巖石破碎新方法

1、概 述 一、探礦工程在國民經(jīng)濟(jì)中的戰(zhàn)略地位 我國是一個(gè)幅員遼闊的大國，地下和海洋資源十分豐富。在21世紀(jì)的今天，隨著國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，資源、能源開發(fā)，環(huán)境保護(hù)與治理，以及交通、土木、水利、國防等各種大規(guī)模工程建設(shè)的工作量與日俱增，這些都對(duì)探礦工程、鉆井工程提出了更高的需求及新的高技術(shù)挑戰(zhàn)。在探礦工程領(lǐng)域中，鉆探（井）是關(guān)鍵核心技術(shù)之一。地下蘊(yùn)藏的金屬、非金屬礦產(chǎn)，石油、天然氣、原煤、地?zé)?、水?/p>

2、資源主要依靠鉆探（井）技術(shù)去勘探開發(fā)，尤其占世界能源結(jié)構(gòu)60％的石油、天然氣勘探開發(fā)更是如此。油氣勘探與開發(fā)具有資金和技術(shù)密集型，高投入、高產(chǎn)出、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，其目標(biāo)必須通過鉆井工程才能實(shí)現(xiàn)。,據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界油氣鉆井費(fèi)用占油氣工業(yè)上游（由勘探至采出原油）總投資的40％左右；我國1998年的陸上鉆井費(fèi)用占勘探費(fèi)用的80％~85％，占上游費(fèi)用的42％，達(dá)220億元左右。因此，發(fā)展鉆井新技術(shù)，降低鉆井費(fèi)用，提高鉆井效率和效益，對(duì)提升資源、能源開

3、發(fā)，環(huán)境保護(hù)與治理，以及交通、土木、水利、國防等各種大規(guī)模工程建設(shè)的總體效益具有至關(guān)重大的戰(zhàn)略意義。,在旋轉(zhuǎn)鉆井領(lǐng)域一直處于領(lǐng)導(dǎo)地位的美國，為了保持其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，1995年啟動(dòng)了一項(xiàng)稱為“國家先進(jìn)的鉆井與掘進(jìn)技術(shù)”(The National Advanced Drilling & Excavation Technologies，簡稱NADET) 的重大長期研究開發(fā)計(jì)劃，NADET計(jì)劃指出 ：鉆探和采掘是石油、礦業(yè)、現(xiàn)代交通、地下公

4、用設(shè)施等關(guān)鍵部門所急需的…，其未來的狀況取決于我們鉆采技術(shù)的領(lǐng)先程度。在高新技術(shù)流行的今天，這些并不誘人的部門的生命力對(duì)我們的持續(xù)繁榮和昌盛是必不可少的。該計(jì)劃前期的基礎(chǔ)研究主要由政府率先資助作為催化劑，后期大規(guī)模的技術(shù)和產(chǎn)品研究與開發(fā)則主要靠工礦企業(yè)投入巨額資金。預(yù)期通過該計(jì)劃在巖石破碎(高效破巖)、井眼凈化(洗井)及井眼穩(wěn)定等方面有所革新，在鉆頭、巖石和井眼的測(cè)量與評(píng)價(jià)，以及定向控制等方面有所革命。該項(xiàng)計(jì)劃的核心任務(wù)，是要長期致力于

5、研發(fā)一種智能鉆井系統(tǒng)。美國的“NADET”計(jì)劃，從另一個(gè)角度說明了探礦工程、巖土鉆掘工程是與國計(jì)民生息息相關(guān)、保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展不可替代的重要技術(shù)手段。,二、鉆探（井）工程系統(tǒng)的組成及技術(shù)進(jìn)步 鉆探（井）工程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)，主要由四個(gè)子系統(tǒng)組成，即地層（鉆遇的各種地層）、鉆具（鉆頭、鉆柱及其它井下工具）、流體（鉆井液、完井液、水泥漿等）及地面裝備（動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)等）。地層是鉆井的工作對(duì)象，鉆具和流體是鉆井的工

