一种海域金矿勘查钻探方法

摘要

本发明提供一种海域金矿勘查钻探方法，根据区域成矿规律，选择陆地主要金矿成矿带延伸到海域的部分作为有利成矿区域；在通过步骤1选择的有利成矿区域的海底地质图和地质剖面图上设计钻孔位置，确定钻孔位置的理论地理坐标值；本发明将地质方法、钻孔定位与施工相结合，实现了人机交互，地质理论认识与仪器精准定位紧密配合发明的海域金矿勘查钻探方法具有海底定位精度高，钻孔定位误差不超过10cm、探测深度大，可探测2000m深度、找矿效果好等特点。采用本发明在山东省莱州市三山岛北部海域找到了大金矿，实现了我国海域金矿找矿突破。

说明书

技术领域

本发明涉及海底金矿钻探定位技术领域，尤其涉及海域受断裂控制的破碎带蚀变岩型金矿钻探定位方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，陆地矿产资源已大量消耗，向海洋要资源成为提供资源保障的必然选择。世界各国均非常重视海洋矿产资源的勘探、开发，目前海洋油汽资源勘探方法技术已经非常成熟，海底砂矿、煤炭等矿产资源也已有较多成功勘探的案例。但是形态不规则或受断裂控制、平面上呈线状分布的海底金矿和其他贵金属、有色金属矿产资源勘探尚缺乏可行的技术方法。主要原因，一是由于广袤的海水和海底沉积物覆盖，在海面上无法判断矿床的分布位置；二是海域工程定位困难，对于不规则或线型分布的矿床难以准确控制；三是海域钻孔防水复杂，需要确保钻孔内不进入海水。本方法与海底石油、砂矿、煤炭钻探定位方法不同，后者一般在某一区域中呈水平的面状分布，钻探工程可以较简单的找到矿床。而对于不规则或线型分布的矿床，钻探工程位置稍有变化就可能达不到目的。因此本方法与其它已知的海底钻探原理和方法不同。

发明内容

本发明的目的在于解决怎样进行钻孔精准定位和海域小口径钻探施工问题，提供一种海域金矿勘查钻探定位方法。海域金矿勘查钻探方法，其特征在于，包含如下步骤：

（1）根据区域成矿规律，选择陆地主要金矿成矿带延伸到海域的部分作为有利成矿区域；

（2）在通过步骤1选择的有利成矿区域的海底地质图和地质剖面图上设计钻孔位置，确定钻孔位置的理论地理坐标值；

（3）依靠施工船和钻探平台，采用测量仪器完成钻孔精准定位；

（4）采用小口径岩心钻机进行钻探施工，钻穿控矿断裂及其中赋存的金矿体，全孔取芯，完孔后全孔封闭。

进一步，海域金矿勘查钻探方法，所述步骤1中有利成矿区域的选择包括如下标志：

（1）陆地已知成矿有利区域、成矿带、控矿断裂向海域的延伸部分；

（2）具有与陆地已知成矿区一致成矿地质条件的区域；

（3）陆地已知金矿床向海域的延伸部位；

（4）根据陆地已知成矿规律推断的位置。

进一步，海域金矿勘查钻探方法，所述步骤2中设计钻孔位置包括如下原则：

（1）钻孔控制矿体的深度不少于200m；

（2）钻孔位置应位于控矿断裂上盘；

（3）根据矿床勘查类型确定设计钻孔间距。

进一步，海域金矿勘查钻探方法，所述步骤3中钻孔定位包括如下原则：

（1）钻探设备安装固定：搭建海上钻探平台，将其固定在施工船的一侧：首先，进行粗定孔位，根据设计的理论孔位坐标将钻探平台通过施工船拖到预定孔位处后，在一定时间内将施工船的４只定位锚抛在施工船的４个方向，固定住施工船；然后，进行精确定位，通过施工船上的４个定位铰盘收放四条锚链拖动施工船，直至钻探平台中心与理论孔位坐标重合，迅速将钻探平台的９根固定桩钉入海底5~10m深度，再将钻探平台通过安装在固定桩顶部绞盘提升到设计高度，钻探平台搭建完毕；在搭建好的钻探平台上，再次对孔位进行精确定位，检查孔位无误后，将钻机吊到平台上进行钻探施工；

（2）孔位定测：钻探施工完成后，进行孔位定测，获取钻探孔位的平面坐标和孔位高程最终数据；

（3）工程测量采用基于当地连续运行卫星定位服务综合系统（CORS）的RTK技术。

进一步，海域金矿勘查钻探方法，所述步骤4中小口径岩心钻探施工包括如下原则：

（1）钻探施工使用XY-4、XY-44、XY-5、XY-6、XY-6B、XY-8型号钻机，采用机械回转小口径金刚石钻进，绳索取芯工艺；

（2）采用跟管钻进方式，根据地质情况确定下套管深度，一般3级套管：第一级施工套管一般下至20m左右，穿过淤泥或回填碎石至稳定中细砂层；第二级施工套管一般下至50～70m，穿过第四系至基岩；第三级根据岩石破碎程度下至150～300m；

