2.2.1 空气反循环连续取样钻探 具有多种钻具结合方式（见图1），

能够适应多种地层
条件（见表1），进行取心或取样连续钻进，能够满足地质上对岩心的要求；尤其适合干旱
缺水地区水文地质勘查孔钻探施工等特点。由于循环介质为空气，不会堵塞水通道、对水质
无污染，且不会打丢含水层；钻进过程中即可根据岩样上返潮湿程度判断是否进入含水层；
随着含水层钻进深度的增加，孔口返水量逐渐增大，穿过含水层后，返水量趋于稳定，从而
可以大致地判断含水层的位置，定性地判断水量的大小。如宁夏二人山—金场子矿区原定为
贫水区(5m3/24h)，用空气反循环钻探20 余孔，不仅孔孔见水，且涌水量达20～30m3/h。又
如，在周口店探工所院内用常规方法钻进数百米深未找到地下水，用本方法却发现了较丰富
的达饮用水标准的地下水。
2.2.2 水力反循环连续取心钻探技术以液体作为循环介质，利用双壁钻具实现岩心的连
续上返。该钻探技术以硬质合金和金刚石钻头为碎岩工具，以回转磨削取心的方式钻进。主

要用于2~4 级覆盖地层、煤系地层以及较完整的中硬岩层中钻进。实践证明，水力反循环连
续取心钻探技术用于水文地质勘查、地质填图、地球化学勘探、煤田取心钻探及环境保护等
钻探施工中，具有较高的钻探效率和较好的地质效果。在山东烟台300 多米钻探施工中，综
合台月效率达1300 多米，时间利用率达75%。
表1 钻具组合与适应地层情况
2.3 绳索取心钻探技术
绳索取心钻探技术是一种应用
较广泛的地质取心钻探技术，该技术
对地层适应性广。勘探所1973 年首
次研制成功用于岩心钻探的绳索取
心钻具，后续逐步开发出多种系列产
品：水文水井绳索取心钻具系列，坚
硬“打滑”地层用绳索取心钻具系列，
用于深孔的重型绳索取心钻具，松软
破碎地层及煤系地层的绳索取心半
合管钻具系列和绳索取心塑料三层管和超前管钻具等，与此同时，还开发了与其配套使用的
钻头、扩孔器等，大大提高了我国金刚石钻探的技术水平。
应用绳索取心钻探技术可以减少升降钻具次数，增加纯钻进时间，减少岩心磨蚀和中
途脱落机会，岩心采取率达90～{bfb}；能延长钻头寿命等；被誉为“四高、三低、两好”，
即工程质量高，时间利用率高，钻进效率高，钻头寿命高；事故率低、劳动强度低、设备材
料消耗低；地质效果好、经济效益好。
为了满足新一轮地质大调查地质钻探需要和进一步提高我国地质钻探综合水平而采用
的一种新型钻探技术—组合钻探技术迎运而生，将空气反循环连续取样、水力反循环连续取
心及绳索取心钻探技术有机结合起来，采用一套钻杆和辅助器具就能完成，达到了因地施钻，
满足了地质要求，提高了钻探效率，降低了钻探成本。该项技术可较好地用于水文地质孔勘
查与固体矿产勘探；同时我们还在继续开发复杂地层中深孔使用的绳索取心配套钻具等。
2.4 液动冲击回转钻探技术
液动潜孔锤钻探技术是在回转钻进的基础上增加一个利用洗井液驱动的液动潜孔锤，
它可产生具有一定冲击能量和频率的载荷，从而可大幅度提高5 级以上地层钻探效率，克服
金刚石钻进“打滑”问题，在岩心易堵塞的破碎岩层中延长回次进尺。勘探所先后开发出六
个系列30 多个规格的液动潜孔锤，如正作用系列、双作用系列、绳索取心系列、水文水井
钻系列、液气两用系列，目前仍在开发深井用液动锤及喷反系列液动锤等。
中国大陆科学钻探是xxxx工程项目，它的实施从钻探技术的角度来看将是全面检验和提高我国钻探技术水平的一个极好的机会，其2000m 先导孔及主孔施工采用了具有中国
特色的先进技术：螺杆马达/液动锤/金刚石取心钻进工艺方法。勘探所研发的YZX127 液动
锤已成为CCSD 主孔不可缺少的钻探器具，目前正在3000 多米的主孔中发挥着主导作用。
综上所述，我所从1958 年起率先开始液动潜孔锤技术研究，经过几代人不懈努力，在
理论和技术上有新的突破的同时，积极进行科技成果的转化与应用，使其应用领域进一步拓
展。近年来液动冲击回转钻探技术已应用于地下水勘查、水井与地热、油气井、地质岩心钻
探、水下爆破及工程地质勘察等领域，且在推广应用中能取得良好的效益。
2.5 受控定向分枝孔钻探技术
受控定向钻探技术就是采用孔底马达和必要的弯接头或弯外壳控制方向沿设计的轨
迹进行钻进，来达到预定的靶区内，该钻探技术可在一个主孔的不同深度、不同方向钻出多
个分枝孔，可大大提高钻探效率，节约成本，提高钻孔的综合利用率。