6、作手段，裝備是驅(qū)動(dòng)鉆具和流體工作的動(dòng)力源。在上述四個(gè)子系統(tǒng)中，除所鉆地層外，其余三個(gè)子系統(tǒng)都涌現(xiàn)了許多新技術(shù)。例如，在鉆井過程中如何使鉆頭沿預(yù)置軌道鉆進(jìn)并保持井眼穩(wěn)定性（減少或避免漏、涌、塌、卡等井下復(fù)雜情況和事故），如何優(yōu)選鉆頭和鉆井參數(shù)以提高鉆進(jìn)速度，如何實(shí)現(xiàn)鉆井智能化與自動(dòng)化以減少鉆進(jìn)間斷及提高鉆井質(zhì)量和效率，如何有效地保護(hù)儲(chǔ)層以提高鉆探或生產(chǎn)效果，以及如何提高固井質(zhì)量及測(cè)試成功率等等，都是鉆井工程中的關(guān)鍵技術(shù)。,1.鉆進(jìn)破巖：主

7、要研究地層的抗鉆特性、破巖方法、破巖工具（鉆頭、射流、井下動(dòng)力鉆具等）及鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選等內(nèi)容。 2.鉆具：主要研究鉆柱和套管柱的管材制造、服役環(huán)境、失效機(jī)理、優(yōu)化設(shè)計(jì)及合理使用等內(nèi)容。 3.鉆井液、井壁穩(wěn)定：主要研究鉆井液、完井液及固井水泥漿的體系優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能處理工藝，研究所鉆地層的理化特性及井壁巖石的力學(xué)不穩(wěn)定性、井身結(jié)構(gòu)和流體壓力控制等內(nèi)容。 4.鉆孔（井眼）軌跡控制：主要研究鉆孔（井眼）軌跡偏斜

8、機(jī)理、各向異性鉆井特性、底部鉆具組合、井眼軌跡優(yōu)化控制模型及井下測(cè)控系統(tǒng)等內(nèi)容。,5.實(shí)物地質(zhì)資料的獲?。褐饕芯裤@進(jìn)過程中準(zhǔn)確獲取巖心、巖樣，進(jìn)行地質(zhì)和工程錄井的技術(shù)與工藝。 6.地下信息隨鉆探測(cè)：主要研究隨鉆測(cè)量(包括幾何、地質(zhì)、力學(xué)等測(cè)量內(nèi)容)、儲(chǔ)層測(cè)試、地球物理測(cè)井等探測(cè)方法。 7.儲(chǔ)層損害與保護(hù)：主要研究儲(chǔ)層損害機(jī)理及快速診斷方法、不同儲(chǔ)層的保護(hù)方法及保護(hù)儲(chǔ)層鉆井與完井工藝等內(nèi)容。 8.鉆井

9、安全評(píng)價(jià)與工程風(fēng)險(xiǎn)分析：主要研究復(fù)雜條件下鉆井行為的安全可靠性及工程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等內(nèi)容。,英國學(xué)者李約瑟博士在《中國古代科學(xué)技術(shù)文明史》一書中指出：中國古代鉆井技術(shù)，對(duì)世界油氣勘探開發(fā)技術(shù)產(chǎn)生了巨大的啟蒙、奠基與推動(dòng)作用，在國際上領(lǐng)先數(shù)百年甚至上千年。他說：“今天在勘探油田時(shí)所使用的這種鉆深井或鑿井的技術(shù)，肯定是中國人的發(fā)明，比西方要早1100年”，“中國的卓筒井工藝革新，在11世紀(jì)就傳入西方，直到公元1900年以前，世界上所有的深井，基本

10、上都是采用中國人創(chuàng)造的方法打成的”。中國在1835年就建成了四川的世界最深井——深達(dá)1 001.42m的粲海井。而歐洲人1834年才開始應(yīng)用中國鉆井技術(shù)打鹽井，1841年用于鉆油井。1848年俄羅斯鉆成他們的第一口油井。1859年，美國人德拉克在賓夕法尼亞州石油灣使用中國的沖擊鉆方法鉆出了第一口油井，井深只有21.64m，直到1871年才鉆達(dá)338.33 m。美國人很可能在19世紀(jì)從修筑鐵路的中國勞工手里獲得鉆井的技術(shù)知識(shí)。,盡管人類的

11、鉆井活動(dòng)已有3 000多年的歷史，然而人類在鉆井方式上的創(chuàng)新卻是屈指可數(shù)，一般可歸結(jié)為四種方式的歷史變革，即，1)人工掘井；2)人工沖擊鉆；3)機(jī)械頓鉆(鋼絲繩沖擊鉆)；4)旋轉(zhuǎn)鉆井。當(dāng)今，全世界廣泛采用的鉆井方式是旋轉(zhuǎn)鉆井（已有100多年歷史）。近20多年來，世界旋轉(zhuǎn)鉆井的技術(shù)和裝備有了顯著進(jìn)步， 70年代末期出現(xiàn)了PDC鉆頭，是一個(gè)明顯的進(jìn)步標(biāo)志，隨后便出現(xiàn)了快速發(fā)展的生動(dòng)局面。進(jìn)入80年代，相繼出現(xiàn)了隨鉆測(cè)量儀器，可控井下馬達(dá)，以

