钻探工程是利用钻机从地表向地下钻孔，提取岩心、岩屑、矿样、土样等标本，用以测定地层物理力学性质和指标，查证地下各类矿产资源、能源资源分布和富集情况的一种勘探、勘察技术手段。钻探工程广泛应用于矿产资源调查、能源资源勘查、工程地质勘察、地质灾害调查评价、矿山环境修复治理以及各类桥梁、隧道、公路、基坑等重要基础设施建设。通过钻探工程从地下提取出的岩石、矿石、土样等标本，作为分析地层含矿性、岩石和土层物理力学性质的客观依据，其取心率和取心质量是影响勘探和勘查工作质量的重要指标。
受亚热带大陆性气候、信风以及中西部地区水土流失等因素影响，在我国中西部地区，形成了世界上分布最为集中且面积最大的黄土区，其总面积约为64万平方千米，横跨青海、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西以及河南7个省区，被称为黄土高原，是我国四大高原之一。该地区矿产资源丰富．主要有煤、石油、天然气、铝土、稀土、芒硝、水泥灰岩、陶瓷黏土等，其钨、铜、金等金属资源在国内占比也比较高。除黄土高原以外，我国绝大多数地区地表多分布着深浅不一的新近系、第四系覆盖地层，西部和北部部分地区分布着冻土地层。然而．铝土、陶瓷黏土、稀土等资源往往赋存于水敏的松散地层中；许多金属矿物多赋存于破碎地层的节理、裂隙中；钾盐、石膏、芒硝等矿物甚至表现出水溶特性。以上所提到的地层，由于其松散、破碎、水溶等性质，钻进过程中岩石、矿物、土样等标本容易被冲洗液冲蚀，导致取心率较低，取心质量难以满足勘探、勘察所需。
为解决以上地层岩心采取困难的问题，华伶利设计出一套可有效提高黄土层、第四系覆盖地层、冻土层取心率和取心质量，同时能够解决松散地层钻进过程中岩屑、岩粉沉淀于孔底，影响冲洗液循环的无泵孔底局部反循环钻进工艺。该工艺的应用能够显著提升松散地层岩心采取率和岩心质量，有效应对诸如冻土层、水溶层等典型地层护壁护心难题。同时，该工艺的应用可捞除沉淀在孔底、影响冲洗液循环的岩屑和岩粉，为各类能源、矿产勘察，各类工程勘察提供了松散破碎地层钻进的有效解决方案。
引言01
第一讲无泵孔底局部反循环钻进工艺概述05
第二讲设计原理和关键技术装备13
一、设计原理15
二、关键技术与设备17
三、创新性与解决的问题17
第三讲技能技法适用范围19
一、解决地层取心困难的问题21
二、解决松散地层孔壁难以维护的问题24
三、解决孔内有害固相无法清除的问题24
第四讲解决取心困难问题时的操作流程和注意事项29
一、下钻31
二、泵送冲洗液31
三、钻进32
四、提钻33
五、取心34
六、应用实例35
第五讲解决松散地层护壁难题时的操作流程和注意事项39
一、冲洗液配制41
二、下钻至取心流程44
三、应用实例46
第六讲解决孔内有害固相无法清除难题时的操作流程和注意事项
一、孔底有害固相的判断和依据53
二、应用实例56
第七讲附图说明59
后记67
华伶利
1979 年出生，1994 年 12 月入伍，现为中国地质调查局西安矿产资源调查中心钻探高级技师，探矿工程高级工程师。
华伶利始终奋斗在钻探施工一线，默默坚守、执着追求。先后获得全国首届固体钻探职业技能大赛冠军、中国武警“十大忠诚卫士”、“全国技术能手”、“全国五一劳动奖章”和全国“最美地质队员”等殊荣；在原武警黄金部队先后荣立一等功1 次、三等功 3 次；享受国务院政府特殊津贴；2022年12月被评为全国能源化学地质系统“身边的大国工匠”。
华伶利长期致力于固体岩心钻探技术方法的创新与应用，屡次带领团队刷新中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心钻探纪录，持续为地质勘查和钻探行业培育人才；由他牵头申请的国家实用新型发明专利《一种地质钻探用无泵局部反循环捞粉取心钻具》有效破解了松散地层取心护心困难及孔壁缩径坍塌的技术难题，为西部第四系、第三系地层较厚区域的钻探施工提出了高效解决施工难题的好方法。
