钻井新技术的应用概况
“六五”至“八五”期间，钻井技术取得了显著进步，以绳索取心为主体的金刚石钻井技术有了较大发展，带动了钻井技术、工艺和装备的全面变革。控制定向钻进技术达到国际先进水平，冲击回转钻进技术成为我国具有自主知识产权的特色技术，达到国际先进水平。多流程空气钻井技术和反循环钻井技术趋于成熟；钻探机械和仪器开发了适合多工艺方法的系列产品，技术装备基本齐全，在地质勘探中发挥了积极作用。
2.2.2.1多流程空气钻井技术
空气钻井是指在钻井过程中使用压缩空气或含有压缩空气的气液混合物作为循环冲洗介质，或同时作为破岩机动力和冲洗介质的一种钻井技术。近年来发展迅速，技术成熟，逐步形成了包括循环介质、循环方式、破岩方法和应用领域在内的多工艺空气钻井技术体系。
其主要特点是:低密度介质有利于提高破岩速度；能有效冷却钻头，清除岩屑，快速判断地层；在不稳定地层中能保护孔壁，对环境污染小；有利于保护含水层和低压油气藏，提高产量；特别有利于干旱缺水地区和寒冻层的施工；也有利于避免施工抗滑锚孔和液体循环的露天爆破孔；空气DTH锤钻进可以大大提高硬岩的钻进速度；气举反循环钻井可实现2 ~ 3m以上大直径井和2000m以上深井的施工。
多工艺空气钻井被认为是应用最广泛和最有前途的钻井技术之一。通过“七五”和“八五”期间的研究和改进，形成了一套较为成熟的现代快速综合钻井技术。多工艺空气钻井技术推广应用入选国家科委“国家科技成果重点推广计划”，产值超过100例。结合各领域的不同用途和不同地区的不同地质条件，勘探院对多流程空气钻井技术进行了研发，并在实践中不断完善，先后研制出SHB114/70、127/70、140/100、CSR73/33。还开发了各种类型的钻机，如SPC系列水井钻机、全液压动力头FD-300钻机、可用于复杂地层的ADF系列起泡剂等。
多工艺空气钻井技术的应用，成功解决了一些长期存在的技术难题，如干旱缺水地区、多年冻土层、渗漏层的钻井施工；在其他循环介质不能确保安全钻井的区域施工；在其他钻井方法不能保证钻井质量的地区施工；其他钻井方法在某些岩层中的钻井效率很低。
该技术的推广应用大大提高了水文井的钻井速度和成井质量。空气潜孔锤气举反循环钻井与常规同向旋转钻井相比，一般可提高几倍甚至十几倍的钻井速度。产生了巨大的经济效益和社会效益。据不完全统计，多流程空气钻井自推广以来，钻井工作量达到654.38+0.3万余米，仅20台就达到654.38+0.998，累计产值64亿余元，新增利税9000万元。为山西北部、河南西部、陕甘宁、内蒙古、广西岩溶地区、北京郊区山区等地打了许多高产井。，解决了数百万人的牲畜和生产用水困难，为扶贫致富发挥了重要作用。
2.2.2.2多介质反循环钻井技术
所谓反循环钻井，就是钻井过程中的循环介质与常规钻井方法中的循环介质相反。反循环钻井一般采用双壁钻具，循环介质主要分为压缩空气和液体。钻进时，循环介质通过双壁气嘴、双壁主动钻杆和双壁钻杆的内外管之间的环形间隙到达孔底，带动孔底的破岩机破岩，携带岩心和岩屑通过钻杆的中心通道到达地表岩心或岩样的收集装置。
由于反循环钻井具有独特的双壁钻具结构，不需要在孔内提起钻具就可以获得所需的地质样品，这就决定了这种方法具有以下优点:时间利用率高、钻井效率高、劳动强度低、洗井效果好；孔底干净，钻头使用寿命长，可以边钻边取样，达到优质高效的目的。
根据循环介质的不同，反循环钻井技术主要分为空气反循环和水力反循环。
(1)空气反循环连续取样钻探
具有多种钻具组合(图2.4)，能适应各种地层条件(表2.1)进行取心或取样连续钻进，能满足岩心的地质要求；特别适用于干旱缺水地区水文地质勘探孔的钻探和施工。
图2.4空气反循环钻具组合示意图
由于循环介质是空气，不会堵塞水道，不会对水质造成污染，也不会失去含水层；钻孔时，可以根据岩样的湿润程度判断是否进入含水层；随着含水层钻孔深度的增加，孔口回水逐渐增加，通过含水层后，回水趋于稳定，从而可以大致判断含水层的位置，定性判断水量。如宁夏二人山-金厂场矿区，原是贫水区(5m3/24h)，空气反循环打钻20多个钻孔，不仅造成孔内见水，还造成20 ~ 30m3/h的涌水量..再如，在周口店北京勘察工程学院，用常规方法钻几百米深都没有找到地下水，而用空气反循环钻探法却找到了丰富的达到饮用水标准的地下水。