12、及水平鉆井技術(shù)等；進(jìn)入九十年代，隨鉆測(cè)井和隨鉆地震等先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)不斷投入商用，大位移井和復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)，以及連續(xù)柔管鉆井、可膨脹套管、欠平衡鉆井以及智能化、自動(dòng)化鉆井技術(shù)等，得到迅速發(fā)展并進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用?？梢哉f，進(jìn)入21世紀(jì)后油氣鉆井技術(shù)發(fā)展日新月異。展望未來，由于石油等地下資源勘探開發(fā)工程成本差的驅(qū)動(dòng)（亦即效益目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)），以及人類對(duì)“健康、安全、環(huán)境”更高目標(biāo)的追求，旋轉(zhuǎn)鉆井技術(shù)的發(fā)展勢(shì)頭仍將有增無減。然而，在旋轉(zhuǎn)鉆井領(lǐng)域，以美

13、國和俄羅斯為代表的發(fā)達(dá)國家一直處于領(lǐng)先地位，而中國顯然是落后于人。,,激光破巖新方法 早在20世紀(jì)60年代和70年代，國外就開展過激光鉆井研究。但是由于當(dāng)時(shí)的激光技術(shù)水平有限，認(rèn)為用激光鉆井需要的能量太大，實(shí)現(xiàn)不了；在經(jīng)濟(jì)上激光鉆井太昂貴，不合算。正是這一結(jié)論在此后25年的時(shí)間里妨礙了激光技術(shù)在鉆井領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，盡管這期間激光技術(shù)取得了飛速的發(fā)展，特別冷戰(zhàn)期間美國星球大戰(zhàn)計(jì)劃開發(fā)的激光武器，其能

14、量足以擊毀來襲導(dǎo)彈，摧毀地面目標(biāo)。,一、 激光鉆井的研究現(xiàn)狀 1997~1999年，美國氣體技術(shù)研究所與科羅拉多州礦業(yè)學(xué)院、美國能源部、美國陸軍、美國空軍和其他三家公司一起開展了激光鉆井的基礎(chǔ)研究。研究小組在200多塊頁巖、灰?guī)r和砂巖上測(cè)試了三種軍用激光系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)激光能穿透各種類型的巖石，破巖機(jī)理是高能激光擊碎、熔化和蒸發(fā)巖石，激光鉆井在技術(shù)上是可行的，而且速度可能比常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井快10倍，甚至更多。 鑒于這項(xiàng)

15、為期兩年的基礎(chǔ)研究工作取得了可喜的成果，從2000年起又對(duì)激光鉆井開展了一系列深入研究。參與研究的除了美國氣體技術(shù)研究所、科羅拉多州礦業(yè)學(xué)院以及美國能源部下設(shè)的國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和Argonne國家實(shí)驗(yàn)室以外，還有油氣公司和服務(wù)公司，比如哈里伯頓公司等。著重研究了激光鉆井需要的能量以及激光、巖石和液體三者的相互影響，發(fā)現(xiàn)實(shí)際所需要的能量并沒有60年代所計(jì)算的那么大（圖1）；,圖1. 900KW的特效激光作用4.5秒后的砂巖,高能激光熔化

16、巖石后，在井壁形成一層陶瓷樣保護(hù)層，其周圍的巖石因受熱膨脹而出現(xiàn)一些微裂縫，有助于提高滲透率（圖2、3）。,圖3. 激光作用于巖石的痕跡區(qū)與當(dāng)量炸藥爆炸效果的比較,圖2. 在釔鋁石榴石上的激光碎巖實(shí)驗(yàn),二、 激光鉆井優(yōu)勢(shì)明顯，前景廣闊 與常規(guī)鉆井相比，激光鉆井具有如下潛在優(yōu)勢(shì)： 1、 激光鉆機(jī)重量輕，用一輛拖車一次就可運(yùn)到井場(chǎng)； 2、激光鉆井的井場(chǎng)很小，也許只有普通井場(chǎng)的十分之一，甚至更小；