目前，受控定向分枝孔钻探技术已成功地在固体矿产勘探中得到应用，定向钻探对接
井技术也广泛用于盐矿、地下煤层气化等领域，可在一个主孔内钻出6-9 条分枝孔，可实现
两井相距500m 的钻孔在地下3000m 的对接，勘探所已成功使用该技术完成对接井三十多对，
2002 年勘探所在湖北完成了深达2787m 的对接，创国内对接井之最。该技术的成功应用已
为社会及生产单位带来了很好的社会效益和经济效益。
受控定向多分枝孔钻探技术用于开发地热及水文水井钻探等方面，能较好的扩大地热井
及水井的采集面积，丰富水源的水量；在涉临枯竭的水井中，可以在同一主井实施放射状水
平井，以提高水井的采取率及延长使用寿命，使枯井起死回生；对接连通井技术可将地下干
热岩转换成地热，以充分发挥地下能源的有效作用，为民造福。
3 钻探新技术在地下水勘查与开发中的应用前景与展望
经过多年的研究开发，上述钻探新技术在生产实践中不断的完善与发展，已在众多领
域得以成功应用，已成为成熟的钻探技术。目前，正是全国地下水资源调查评价工作的重要
历史阶段，钻探新技术在地下水勘查与开发方面，更能显示出其广阔的应用前景。
3.1 随着我国经济建设的发展，浅层地下水资源已远远不能满足工农业及人民生活
用水的需要。有些地区浅层地下水的过度开采已造成浅层地下水资源枯竭，甚至大面积地面
沉降（比如，我国华北就是一个大漏斗），有的地区浅层地下水受海水倒灌及工业污染不能
开采利用。因此目前已逐步扩大了对深层地下水资源的调查与开发。这就要求浅层与深层地
下水按比例合理开发利用。实施分层取水方法，有利于控制地面沉降，缓解部分地区漏斗扩
大趋势，要有计划地勘探开发深层地下水，上述高效钻探新技术在深水井及地热井中的应用
更能显示其优越性。因而具有广阔的应用前景，比如在深井基岩水文地质孔、水井中采用冲
击回转、绳索取心钻探新技术可成倍提高钻探效率。
3.2 西部大开发过程中，许多干旱缺水地区水文地质孔、水井钻探施工，为有效解决
当地用水紧张的矛盾，空气钻进、空气泡沫钻进在地下水勘探开发过程中有不可替代的作用。
3.3 西南岩溶（karst）石山地区找水钻探施工中，由于岩层多溶洞、漏失严重，常
规水基钻井液循环钻进将无法正常进行，多工艺空气钻进技术将大有用武之地。
3.4 随着我国可持续发展战略的实施，水井钻探已超出了供水范围，它与地下水的
补偿、污水的排除、城市地面沉降与回升等工程联系起来，水井钻探应用面的扩展，表明其
相应钻井技术应用领域在不断扩宽。
3.5 城市大型工程项目的实施，地下空间的开发利用，都需要大量的降排水工程，
这也为钻探新技术的应用领域开辟了新的天地。
3.6 随着钻探新技术的进一步发展，岩土钻掘工程应用的又一新领域—地源热泵技
术，在国内已开始启动，该技术是利用地下岩石、土壤、地下水和地表水作为低温热源的热
泵系统，冬季可以取暖，夏季可以制冷，具有环保和节能的双重效益，国际上将地下蓄能技
术和高效热泵同时列入21 世纪最有发展前途的50 项新技术之中。
4 结 语
近几年来，钻探新技术已在许多应用领域取得了较为突出的社会效益和经济效益。这些
技术的推广应用，改变了我国钻探技术方法单一、技术水平发展缓慢的落后局面；使我国整
体钻探技术水平有了较大幅度的提高，并以其独特的优越性，解决了目前常规钻探技术难以
解决的技术难题，从而加速了地下水、固体矿产等资源的勘查与开发利用速度。
我们的体会是：理论的创新推动技术的进步，技术的进步引发科技成果产品性能的提升，
科技成果产品性能的提升促进市场竞争力的增强，市场竞争力的增强更有利于科技成果的转
化与推广。随着上述各项钻探新技术进一步完善，其应用领域会越来越广，在全国地下水勘
探开发进程中有广阔的应用前景，从而为我国经济建设的可持续发展发挥更大的作用。
参考文献：
1 耿瑞伦陈星庆主编，《多工艺空气钻探》地质出版社 1994 年出版
2 张晓西，中心取样钻探技术成果与开发前景《探矿工程》1999 年增刊
3 向军文等，定向对接连通井技术的发展及其展望《探矿工程》2003 第1 期
4 苏长寿，液动潜孔锤技术现状及其展望《探矿工程》2003 第1 期
5 张永勤等，水力反循环连续取心钻探技术的发展与前瞻《探矿工程》99 年增刊
6 孙友宏等，岩土钻掘工程应用的又一新领域—地源热泵技术《探矿工程》2002 增刊