表2.1钻具组合及对地层条件的适应
(2)水力反循环连续取心钻井技术。
以液体为循环介质，利用双壁钻具实现岩心连续向上返出。这种钻井技术以硬质合金和金刚石钻头为破岩工具，通过旋转研磨和取芯进行钻进。主要用于2 ~ 4级覆盖层、煤系地层和较完整的中硬岩层中钻进。实践证明，水力反循环连续取心钻进技术应用于水文地质勘探、地质填图、地球化学勘探、煤田取心钻探、环境保护等钻探施工中，钻进效率高，地质效果好。在山东烟台300多米钻井施工中，综合平台月效率达到1300多米，时间利用率达到75%。
2.2.2.3绳索取心钻井技术
绳索取心钻井技术是一种广泛应用的地质取心钻井技术，对地层有广泛的适应性。1973年，勘探院首次研制成功用于岩心钻探的绳索取心钻具，随后逐步开发出多种产品，包括:水文井绳索取心钻具系列、坚硬“打滑”地层绳索取心钻具系列、深孔重型绳索取心钻具系列、松软破碎地层和煤系地层绳索取心半封闭管钻具系列、绳索取心塑料三层管和铅管钻具系列等。，同时，它也随之发展起来。
绳索取心钻井技术的应用，可以减少提钻具次数，增加纯钻时间，减少岩心磨损和中途脱落的机会。岩心采取率可达90% ~ 100%。可以延长钻头的使用寿命等。被称为“四高三低两好”，即工程质量高、时间利用率高、钻井效率高、钻头寿命长；事故率低，劳动强度低，设备材料消耗低；良好的地质效果和经济效益。
为了适应新一轮地质调查中地质钻探的需要，进一步提高我国地质钻探的综合水平，一种新的钻探技术——组合钻探技术应运而生，该技术将空气反循环连续取样、水力反循环连续取心和绳索取心钻探技术有机地结合在一起，使用一套钻杆和辅助仪器即可完成，从而达到了按需钻探、满足地质要求、提高钻探效率、降低钻探成本的目的。该技术可以很好地应用于水文地质孔勘探和固体矿产勘探。同时，勘探院继续开发复杂地层深孔绳索取心工具。
2.2.2.4水力冲击旋转钻井技术
液压DTH锤钻进技术是在旋转钻进的基础上增加一个由冲洗液驱动的液压DTH锤，它能产生一定冲击能量和频率的载荷，从而大大提高5级以上地层的钻进效率，克服金刚石钻进中的“打滑”问题，在岩心容易堵塞的破碎地层中延长进尺。勘探院先后开发了正作用系列、双作用系列、绳索取心系列、水文钻井系列、液气两用系列等六大系列30多个规格的液压DTH锤，目前还在开发深井、喷反系列液压锤。
中国大陆科学钻探是国家重点项目，它的实施将是从钻探技术角度全面检验和提升我国钻探技术水平的绝好机会。2000米的导孔和主孔施工采用了具有中国特色的先进技术:螺杆马达/液压锤/金刚石取心钻进技术。勘探开发的YZX127液压锤已成为CCSD主孔必不可少的钻具，在主孔钻探中发挥了主导作用。
综上所述，从1958开始，勘探院率先进行了液压DTH锤技术的研究。经过几代人的不懈努力，在理论和技术上取得了新的突破，并积极转化应用科技成果，进一步拓展了应用领域。近年来，液压冲击旋转钻井技术已应用于地下水勘探、水井和地热、油气井、地质岩心钻探、水下爆破和工程地质勘探，并取得了良好的推广应用效益。
2.2.2.5受控定向分支井钻井技术
可控定向钻井技术是利用孔底的电机和必要的弯接头或弯壳控制方向沿设计轨迹钻进，到达预定目标区域。这种钻井技术可以在一个主孔的不同深度和方向钻多个分支孔，可以大大提高钻井效率，节约成本，提高钻井的综合利用率。
目前，受控定向分支孔钻井技术已成功应用于固体矿产勘查，定向钻井对接井技术也广泛应用于盐矿、地下煤层气等领域。一个主井眼可钻6-9个分支井眼，可实现地下3000米深度的两口井对接。勘探院已成功利用该技术完成对接井30余口，并于2002年在勘探所在地湖北完成了2787m深度的对接，该技术的成功应用为社会和生产单位带来了良好的社会效益和经济效益。
可控定向多分支钻井技术用于地热开发和水文打井，可以更好地扩大地热井和水井的集水区，丰富水源水量。在濒临枯竭的水井中，可以在同一主井内实施径向水平井，提高水井的采收率，延长其使用寿命，从而使枯井起死回生；对接井技术可以将地下干热岩转化为地热能，充分发挥地下能源的有效作用，造福人民。