17、 3、 激光能夠穿透各種類型的巖石，而且速度很快，用常規(guī)鉆井方法需要100天才能鉆成的井，用激光鉆井也許只需10天時(shí)間； 4、激光鉆井不需要常規(guī)鉆頭和常規(guī)鉆柱，鉆成的井眼小，激光將巖石熔化，在井壁形成一種陶瓷樣的保護(hù)層，無需下套管固井，因此鉆井成本很低，也許只有常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井的1/10，甚至更低； 5、激光鉆井是一種清潔鉆井，激光擊碎、熔化和蒸發(fā)巖石，鉆井中無鉆屑上返到地面，對(duì)環(huán)境的影響甚微；

18、 6、過程具有可導(dǎo)向性。,激光鉆井經(jīng)過七年的研究，已經(jīng)取得了許多研究成果，盡管現(xiàn)在還處在室內(nèi)試驗(yàn)階段，還有大量的工作要做，但有美國能源部的支持和世界一流的油氣服務(wù)公司的參與，相信離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了，計(jì)劃兩年內(nèi)造出樣機(jī)，激光射孔將先于激光鉆井投入商業(yè)應(yīng)用。屆時(shí)必將給鉆井和完井帶來一場(chǎng)深刻的革命，徹底改變鉆井完井的作業(yè)方式，大幅度提高作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。,熱熔鉆進(jìn)新方法 熱熔鉆進(jìn)是一種新式鉆進(jìn)方法。美國加

19、利福尼亞大學(xué)LASA實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)60、70年代就已開始研究熱熔鉆進(jìn)工藝。其后，在日本、俄羅斯等國家也投入了研究。目前俄羅斯圣彼得堡國立礦業(yè)學(xué)院（建于1773年）的熱熔鉆研究水平處于世界領(lǐng)先地位。,一、熱熔鉆進(jìn)原理 熱熔鉆進(jìn)的實(shí)質(zhì)是通過電加熱器產(chǎn)生的高溫(大于1300°C)使井底巖土處于熔融狀態(tài)，經(jīng)過擠密或取心使鉆孔延伸。 產(chǎn)生高溫的鉆具為接觸式加熱器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，用特殊材料

20、制成的不同形狀熱熔法“鉆頭”如圖5所示。圖4中電極1與外殼3形成一個(gè)回路；通電后石墨元件6便發(fā)紅產(chǎn)生高溫，高溫?zé)崮芗杏诳椎资箍椎讕r土熔融成熱熔體；熱熔體從孔底擠出，經(jīng)成孔環(huán)5刮平修正，冷卻后便在孔壁形成致密高強(qiáng)度的玻璃層。加熱器的中心通入氦氣以防止石墨元件氧化。絕緣體4是起隔熱、隔電作用。,,,,,圖4. 接觸式加熱器示意圖1—電極；2—鎖緊螺母；3—外殼；4—絕緣體；5—成孔環(huán)；6—石墨元件,圖5. 不同形狀的熱熔法“鉆頭”,圖

21、6. 加熱器熔融巖石的機(jī)理1—液相層；2—硬化層；3—軟化層,目前經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和分析認(rèn)為：在第四紀(jì)地層鉆進(jìn)時(shí)，加熱器熔融巖石的機(jī)理如下：如圖6所示，加熱器在鉆進(jìn)過程中，孔壁由于溫度的不同可分為三層：①液相層——在溫度高于1200℃時(shí)，巖石中某些成分被熔化成液相，熔化后密度降低。液相層在冷卻凝固后就變成一層堅(jiān)硬致密的外殼；②硬化層——硬化層溫度較高，巖石經(jīng)過焙燒作用，吸附水被燒掉，在750℃左右時(shí)，碳酸鹽巖發(fā)生分解，CO2氣體逸出。950℃

22、時(shí)，粉砂巖全部分解，巖石強(qiáng)度降低；③軟化層——熱量在傳遞到軟化層后，產(chǎn)生的溫度已不是很高，地層里的水分發(fā)生汽化蒸發(fā)，有機(jī)物在100-150℃時(shí)被燒掉。,圖7. 俄羅斯圣彼得堡礦業(yè)學(xué)院的高溫“鉆頭”在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆進(jìn)試驗(yàn)的情況,圖7. 俄羅斯圣彼得堡礦業(yè)學(xué)院的高溫“鉆頭”在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆進(jìn)試驗(yàn)的情況,二、熱熔鉆進(jìn)的優(yōu)越性 傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金、金剛石、牙輪等機(jī)械破巖方法，對(duì)于松軟、破碎坍塌地層，加固 孔壁的工作量很大。熱熔法用特殊材料的高

