻进，过程与常规钻进无异。
(3)母孔钻进完成后，开始对各个支孔分别进行钻进。在支孔钻进设计时，应合理选择造斜点，计算造斜工具的安装角，用测斜仪正确给造斜工具进行定向，根据造斜强度控制造斜进尺长度，及时测量钻孔顶角和方位角。钻进分支孔时，应建好人工孔底，即在放置造斜器具处，把旧钻孔牢固堵塞，常用的办法是用水泥塞或液压金属制的孔底塞。新孔底形成后，即可进行支孔的钻进。
(4)支孔(Fl-I)的钻进在母孔设计的造斜点按照步骤(3)的方法进行支孔(Fl-I)的钻进，到达目标矿体后完成支孔(Fl-I)的钻进。
(5)支孔(F1-2)的钻进取出岩芯钻管至母孔，在母孔设计的造斜点下一个深度位置重复步骤(3)，完成支孔(F1-2)的钻进。
以此类推，直到完成Fl各个支孔的钻进。
(6)F2各个支孔的钻进完成Fl各个支孔的钻进之后，提升岩芯钻至F2各个支孔的造斜点的位置，同样按照步骤(3)的方法，重复步骤(4)和步骤(5)，最终完成F2各个支孔的钻进。
(7)重复步骤(6)，完成F3等各个支孔的钻进。
2.根据权利I所描述的方法，其特征在于，母孔的钻进方向是竖直的，各个支孔的可组成形状是多层耙式的。
全文摘要
本发明涉及到埋藏较深的矿产资源的勘探与取芯开采工艺，尤其适合厚覆盖层下埋藏较深的高倾角、薄层矿体矿产资源的勘探与取芯开采，该方法是通过在母钻孔中派生钻出支孔，这样就免去了钻孔群从地面上重复穿过覆盖层的无效钻孔工作量，从而使得钻孔起点有效距离矿体更近，大大减小钻探进尺；避免了高角度目标体的临孔间“是非”钻探结果。该方法是实现一主多支的耙式钻孔勘探方法，该方法可以大大缩短勘探周期，减少勘探费用开支，同时能极大程度的减少泥浆坑污染对环境的影响，在深部资源的勘探中具有深远的社会环保意义和经济效益。
文档编号G01V1/40GK102879826SQ20111019781
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者徐白山, 孙豁然, 柳晓波, 郝智坚, 穆林森, 石光益 申请人:徐白山, 孙豁然