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2026,53(3):1-9, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.001
Abstract:
曲线顶管施工要求管道沿空间曲线高精度掘进，轨迹控制是贯通质量与安全的关键。传统顶管导向系统主要面向近直线工况，难以满足复杂三维曲线顶管的姿态与方向控制需求。陀螺导向系统有望解决空间曲线顶管导向难题，但在顶管施工复杂环境下，其动态精度劣化及长时精度难以保持。本文面向空间曲线顶管的三维轨迹测量需求，对常用导向与测量技术进行梳理，总结了人工目测法、激光标靶法、棱镜法、全站仪法和陀螺导向法5种方法，并明确各方法的适用条件与局限。其中，陀螺导向法是解决长距离曲线顶管的首选方案。因此，本文针对陀螺导向法在实际工程应用过程中存在的问题，提出解决方案和改进思路。本文旨在为空间曲线顶管三维轨迹动态测量技术的进一步研究和应用提供一定的借鉴。
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2026,53(3):10-23, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.002
Abstract:
地外天体钻探是获取地外科学数据的核心手段，取心钻头作为关键部件，受地外极端环境与复杂地层制约，面临诸多技术挑战。本文基于地外天体取心钻头的相关文献调研，以月球、火星、小行星与彗星等典型天体钻探中应用的取心钻头为研究对象，通过分析重力、温度等极端环境特征及地层地质条件对取心钻头可靠性及钻进效率的影响，系统梳理了各类地外天体取心钻头的技术研究进展与工程应用现状。研究表明：现有硬质合金钻头在月球浅层取样中应用效果良好，但难以应对含碎石月壤层及深部月岩；超硬材料钻头地面模拟试验性能优异，但尚未在月球探测任务中实际应用；火星钻探虽已实现硬岩取心，但取心深度有限；小行星与彗星钻探实际应用效果尚未获得充分数据支撑。未来研究重点应围绕超硬耐磨梯度复合材料、复杂地层适应性高效钻进结构等关键方向开展技术攻关。研究成果可为地外天体取心钻头的研发与应用提供理论参考与工程借鉴，支撑深空资源开发利用与地外生命痕迹探测任务的实施。
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刘政涛, 宋刚, 王瑜, 梁健, 牛庆磊, 张欣, 陈晓君, 赵明, 韩均中
2026,53(3):24-33, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.003
Abstract:
随着深部钻探需求提升，现有的钢钻杆、钛合金钻杆和碳纤维钻杆均难以全面满足轻量化、耐高温、低成本与高可靠性需求。铝合金钻杆以其低密度、高比强度、成本相对较低等优势，展现出巨大潜力。本文系统阐述了铝合金钻杆在深井高温高压及复杂载荷环境下的失效机理，涵盖材料微观组织演变、连接结构热应力失配及表面磨损-腐蚀协同效应等方面。梳理了关键技术研究进展：材料方面，通过稀土元素添加、颗粒复合与强化相优化等，提升高温性能与强度；结构方面，采用冷装配、双锥面螺纹设计等降低应力集中；表面强化方面，以微弧氧化为核心，结合激光熔覆、复合处理技术提升耐磨耐蚀性。进一步剖析了高温强度衰减与连接可靠性不足等瓶颈，并对新材料开发、智能化管理及仿生智能涂层等未来研究方向进行了展望，旨在为铝合金钻杆在超深井钻探中的工程化应用与未来发展提供理论依据与技术指导。
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2026,53(3):34-43, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.004
Abstract:
PDC钻头冲击回转钻进是一种有效提高硬地层机械钻速的方法，但目前PDC钻头冲击回转实验设备大多数不能方便地控制冲击载荷幅值和频率等参数。为了研究未磨损和磨损齿2种PDC钻头在不同的静/动载荷参数下钻速的变化规律，设计制造了不同磨损程度的PDC钻头，并使用改进的伺服给进微钻实验台进行可控动载荷参数的钻进实验，重点分析了静载荷、动载荷方式以及动载荷幅值、占比、频率等参数对钻头钻速的影响规律。结果表明：静载荷钻进时，钻头切削齿的磨损会显著降低钻进效率；动载荷钻进时，完好齿和磨损齿PDC钻头平均钻速分别提高了21.5%和35.2%；动载荷占比和频率对钻速的影响较大，保持轴向最大总载荷不变，随动载荷幅值增加，2种钻头的钻速均呈下降趋势；本实验的参数范围内，2种钻头均在动载荷频率为10 Hz时钻速最优。研究结果揭示了PDC钻头在动载荷下的工作特性，为深井硬地层冲击回转钻进参数优化与钻头选型提供了实验依据。
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2026,53(3):44-50, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.005
Abstract:
为解决深层页岩地层钻井井壁失稳难题，针对传统页岩抑制剂存在的抗温性能不足、防膨效果有限等问题，以三乙醇胺与二溴乙烷为原料，在温和条件下合成了一种多羟基高效页岩抑制剂，通过防膨率、抗温性、岩心线性膨胀及滚动回收测试等系统评价其性能，并借助红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱表征其结构与作用机理。结果表明：该抑制剂合成产率达98.7%，水溶性好，工艺温和，具备良好的工业化潜力；23%抑制剂水溶液室温防膨率达96.7%，140 ℃老化后防膨率仍达92.3%，140 ℃下页岩岩心滚动回收率达92.5%，线性膨胀量大幅降低，各指标均显著优于传统抑制剂。机理分析表明，其分子中的多羟基基团与页岩矿物表面的羟基形成氢键，质子化后的氨基产生静电吸附，共同在页岩表面形成致密的吸附膜，阻隔钻井液滤液向页岩内部侵入；同时，分子中的羟基与页岩矿物表面的硅羟基发生缩合反应，形成化学键合，进一步提升吸附膜的致密性和稳定性，共同赋予抑制剂在页岩表面强吸附与长效成膜的效果。本研究为深层复杂页岩地层钻井用抑制剂的研发提供了新的技术思路，具有良好应用前景。
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2026,53(3):51-58, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.006
Abstract:
针对被动磁测距（PMR）技术中对套管磁场分布特征认识不足的问题，开展了套管空间磁场分布规律研究。搭建了由FVM-400型三轴磁通门磁力仪及无磁支架组成的测试系统，基于磁化理论分析，采用控制变量法对133/8、95/8 in典型规格套管进行单根及组合工况下的轴向与径向磁场测试。结果表明：套管轴向磁场呈现类正弦波动特征，磁场梯度峰、谷值集中于接箍及端部区域；套管径向磁场强度随距离呈指数衰减；本实验条件下，套管轴向距端面2 m、径向距轴线8 m以外的磁场趋近于地磁场基准值；组合套管磁场形态受接箍磁极组合方式影响显著，同向组合在接箍处形成单一强峰，反向组合则呈“双峰双谷”特征，且同向组合的磁场强度与影响范围更大；相同规格套管存在剩磁个体差异。研究揭示了套管尺寸、剩磁及磁极组合对磁场空间分布的影响机制，为完善PMR技术理论模型、提升强干扰背景下磁场信号解析能力提供了实验依据与基础数据支撑。
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2026,53(3):59-66, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.007
Abstract:
为解决高山峡谷地区跨河隧洞勘察难度大、大角度精准定向与绳索取心不同步以及坚硬地层钻进效率低等问题，研发了定向造斜和绳索取心钻进同步技术、大角度定向孔随钻轨迹控制技术、高强度绳索取心钻杆以及铁基预合金分层式取心钻头，结合千米级绳索取心定向钻进装备，探索形成了一套大角度定向取心钻进技术。将研究结果在西部某重大水电工程引水隧洞勘察进行了应用，在河谷左侧布置一个超深L型定向钻孔，取得了如下成果：优质高效完成了1004 m曲线定向取心深钻孔施工任务，平均台月效率197.64 m，全孔平均岩心采取率为94.35%，取心钻进平均机械钻速1.46 m/h；轨迹控制良好，钻孔轨迹顶角由25°增加至78°，满足设计要求；研发的铁基预合金分层式钻头具有明显优势，钻头钻速更快、寿命更长；查明和揭露了河谷底部及两侧的断层和不良地质体，达到地质目标，取得了很好的应用效果。
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施山山, 吴丹, 武占斌, 孙建, 余俊, 李小洋, 张永勤, 王文
2026,53(3):67-72, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.008
Abstract:
针对现有浅层取样技术存在的取样深度有限、样品采取率不足、作业成本高、设备笨重导致作业区域受限及无法同步采集原状土与流体样品等问题，以“低扰动、高效率、多相同步”为设计目标，研制了浅层多相原位取样器。该取样器采用“双管钻进取土样+真空抽吸取流体样”的组合工艺，通过对取样钻头、土样内管、流体取样器及密封气囊等关键部件进行结构优化与功能集成，实现了浅层原状土样与原位水（气）样的同步高效采集。同时分析了护壁钻杆起拔阻力，并研制了相应的轻量化护壁钻杆起拔器。野外试验结果表明，该取样器在5 m深度范围内土样平均采取率达75%，成功实现了原位水（气）样的同步采集，样品无混样、无泄漏。该取样器具有结构轻便、操作简单、成本较低等优点，适用于狭小空间及重型设备无法进入区域的浅层取样作业，为浅层多相介质原位同步采样提供了可靠的技术手段。
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杜垚森, 杨义勇, 伍晓龙, 高鹏举, 马汉臣, 汤小仁, 黄蒙福, 王耀, 范龙飞, 赵光帅
2026,53(3):73-79, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.009
Abstract:
针对钻探工程原始数据采集效率低、人工录入错误率高、数字化转化不彻底等问题，本研究设计并开发了一套基于现代Web技术与多模态大模型的钻探原始数据高效识别采集系统。系统采用前后端分离的架构设计，整合Vue3.0、Spring Cloud Alibaba等主流技术栈，并创新性引入通义千问VL-max视觉语言大模型，构建了“移动端采集—云端智能识别—结构化存储”的全流程自动化处理体系，实现对纸质报表图像的精准识别与结构化解析。通过多场景实测验证，该系统在字段识别准确率、复杂表格适应性及系统鲁棒性方面表现优异，显著提升了钻探数据录入的效率与准确性，有效解决了传统采集方式的弊端。研究成果为钻探工程数据的数字化管理、共享复用及深度挖掘提供了关键技术支撑，对推动钻探行业数字化转型、构建智慧钻探大数据平台具有重要的工程价值与应用前景。
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2026,53(3):80-86, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.010
Abstract:
针对岩心钻探中破碎地层取心率低、常规护壁技术效果有限的问题，本文提出一种“超前护壁”的技术思路，并研制了一种抗高温超前护壁膨润土胶质液。通过材料筛选与正交试验优化，确定最佳配方为“2%河北钻井级膨润土+8%海泡石+20%硅酸盐水泥”。室内性能测试表明，该胶质液在常温下表观黏度达87.5 mPa·s，150 ℃老化16 h后表观黏度超过150 mPa·s，全滤失时间仅68 s，形成的滤饼经150 ℃干燥48 h后抗压强度达2.4 MPa，并在高温高压砂床模拟实验中展现出良好的渗透与胶结能力。该胶质液可在不使地层完全固化的前提下超前注入，增强地层的整体性，为提高破碎地层取心率与钻探效率提供了新方案，具有良好的工程应用前景。
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2026,53(3):87-94, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.011
Abstract:
针对深井超深井钻探中高密度钻井液固相含量高、流变性控制困难的问题，系统研究了不同加重材料的基础性能，分析了密度、粒径及粒度级配等因素对钻井液流变性的影响，并基于材料密堆积理论开展加重剂粒度级配设计与室内试验验证。结果表明，加重材料密度越高，达到相同钻井液密度所需的固相体积分数越低，流变性越好；粒径越小、比表面积越大，黏度效应越显著，重晶石粉中粒径小于20 μm的细颗粒会导致表观黏度大幅升高；采用优化级配后的重晶石粉配制密度为2.3 g/cm3的钻井液，其塑性黏度较未优化样品降低了19%，且动切力提高，流变性显著改善。该研究为高密度钻井液流变性控制提供了基于粒度级配优化的物理调控方法，具有较强的工程应用价值。
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2026,53(3):95-105, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.012
Abstract:
东海海域ZZ区块HG组H3地层发育大套强研磨性砂岩，导致机械钻速低、单只钻头进尺短，造成钻井周期长、作业成本高。为提高该地层钻进效率、缩短钻井周期，在分析地层特征及钻头使用情况基础上，基于现场试验，研究了钻头尺寸、布齿参数与冠部选型和PDC齿型对钻井效果的影响。结果表明，在H3地层中，?215.9 mm钻头较?311.15 mm钻头提速增效显著；深内锥冠部PDC钻头的攻击性更强，机械钻速更高；斧形齿相比平面齿磨损更小，能有效提高单只钻头进尺；旋转齿可有效提升切削刃利用率和散热效果，实现一趟钻进尺1250 m的突破。研究成果为提升该区块强研磨性地层的钻进效率提供了有效技术方案，为海上同类地层油气勘探开发提供了技术支撑，对保障国家能源安全具有重要意义。
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2026,53(3):106-115, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.013
Abstract:
云南南涧县城区是典型软岩和半成岩发育区，县城北西侧泥石流灾害发育。基于野外调查，结合多源多期次遥感解译和地形测绘等结果，总结了软岩-半成岩区泥石流物源特征和活动特征，分析了泥石流的形成机制，结果显示：大箐河沟域内泥石流物源有坡面侵蚀物源、崩滑物源和沟道堆积物源，其中坡面侵蚀物源发育范围广，成为该沟最重要的物源类型；北侧沟谷泥岩发育范围更广，南侧沟谷半成岩更发育，抗风化和抗侵蚀性能不同，使得北侧沟谷物源更发育，南北两条沟谷因软岩-半成岩的岩性组合与强度差异呈现明显物源空间分异性，主沟中游成为最强效物源补给区，呈现点多面广的特征；该沟历史上暴发过7次泥石流灾害，短历时集中降雨是激发泥石流活动的主要因素，大箐河泥石流属典型暴雨沟谷型水力类泥石流灾害，后续在极端降雨条件下暴发泥石流的可能性依然存在，沟口为县城核心区域，泥石流危害和风险依然较突出。
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2026,53(3):116-122, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.014
Abstract:
本文以四川金阳县域为研究区，针对区域地质灾害危险性评价需求，探讨了无限斜坡模型在县域地质灾害危险性评价中的应用。本研究采用斜坡单元作为评价单元，基于高精度地形数据、地质调查数据，应用简化入渗模型计算降雨入渗深度，完成模型参数输入。借助ARCGIS平台，实现了基于无限斜坡模型的县域地质灾害危险性分区与评价，并将评价结果与历史灾害数据、INSAR解译数据进行对比验证。结果表明，该方法适用于县域尺度地质灾害危险性的精细化评估，评价结果可靠、操作性强，可为区域风险防控与土地规划提供科学依据。
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2026,53(3):123-130, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.015
Abstract:
按照贵州省富矿精开和新一轮战略找矿行动工作安排，为深入贯彻落实绿色勘查理念，同时解决Ⅰ级水源保护地内禁止施工的难题，采用“1直孔+1分支”的钻孔方案实施钻孔。根据靶区信息、主孔地层条件、螺杆造斜理论和设备确定了侧钻分支和取心工艺，实现了自主孔垂深426 m处成功侧钻分支，并成功中靶，中靶精度8.01 m。通过本次的定向钻探实践，摸索出了不同钻头和螺杆钻不同规格弯外管组合钻进的造斜能力，寻找到了适合于绳索取心钻进的造斜强度控制参数，为同类绿色勘探、精准勘探技术配套提供了技术支撑。
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2026,53(3):131-140, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.016
Abstract:
为解决金矿水敏性地层钻探难度大、钻进效率低和孔内事故多发的难题，以松潘县东北寨金矿为案例，开展了地层分析及成膜冲洗液试验与应用研究。从岩石成分、结构与矿物组成出发，剖析水敏根源，揭示黏土矿物吸水膨胀、水化分散及微观结构变化机理。围绕成膜冲洗液配方，通过室内与现场试验，研究多组对比试验配方，分析不同添加剂的作用效果和不同组合的综合性能，验证了成膜冲洗液的优良性能，合理的组合能协同发挥各材料的优势，稳定的流变性、良好的抑制性和适宜的滤失性等全面的性能可满足复杂工况需求，达到预期的钻探效果。本研究为金矿水敏性地层钻探提供冲洗液理论支撑与技术方案，有助于类似矿区钻探施工效率的提升。
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2026,53(3):141-149, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.017
Abstract:
在宁夏中卫市深井勘查区煤炭资源勘探项目钻探施工初期，由于地层条件复杂，岩石松散破碎、漏失，钻孔护壁难度大，导致岩心采取率不达标，施工效率低、成本高，钻机台月效率仅为353 m/台月。通过分析勘查区岩土工程地质特征和岩石物理力学性质，调整了施工工艺和钻进参数，优化了冲洗液配方，采用了低固相聚合物成膜护壁冲洗液体系，改善了冲洗液护壁效果和护心效果，冲洗液滤失量由25 mL/30 min降为9 mL/30 min，降低64%；平均岩心采取率由53%提高至84.41%，提高31.41%；平均台月效率提高至757.87 m/台月，提高115%。后续施工的9个钻孔施工顺利，累计完成钻探进尺4774.6 m，对类似地区钻探施工提供了借鉴。
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2026,53(3):150-157, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.018
Abstract:
为精准探查矿区水害治理效果，解决传统垂直钻探取心勘查验证方式存在的覆盖面积少、施工成本高、钻探周期长、地层数据少等不足，创新性采用水平定向孔长距离取心对前期治理工作面进行取心作业。经过对地层进行分析，并对比SR、川系列、QXT-RBX系列取心钻具，在4-18A、4-25检查孔施工中，采用SQ-MWD定向设备和?152.4 mm取心钻头+川6-3取心筒+?89 mm加重钻杆+?89 mm钻杆+?121 mm钻铤+顶驱的钻具组合实时控制钻进参数并进行取心，2个验证孔共取心10次，探查区域0.48 km2，在节省成本的同时有效提高了钻遇率，岩心采取率达80%以上，部分孔段岩心采取率100%，岩心完整，成柱性良好，有效反映出水害治理效果，为后续开发提供了更加准确的地质资料。
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2026,53(3):158-159, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.019
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2026,53(3):160-161, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.020
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2026,53(3):162-163, DOI: 10.12143/j.ztgc.2026.03.021
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