23、溫“鉆頭”壓在巖石表面，通過熱作用下使巖石成分的團(tuán)聚狀態(tài)發(fā)生改變，導(dǎo)致其熔化。圣彼得堡礦業(yè)學(xué)院的新型耐熱合成材料高溫“鉆頭”，用70~100V的低壓電，鉆進(jìn)直徑140mm的鉆孔需7~10 kW電能。與一般的機(jī)械能碎巖鉆進(jìn)方法相比，熱熔鉆進(jìn)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、可利用承重電纜或軟管電纜實(shí)現(xiàn)無鉆桿鉆進(jìn)，從而節(jié)省了龐大的鉆進(jìn)設(shè)備； 2、孔底能量傳遞效率大大提高，減少了材料消耗，簡化了鉆進(jìn)工藝，提高了成孔速度，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度； 3、在松軟、

24、弱膠結(jié)和不穩(wěn)定地層鉆進(jìn)時(shí)，依靠形成高強(qiáng)的不透水玻璃狀或陶土狀硬殼，可代替套管加固孔壁，簡化了鉆孔結(jié)構(gòu)，大幅度降低套管及堵漏材料的消耗。,三、熱熔鉆進(jìn)的應(yīng)用領(lǐng)域 1 、用于開采孔和勘探孔鉆進(jìn)。簡化了鉆孔結(jié)構(gòu)，可不用套管和止水材料。 2、水井鉆進(jìn)。熱熔鉆進(jìn)行水井鉆進(jìn)時(shí)，會(huì)自然形成井壁管。鉆進(jìn)含水層時(shí)，鉆具外部形成一個(gè)蒸汽絕熱層，可防止地層中水進(jìn)入孔內(nèi)。成井時(shí)，可使含水層井壁熱熔或用其他方法穿透含水層。 3

25、、鉆進(jìn)凍土層，冰層等。 4、用于基礎(chǔ)工程施工鉆進(jìn)。利用熱熔法施工無噪音，無震動(dòng)，并可利用擠密作用提高地基土的承載力。 5、可用于地下管線的鋪設(shè)、古建筑物地基的加固和邊坡治理。由于軟地層在加熱時(shí)會(huì)發(fā)生相變使其機(jī)械性質(zhì)提高幾倍，形成的玻璃質(zhì)孔壁非常穩(wěn)定，故可在巖土中形成沿著空間任何方向延仲的通道。從而拓寬了這種鉆孔的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，在疏松，弱粘結(jié)性的地層中鉆進(jìn)這種孔。,圖8. 鐵路路基下施工天然氣管

26、道孔1-填土，2-鐵路路基，3-孔壁固結(jié)成型器，4-熱熔后形成的孔壁，5-鉆具，6-鉆機(jī)，7-巖石熔化區(qū)，8-高溫鉆頭，9-巖石。,圖8. 鐵路路基下施工天然氣管道孔1-填土，2-鐵路路基，3-孔壁固結(jié)成型器，4-熱熔后形成的孔壁，5-鉆具，6-鉆機(jī)，7-巖石熔化區(qū)，8-高溫鉆頭，9-巖石。,每年政府都要花費(fèi)巨大的資金用于地下管線的安裝和舊管線系統(tǒng)的維護(hù)。城市中水管、氣管和供熱管破損的主要原因在于：鋪設(shè)地下管線處的土壤強(qiáng)度不夠；鋪設(shè)

27、在地下的管線材料被氧化和銹蝕；管線通道周圍的介質(zhì)具有腐蝕性。因此，提高地下管線的耐久性，節(jié)約用于維護(hù)、恢復(fù)管線的耗費(fèi)是非常緊迫的任務(wù)。美、日、俄都曾指出，可以用熱熔法鉆進(jìn)巖石的方法在巖體中形成具有結(jié)實(shí)孔壁的圓柱形通道。石油、天然氣工業(yè)部門，城市的供水供電部門都可能成為應(yīng)用熱熔法施工地下管線工程的潛在用戶。 6、用于深井破碎漏失層的加固和止水，可大幅度節(jié)約套管。俄方還找到一種易熔化工原料(聚丙烯)，當(dāng)用傳統(tǒng)方法施工的鉆井中

