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又称水上钻探。在江、河、湖、海上对水下地层进行地质钻探，以取得水下工程地质勘察、水下基础处理和固体矿产勘查资料的钻探工程。可用于工程地质勘察、矿产资源勘探、基础工程施工、水下矿产开采及科学考察等方面，已有50多年的发展历程。

其施工方法与陆地钻探大体相同，只是由于受施工水域的水深、离岸距、风浪、潮汐等自然条件影响，因而增加了设备和工艺的复杂性。首先要有一套固定或浮动于水面的平台或船只作施工场地，还需设置从钻机到水底孔口的特殊井口装置作为钻具入孔与泥浆循环的隔水通道，并防止水流和水位波动对钻探工作的影响。在施工过程中，还要相应采用孔位量测、锚泊定位、升沉补偿等一系列特殊工艺措施。选用沉没式水底钻机或柔杆电钻等专用设备，对水域的风浪、沉浮、漂移等影响有较强的适应能力，有利于简化水域施工工艺。

沿海岸线、岛岸线、江河流域进行的港口、坝址、闸址、桥基等及其他大型水下工程建设、水域航道整治工程等，在建设前期都要作大量的工程地质钻探工作。基址选定后,又要作大量的水下基础施工钻探,以加固水下基础或建造露出水面的人工基础。此外，海洋底部的固体矿产资源极为丰富，具有储量大、品位高、分布区域集中和贵金属含量多等特点。矿产一般分布规律（按水深）如下：江、河、湖、滨海固体矿产水深约10～30米，滨海砂矿水深约10～40米，锰或多金属结核水深约2000～6000米，重金属矿泥水深约2000～4000米。在大陆矿产资源日渐减少,日益枯竭的情况下,勘探海（洋）底固体矿产资源具有十分重要的意义。

水域地质钻探的钻探设备和工艺与陆地使用的基本相同，其他方面的特点有：①多借助于能浮于水面的特殊钻探设施和辅助设施，如小型钻探船、自升式钻探平台、浮动式钻探平台等。它们与海洋油气钻探设施比较，具有体型小、轻便、移动性强、品种多等特点。②浮动钻探设施必须具有在水上锚泊定位系统，锚泊一次要能完成至少一个或几个钻孔。③深海作业要用特殊设计的专用取样设备。④绝大多数钻孔都比较浅（10～30米），最深100～200米，这是与工程需要或大多数矿床沉积在海床表面这种特殊产状所决定的。不同的水域钻探设备适应的水深环境如下：小型钻探平台，10～100米;小型水上单体、双体钻探船，10～100米;沉没式海底取心钻机；30～300米；柔杆钻探设备，100～2500米；深海取样器1000～6000米。

勘探与开发海洋固体矿产资源已引起全世界各国的重视。今后发展趋势是：①研制新型多功能钻探船、配备钻探、取样、分析、化验、测试、卫星导航、自动定位等系统；②配合海上钻探研制深潜器，深海柔杆钻探设备和配套的自控设备；③积极开发开采海洋底部固体矿床的真空抽汲法和气举法等。