地質鉆探技術論文(2)
地質鉆探技術論文
[中圖分類號] P634.8 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-7-229-2
中國地質調查局是我國目前唯一組織公益性地質鉆探技術研究開發(fā)和推廣應用的單位，自1999年成立以來，在組織地質鉆探技術研究開發(fā)和推廣應用方面開展了大量工作并做出了顯著的成績，對我國地質鉆探技術的發(fā)展起到了較好的推動作用。面對地質工作大發(fā)展的新形勢和實現(xiàn)地質工作現(xiàn)代化目標的要求，地質鉆探技術如何發(fā)展，如何更好地起到對地質工作的支撐作用，筆者對這些問題有些不成熟的想法，在此發(fā)表，希望能拋磚引玉，與大家共同探討地質鉆探技術的發(fā)展問題。
1地質工作對鉆探技術的需求
目前我國礦產資源緊缺，資源問題成為制約國家建設和國民經濟發(fā)展的瓶頸問題，引起了國家政府和領導的高度重視。在國務院關于加強地質工作的決定提出的地質工作主要任務中，突出能源礦產勘查和加強非能源重要礦產勘查是兩項首要任務。國家為此投入了大量經費，除了正在實施的國土資源大調查專項基金之外，又啟動了危機礦山接替資源找礦專項基金和地質勘查基金。此外，地方、甚至個人也在找礦方面表現(xiàn)出很大的熱情，并進行積極的投資。近年來，隨著地質工作的加強，地質鉆探工作量成倍增長，一些省區(qū)的年鉆探工作量達到了幾十萬米。鉆探工作項目資金來源有國土資源大調查、礦產資源補償費、中央財政補貼、省資源補償費、地方財政補貼、市場項目等。鉆探工作量加大，使得對鉆探設備和技術的需求同時加大。
2地質鉆探技術應用現(xiàn)狀
與世界先進的鉆探技術相比，目前我國地質勘探工作中采用的鉆探技術總體水平比較落后。鉆探施工主要采用立軸式巖心鉆機，基本上是20世紀80年代左右的設計?，F(xiàn)代的全液壓動力頭鉆機依靠進口，我國自己研制的產品已經開始出現(xiàn)，但還未得到大面積推廣應用，而且現(xiàn)在只有個別鉆深能力(1000m)的鉆機，還未形成系列。鉆探工藝方面，一些先進的鉆進工藝方法還沒有得到推廣應用。金剛石繩索取心鉆進方法雖得到了較多的應用，但還未能大面積普及。液動錘鉆進(液動沖擊回轉鉆進)方法的優(yōu)點雖然為人們所認識，但由于該方法在惡劣的泥漿條件下使用時，鉆具可靠性和壽命方面存在著一些問題以及這些年鉆探現(xiàn)場管理水平的下降，使其在地質鉆探中的應用較以前更少。一些具有較好前景的先進的鉆進工藝方法，如繩索取心液動錘鉆進方法和不提鉆換鉆頭方法雖然都已研制成功，但實際應用很少。空氣反循環(huán)取樣鉆進方法盡管具有高效率、低成本的特點，但由于沒有得到地質人員的認可，至今未能得到推廣。除此之外，目前地質鉆探施工中所用的鉆孔護壁堵漏技術、測斜技術等，基本上也是20世紀80年代左右的水平。由于采用的鉆探技術水平不高，地質勘探中鉆探工作的效率和效果不太理想，表現(xiàn)在臺月效率較低、復雜地層鉆進問題多、深孔鉆進能力差、鉆進成本高。這些問題的存在，使得鉆探技術對地質工作的技術支撐效果受到影響。
3地質鉆探技術發(fā)展目標
筆者認為，考慮地質鉆探技術發(fā)展目標時應該分階段，應該分成近期、中長期和遠期。劃分原則是：至2010年為近期，至2020年為中長期，至2050年為遠期。
3.1遠期(至2050年)目標
實現(xiàn)地質鉆探技術的現(xiàn)代化應該是鉆探技術發(fā)展的遠期目標。在國務院關于加強地質工作的決定和國務院溫家寶就貫徹決定所作的重要批示中，都明確地提出了要實現(xiàn)地質工作現(xiàn)代化。關于地質工作現(xiàn)代化的定義，目前尚無統(tǒng)一的說法。筆者的理解是：地質工作現(xiàn)代化的標志應該是，在地質工作中普遍采用具有現(xiàn)代世界先進水平的地質勘查技術。鉆探技術是地質勘查技術的種類之一，地質鉆探技術的現(xiàn)代化也應該符合此項標準。然而，此項目標的實現(xiàn)是一項長期和艱巨的任務，因為只有國家的整體工業(yè)技術水平達到了世界先進水平后，我國的地質鉆探技術才有可能從總體上達到世界先進水平，地質鉆探技術現(xiàn)代化與國家的現(xiàn)代化應該是基本同步的。鄧小平同志在介紹中國實現(xiàn)現(xiàn)代化的三步走戰(zhàn)略時，明確提出到2050年中國基本實現(xiàn)現(xiàn)代化，達到世界中等發(fā)達國家的水平。1999年10月22日，時任國家主席江澤民在英國劍橋大學發(fā)表演講時向公眾宣布：我們的目標是，到下世紀中葉，即中華人民共和國成立一百周年時，基本實現(xiàn)現(xiàn)代化。由此看來，我國地質鉆探技術現(xiàn)代化實現(xiàn)的時間應該是21世紀中葉。