28、遇到漏失坍塌井段時(shí)，可下入熱熔法“鉆頭”并向井內(nèi)投入該顆粒使其熔化（圖9），斷電冷卻后它便形成一層與井壁完全吻合的固態(tài)殼，起到堵漏和護(hù)壁的作用。它是一種隔開復(fù)雜地層、不污染環(huán)境的方便措施。而且該材料的硬度不大，需要造斜時(shí)，很容易在該層固態(tài)殼上重新開孔。,四、熱熔器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.熱熔器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 熱熔器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括兩部分：一是熱熔器的外形輪廓和尺寸、電極和絕緣部分結(jié)構(gòu)；二是熱熔器各部件所用的

29、材料。 2.熱熔器的設(shè)計(jì)原則如下： （1）熱熔器的殼體為耐高溫材料，高溫的數(shù)值取決于熱熔器的工作對(duì)象（巖石、土體、冰層）的熔點(diǎn)，如巖石為1600-1700℃；土體為1300℃，即熱熔器的殼體材料在此溫度下應(yīng)能保持正常的性能； （2）要求熱熔器具有良好的導(dǎo)熱性能； （3）外殼材料應(yīng)能夠在高溫下不與熔融的介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，高溫下不易氧化； （4）在熱熔器結(jié)構(gòu)上應(yīng)有擴(kuò)孔器，以保證熱熔器升降通暢。

30、,,五、影響鉆速的因素 通過實(shí)鉆試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，影響熱熔鉆進(jìn)速度的因素主要有：鉆頭單位面積上的熱功率、鉆進(jìn)壓力、鉆頭高度、固體介質(zhì)的熱導(dǎo)率等。 1.熱功率對(duì)鉆速的影響：隨著熱功率的增大鉆速也增大； 2.鉆壓對(duì)鉆速的影響：鉆壓與鉆速成正比； 3.熱熔器外殼形狀對(duì)鉆速的影響：懸鏈線旋轉(zhuǎn)體比圓柱體和圓錐體的好； 4.熱熔器高度對(duì)鉆速的影響；熱熔器的有效高度大約在180-200

31、mm； 5.巖土體的導(dǎo)熱性對(duì)鉆速的影響：隨著巖土體的熱導(dǎo)率增加，熱熔鉆進(jìn)速度降低。,六、 熱熔鉆進(jìn)的初步實(shí)踐 俄羅斯的地質(zhì)、鉆探和巖石物理專業(yè)科技工作者經(jīng)過多年努力，歸納出了新型熱能碎巖鉆進(jìn)方法與巖石性質(zhì)的對(duì)照表（表1），按表中給出的代表性巖石可選擇鉆進(jìn)方法，很容易確定在某個(gè)區(qū)域內(nèi)應(yīng)采用這種或哪種鉆進(jìn)方法。俄羅斯為熱熔法鉆進(jìn)已經(jīng)做了大量的基礎(chǔ)工作，他們對(duì)全國的地表地層適合于何種熱熔法制作了分類

32、圖，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所處位置方便地確定應(yīng)采取何種方法（圖10）。,,*包括：砂-泥質(zhì)的，砂-砂礫的，漂礫-卵礫的地層等。,表1. 新型熱能碎巖鉆進(jìn)方法與巖石性質(zhì)的對(duì)照表,俄勘探技術(shù)研究所首次在花崗巖中用熱力鉆頭而不是用傳統(tǒng)的金剛石鉆頭鉆成了深度達(dá)350m的鉆孔，這是一次具有世界意義的實(shí)驗(yàn)。他們?cè)诳评雿u的霞石磷灰?guī)r和波羅的 ?；◢弾r（可鉆性9級(jí)）中試鉆的平均機(jī)械鉆速1.7 m/h，最高機(jī)械鉆速達(dá)3 m/h。同時(shí)進(jìn)行了在取心工具上用超高頻電熱

33、原理破碎巖石機(jī)理的臺(tái)架試驗(yàn)研究。 位于烏克蘭的國立“南方”設(shè)計(jì)局根據(jù)自己在開發(fā)火箭技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，提出了一種原理上全新的通用型熱熔鉆巖方法。該方法采用新型結(jié)構(gòu)的熱熔室，該熱熔室采用了液體火箭推進(jìn)機(jī)中燃燒室的工作原理，它使能量可利用率最高--燃料完全燃燒，實(shí)現(xiàn)高壓力，有效的冷卻，具有成熟的制備工藝、燃燒過程的控制、啟動(dòng)和停止技術(shù)。在裝有高能設(shè)備的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上利用研制的熱熔室進(jìn)行了點(diǎn)火試驗(yàn)，試驗(yàn)中在花崗巖中的機(jī)械鉆速為17m/h，