Разведочное алмазное бурение используется в горнодобывающей промышленности для исследования содержания известных рудных месторождений и потенциальных участков. Извлекая керн породы небольшого диаметра из рудного тела, геологи могут проанализировать керн с помощью химического анализа и провести петрологические , структурные и минералогические исследования породы. Он также часто используется в инженерно-геологической отрасли для испытаний фундаментов в сочетании с методами отбора проб почвы. Техника названа в честь используемого сверла, инкрустированного алмазом .
Родольфа Лешо часто называют изобретателем первого колонкового долота в 1863 году. [1] Раннее алмазное бурение открыло множество новых областей для добычи полезных ископаемых и было связано с бумом разведки полезных ископаемых в отдаленных местах. До изобретения портативного алмазного бура большая часть разведки полезных ископаемых ограничивалась поиском обнажений на поверхности и ручным раскапыванием. В конце 1970-х годов компания General Electric впервые применила технологию поликристаллических алмазных компактов (PDC) в качестве замены природных алмазов в буровых долотах. [2]
Разведочное алмазное бурение отличается от других геологических бурений (таких как бурение с обратной циркуляцией (RC) [3] ) тем, что твердый керн извлекается из глубины для исследования на поверхности. Ключевой технологией алмазного сверла является само алмазное сверло. [4] Он состоит из промышленных алмазов, заключенных в мягкую металлическую матрицу. Как показано на рисунке, алмазы разбросаны по всей матрице, и действие основано на медленном износе матрицы в процессе сверления, чтобы обнажить больше алмазов. Долото монтируется на колонковом стволе, который прикреплен к бурильной колонне, соединенной с установкой роторного бурения. Буровой раствор впрыскивается в бурильную трубу, чтобы вымыть горную породу, образующуюся при работе долота, а также уменьшить тепло, выделяемое из-за трения, что приводит к меньшему износу долот. [5] Настоящее алмазное долото — это сложная конструкция, обычно предназначенная для определенного типа породы и имеющая множество каналов для промывки. [6]
Для сверления породы используется сверло с алмазной инкрустацией (на фото справа). Сверло производит «сердцевину», которую фотографируют и раскалывают в продольном направлении. Половина разделенного ядра анализируется , а другая половина постоянно хранится для будущего использования и повторного анализа в случае необходимости. Хотя сердечник большего диаметра является наиболее предпочтительным, он является самым дорогим. Наиболее распространенными диаметрами и назначением трубок проводных линий являются NQ (47,6 мм) и HQ (63,5 мм). [7]
Простое продвижение сверла за счет вращения (и промывания) приводит к извлечению керна внутрь ствола, как показано на рисунке. Однако на глубине около 300 м должен быть способ извлечь ядро и доставить его на поверхность. Постоянно извлекать всю тяжелую бурильную трубу нецелесообразно, поэтому были разработаны методы бурения на канате, позволяющие вытягивать керн внутри ствола. [8] Если бы порода всегда была твердым гранитом, а керн всегда ломался бы у бурового долота, то было бы просто остановить бурение, опустить простое захватное устройство за проволоку и вытащить керн. К сожалению, во многих случаях требуется ненарушенный керн в трещиноватой породе, что требует использования сложных проводных устройств.
На фотографии показано извлечение керна с использованием трехтрубной канатной системы, способной извлекать керн в самых плохих условиях. [9] Это очень важно при исследовании зон разломов, таких как разлом Сан-Андреас .
Обычно используются пять основных размеров трубок «проводной линии». В трубах большего размера образуются керны горных пород большего диаметра, и для их бурения требуется большая мощность бура. Выбор размера трубы – это компромисс между желаемым диаметром керна породы и глубиной, на которую можно бурить с помощью конкретного двигателя буровой установки.
Стандартные размеры насадок для проволоки «Q»: [10]