3.2中長期(至2020)年目標
地質鉆探技術發(fā)展的中長期(至2020年)目標應該是：自主創(chuàng)新能力顯著增強，地質鉆探技術水平顯著提高，自主研發(fā)的新型鉆探設備和先進鉆進工藝方法得到較大面積的推廣應用，鉆探裝備與施工技術總體上接近發(fā)達國家水平。
3.3近期(至2010年)目標
地質鉆探技術發(fā)展的近期(至2010年)目標應該是：初步完成2000m深度以內的新一代地質巖心鉆探設備系列研制;改進完善一批先進的鉆進工藝方法，使之達到推廣應用的水平;取得一批深孔鉆探、復雜地層鉆探和高精度定向鉆探技術研究成果;研發(fā)成功現(xiàn)代的深水井和煤層氣井鉆探用全液壓動力頭鉆機;地質鉆探科技成果轉化和推廣取得較顯著的成效。
4地質鉆探技術近期研發(fā)工作重點
中國地質調查局近期組織開展的地質鉆探技術研發(fā)工作基本上是按照上述的近期目標的思路安排的，重點研究內容如下：
(1)2000m深度以內的新一代地質巖心鉆探設備系列;(2)滿足覆蓋區(qū)化探和異常查證需求、適應復雜地層條件的輕便、高效、多功能取樣鉆機及其配套的鉆進工藝方法和器具;(3)1000m全液壓動力頭水井和煤層氣井鉆機及其配套的鉆進工藝方法和器具;(4)改進完善一批先進的鉆進工藝方法，包括沖擊回轉鉆進方法、繩索取心沖擊回轉鉆進方法、不提鉆換鉆頭方法和深孔繩索取心方法;(5)解決復雜地層鉆進技術難題，包括復雜地層鉆孔護壁堵漏技術問題、復雜地層取心技術問題等;(6)高精度定向鉆探技術，包括提高鉆孔測量精度和定向鉆進施工中靶精度的技術以及取心定向鉆進技術;(7)萬米科學超深孔鉆探技術方案預研究。除了研究與開發(fā)工作以外，鉆探新方法、新技術推廣應用也是中國地質調查局鉆探技術管理工作的重點之一，擬開展以下一些工作： ①新型巖心鉆探機具應用培訓;②地質調查淺層取樣鉆技術應用培訓;③地質鉆孔測量技術應用培訓;④新型地質鉆探泥漿體系應用培訓;⑤節(jié)水鉆進技術應用培訓;⑥空氣反循環(huán)取心鉆進技術培訓和應用示范;⑦車載式淺層取樣鉆機應用示范。
5幾個值得強調的問題
5.1加強技術創(chuàng)新
技術創(chuàng)新的核心內容是科學技術的發(fā)明和創(chuàng)造，其直接結果是推動科學技術進步，提高社會生產力的發(fā)展水平，進而促進社會經濟的增長。通過技術創(chuàng)新可實現(xiàn)技術跨越式發(fā)展，在短期內獲得顯著的技術經濟效果，使一些常規(guī)方法難以解決的問題得到解決。這里舉2個鉆探技術領域技術創(chuàng)新取得顯著成效的實例。第一個實例是科拉超深鉆。前蘇聯(lián)的工業(yè)技術發(fā)達程度比不上西方國家，卻鉆成了世界上唯一一口深度超萬米的鉆井——12262m深的科拉超深井。鉆萬米超深井的難度非常大。這口井之所以能鉆進成功，是因為前蘇聯(lián)人在施工這口井時進行了大量的鉆探技術創(chuàng)新，其中3項對鉆進施工的成敗起決定性作用的重大創(chuàng)新是：超前孔裸眼鉆進方法;鋁合金鉆桿;帶減速器的渦輪馬達井底驅動。第二個實例是中國大陸科學鉆探工程科鉆一井。該項目是在堅硬的結晶巖中施工5000m連續(xù)取心鉆孔。這種施工在我國沒有先例，在世界上也屬高難度鉆井工程。該井在施工時采取了一系列的技術創(chuàng)新，涉及套管和鉆進施工程序、取心鉆進技術、擴孔鉆進技術和井斜控制技術，最終獲得了高效、優(yōu)質的施工效果。由于采用螺桿馬達-液動錘-金剛石取心鉆進方法，使機械鉆速提高50%以上，回次長度由3m提高到8～9m，大大節(jié)省了施工時間和成本。
5.2加強新方法、新技術推廣應用
新方法、新技術從研發(fā)出來，到在鉆探施工中得到普遍應用，通常需要花很長的時間，做大量的推廣應用工作。推廣應用工作包括宣傳、現(xiàn)場演示、技術培訓和技術交流等。這些環(huán)節(jié)工作效果的好壞，都會直接影響到科技成果轉化及其得到實際應用所需的時間，影響地質鉆探技術現(xiàn)代化的進程。為獲得好的效果，該項工作應有計劃、有組織地開展，因為研發(fā)單位通常只是從本單位的利益和眼前的利益考慮推廣應用工作，而該項目工作的計劃和組織實施需要一種全局性和長遠的考慮。這些年來，在鉆探技術研究與應用的所有環(huán)節(jié)中，科技成果推廣應用是相對比較薄弱的環(huán)節(jié)，加強此方面工作是當務之急。
參考文獻
[1]王達.探礦工程(地質工程)未來20年科技發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2004，31(1).
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