（3）封孔，不考虑矿层与含水层位置，实行从孔底到孔口（海底）全孔封闭；

（4）洗孔，为了使注入孔内的水泥浆与孔壁很好的胶结，用清水洗孔，一般使用清水循环3小时以上，对使用泥浆做冲洗液的钻孔，要下入外钢丝钻头，破坏孔壁泥皮后，再进行洗孔；

（5）封孔材料，采用水泥砂浆封孔，水泥标号不低于42.5＃，砂子干净无杂质，封孔水泥浆的配方为水泥：砂：水（重量比）=1:1:0.5；加入减水剂和缓凝剂，减水剂和缓凝剂采用高糖木质素磺酸钙，加入比例0.2%；

（6）为了防止套管提出后塌孔，新鲜岩石面以上的套管采用先灌注水泥浆再提出套管的方式封孔。

本发明的主要有益效果如下：本发明将地质方法、钻孔定位与施工相结合，实现了人机交互，地质理论认识与仪器精准定位紧密配合发明的海域金矿勘查钻探方法具有海底定位精度高，钻孔定位误差不超过10cm、探测深度大，可探测2000m深度、找矿效果好等特点。采用本发明在山东省莱州市三山岛北部海域找到了大金矿，实现了我国海域金矿找矿突破。

附图说明

图1是海域金矿勘查流程图。

图2是钻孔位置设计剖面图。

图3是采用钻探平台和施工船进行钻孔定位图。

图4是海上钻探施工参照图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明方案进行详细说明。

如图1，本实例提供的海域金矿勘查钻探方法包括如下步骤：

第一步，主要根据三山岛断裂走向和三山岛金矿的空间分布，选择了莱州市三山岛北部海域为有利成矿区域；

第二步，如图2，在通过步骤1选择的有利成矿区域的海底基岩地质图和地质剖面图上设计了钻孔位置，获取了钻孔位置的理论地理坐标值；

第三步，如图3，依靠施工船和钻探平台，采用测量仪器完成了钻探设备安装固定和钻孔精准定位；

第四步，如图4，采用小口径岩心钻机进行钻探施工，钻穿控矿断裂及其中赋存的金矿体，全孔取芯，完孔后全孔封闭。

第一步中有利成矿区域的选择包括如下标志：

（1）陆地已知胶西北成矿小区、三山岛成矿带和三山岛控矿断裂向海域的延伸部分；

（2）陆地已知三山岛金矿床向海域的延伸部位；

（3）根据陆地三山岛金矿床向北东方向侧伏规律推断的其深部位置。

第二步中设计钻孔位置包括如下原则：

（1）考虑到海底采矿的安全性，设计钻孔控制矿体的深度均大于200m；

（2）钻孔位置均位于三山岛断裂上盘；

（3）钻探工程基本间距为160m×160m（勘探线间距×斜深）。

第三步中钻孔定位包括如下原则：

（1）钻探设备安装固定，搭建海上钻探平台，将其固定在施工船的一侧，首先，进行粗定孔位，根据设计的理论孔位坐标将钻探平台通过施工船拖到预定孔位处后，在尽量短的时间内将施工船的４只定位锚抛在施工船的４个方向，固定住施工船。然后，进行精确定位，通过施工船上的４个定位铰盘收放四条锚链拖动施工船，直至钻探平台中心与理论孔位坐标重合，迅速将钻探平台的９根固定桩钉入海底5~10m深度，再将钻探平台通过安装在固定桩顶部绞盘提升到设计高度，钻探平台搭建完毕。在搭建好的钻探平台上，再次对孔位进行了精确定位，检查孔位无误后，将钻机吊到平台上进行钻探施工。

（2）孔位定测，钻探施工完成后，进行孔位定测，获取了钻探孔位的平面坐标和孔位高程最终数据。

（3）工程测量采用了基于连续运行卫星定位服务综合系统（SDCORS）的RTK技术。

第四步中小口径岩心钻探施工包括如下原则：

（1）钻探施工使用了XY-4、XY-44、XY-5、XY-6、XY-6B、XY-8等型号钻机，采用了机械回转小口径金刚石钻进，绳索取芯工艺；

（2）采用了跟管钻进方式，3级套管，第一级施工套管下至20m左右，穿过淤泥或回填碎石至稳定中细砂层；第二级施工套管下至50～70m，穿过第四系至基岩；第三级根据岩石破碎程度下至150～300m；

（3）实行从孔底到孔口（海底）全孔封闭；

（4）用清水洗孔，一般使用清水循环3小时以上，对使用泥浆做冲洗液的钻孔，下入外钢丝钻头，破坏孔壁泥皮后，再进行洗孔；

（5）封孔材料采用水泥砂浆，水泥标号不低于42.5＃，砂子干净无杂质，封孔水泥浆的配方为：水泥：砂：水（重量比）=1:1:0.5；为了提高水泥砂浆的流动性，延长初凝时间，水泥浆内根据孔深和预计操作时间，适当加入了减水剂和缓凝剂，减水剂和缓凝剂采用高糖木质素磺酸钙，加入比例0.2%；

（6）为了防止套管提出后塌孔，新鲜岩石面以上的套管采用了先灌注水泥浆再提出套管的方式封孔。

根据本发明在山东省莱州市三山岛北部海域开展金矿找矿，发现和探明了海底金矿床，证实本发明的找矿方法是行之有效的。