刘杰，刘跳民 杨胜兴，王安刚，底衡波，钱书伟

(1中色地科矿产勘查股份有限公司，北京100012; 2有色金属矿产地质调查中心，北京100012; 3贵州省有色金属和核工业地质勘查局，贵州贵阳550005)

摘要:反循环取样(RC)钻探是钻探技术的又一次技术革命，以其高效率、低成本、高适应性在西方国家得到了广泛应用。近年来，RC钻探在我国也越来越得到重视，应用越来越多。采样工艺是RC钻探的重要组成部分，国外在这方面比较先进，而我国采样工艺相对简单落后。双出日旋流取样器是对单出口旋流取样器的改进，在单出口的基础上增加了一个出口及阀门，阀门为两个出口共用，开启一个的同时关闭另一个。通过阀门的开关实现两个出口轮流接样，避免了连续进尺情况下的样品遗漏，减少了取样过程中粉尘外溢造成的污染。通过在卡拉塔格整装勘查区RC钻探试验中的应用，证明了它在防止样品遗漏、减少环境污染及便利取样操作方面有很大优越性。

关键词:空气反循环钻探(RC);取样钻探;岩样收集;取样器

1 概述

2014-2016年，有色金属矿产地质调查中心在新疆哈密地区开展了“卡拉塔格整装勘查区成矿规律与找矿预测研究”项目，该项口是国土资源部公

益性行业科研专项经费项目，项目的研究口标是:查明卡拉塔格整装勘查区成矿地质背景、关键控矿因素和盆一弧构造演化机制和规律;研究开发一套适应荒漠一浅覆盖区VMS型和斑岩型铜多金属矿床快速勘查评价技术方法，集成成矿规律和勘查技术研究成果，构建VMS型、斑岩型矿床找矿预测标志体系和勘查模型，为找矿突破提供技术支撑;开展找矿靶区预测与快速评价示范;开展RC(空气反循环)钻探技术对比研究与应用示范，为制定空气反循环钻探行业技术规范提供科学依据，为整装勘查区提供先进的钻探技术手段。

该研究项目分4个课题，其中一个是‘`RC钻探与金刚石岩心钻探对比试验(编号:201411026 -4) "，在实施RC钻探与金刚石岩心钻探对比试验研究中，课题组对岩样收集工具—旋流取样器进行了研究，针对国内普遍使用的单出口旋流取样器存在的问题做出了改进，研制出了双出口旋流取样器。

2 国内外取样器简介

国外发达国家的RC钻探样品收集装置大多把旋流取样器与样品缩分器做成一个整体(参见图1)，并悬挂于钻机旁边，样品收集后直接进人缩分器，出来的样品只收集2个小样，大部分样品弃掉，节省收集成本，提高了施工效率。

图1 取样、缩分一体的采样系统

国内的取样器大多是单出口旋流取样器，取样和缩分是分开的，先取大样，即所有段长的样品收集于一个大塑料袋中，再倒人缩分器中进行缩分(参见图2、图3)。这种两步走的样品收集方式效率低，工人劳动强度大。

图2单出口取样器

图3缩分器

3 单出口旋流取样器存在的问题

本课题实验中采用国内用得较多的单出口旋流取样器，高速空气携带孔底样品从切线方向进人旋流取样器，通过离心力及重力作用使气体和固体在取样器中分离，质量大的固体颗粒沿旋流器内壁下落，从下出口进人样袋;一部分很细小的粉尘被气流携带从旋流器的排气口排出到环境中。

试验发现，单出口取样器存在以下问题。

( 1)由于不规范操作造成取样、换样品袋间隙的样品遗漏。

单出口取样器取样过程:一个取样段长施工结束，取样工得到司钻人员指令后取下样袋，再把空样袋套到取样器出口上绑好。按操作流程，在取样时间段内是不能进尺的，但实际生产过程中，操作人员往往会不按规程操作，连续进尺。经试验实测，换样品袋的时间一般3~5 s，钻进时效18~37 m/h，据此计算，造成每米样品流失0. 02~0.05 m。图4为试验钻孔MRC0904在孔深102 m时遗漏的样品。

图4 遗漏的样品

(2)取样造成环境污染。

取下样品袋后，大量气体、粉尘从下出口排出，弥漫在取样器周围，影响操作人员健康，对环境造成了很大的污染。因出口周围粉尘大，操作人员看不清，换样袋时只能凭感觉(见图5)。

4 双出口旋流取样器

为解决上述问题，课题组对单出口旋流取样器进行了改进，设计了双出口旋流取样器(见图6)，并已获得了国家专利(专利号:ZL 2014 2 0766736. 5)。

主要的改进有两点。

(1)增加了一个出料口。把单出口改成双出口，两个出口共用一个阀门，一个关闭时另一个敞开。这样可进行连续取样，避免了换样品袋间歇的样品遗漏及粉尘污染，减小对工人的健康危害。

图5取样时的粉尘

图6双出口取样器示意图