地質(zhì)鉆探技術(shù)論文(2)
地質(zhì)鉆探技術(shù)論文
[中圖分類(lèi)號(hào)] P634.8 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-7-229-2
中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局是我國(guó)目前唯一組織公益性地質(zhì)鉆探技術(shù)研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用的單位，自1999年成立以來(lái)，在組織地質(zhì)鉆探技術(shù)研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用方面開(kāi)展了大量工作并做出了顯著的成績(jī)，對(duì)我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展起到了較好的推動(dòng)作用。面對(duì)地質(zhì)工作大發(fā)展的新形勢(shì)和實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工作現(xiàn)代化目標(biāo)的要求，地質(zhì)鉆探技術(shù)如何發(fā)展，如何更好地起到對(duì)地質(zhì)工作的支撐作用，筆者對(duì)這些問(wèn)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(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展問(wèn)題。
1地質(zhì)工作對(duì)鉆探技術(shù)的需求
目前我國(guó)礦產(chǎn)資源緊缺，資源問(wèn)題成為制約國(guó)家建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，引起了國(guó)家政府和領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。在國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定提出的地質(zhì)工作主要任務(wù)中，突出能源礦產(chǎn)勘查和加強(qiáng)非能源重要礦產(chǎn)勘查是兩項(xiàng)首要任務(wù)。國(guó)家為此投入了大量經(jīng)費(fèi)，除了正在實(shí)施的國(guó)土資源大調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)基金之外，又啟動(dòng)了危機(jī)礦山接替資源找礦專(zhuān)項(xiàng)基金和地質(zhì)勘查基金。此外，地方、甚至個(gè)人也在找礦方面表現(xiàn)出很大的熱情，并進(jìn)行積極的投資。近年來(lái)，隨著地質(zhì)工作的加強(qiáng)，地質(zhì)鉆探工作量成倍增長(zhǎng)，一些省區(qū)的年鉆探工作量達(dá)到了幾十萬(wàn)米。鉆探工作項(xiàng)目資金來(lái)源有國(guó)土資源大調(diào)查、礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)、中央財(cái)政補(bǔ)貼、省資源補(bǔ)償費(fèi)、地方財(cái)政補(bǔ)貼、市場(chǎng)項(xiàng)目等。鉆探工作量加大，使得對(duì)鉆探設(shè)備和技術(shù)的需求同時(shí)加大。
2地質(zhì)鉆探技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
與世界先進(jìn)的鉆探技術(shù)相比，目前我國(guó)地質(zhì)勘探工作中采用的鉆探技術(shù)總體水平比較落后。鉆探施工主要采用立軸式巖心鉆機(jī)，基本上是20世紀(jì)80年代左右的設(shè)計(jì)。現(xiàn)代的全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)依靠進(jìn)口，我國(guó)自己研制的產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，但還未得到大面積推廣應(yīng)用，而且現(xiàn)在只有個(gè)別鉆深能力(1000m)的鉆機(jī)，還未形成系列。鉆探工藝方面，一些先進(jìn)的鉆進(jìn)工藝方法還沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。金剛石繩索取心鉆進(jìn)方法雖得到了較多的應(yīng)用，但還未能大面積普及。液動(dòng)錘鉆進(jìn)(液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn))方法的優(yōu)點(diǎn)雖然為人們所認(rèn)識(shí)，但由于該方法在惡劣的泥漿條件下使用時(shí)，鉆具可靠性和壽命方面存在著一些問(wèn)題以及這些年鉆探現(xiàn)場(chǎng)管理水平的下降，使其在地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用較以前更少。一些具有較好前景的先進(jìn)的鉆進(jìn)工藝方法，如繩索取心液動(dòng)錘鉆進(jìn)方法和不提鉆換鉆頭方法雖然都已研制成功，但實(shí)際應(yīng)用很少。空氣反循環(huán)取樣鉆進(jìn)方法盡管具有高效率、低成本的特點(diǎn)，但由于沒(méi)有得到地質(zhì)人員的認(rèn)可，至今未能得到推廣。除此之外，目前地質(zhì)鉆探施工中所用的鉆孔護(hù)壁堵漏技術(shù)、測(cè)斜技術(shù)等，基本上也是20世紀(jì)80年代左右的水平。由于采用的鉆探技術(shù)水平不高，地質(zhì)勘探中鉆探工作的效率和效果不太理想，表現(xiàn)在臺(tái)月效率較低、復(fù)雜地層鉆進(jìn)問(wèn)題多、深孔鉆進(jìn)能力差、鉆進(jìn)成本高。這些問(wèn)題的存在，使得鉆探技術(shù)對(duì)地質(zhì)工作的技術(shù)支撐效果受到影響。
3地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展目標(biāo)
筆者認(rèn)為，考慮地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展目標(biāo)時(shí)應(yīng)該分階段，應(yīng)該分成近期、中長(zhǎng)期和遠(yuǎn)期。劃分原則是：至2010年為近期，至2020年為中長(zhǎng)期，至2050年為遠(yuǎn)期。
3.1遠(yuǎn)期(至2050年)目標(biāo)
實(shí)現(xiàn)地質(zhì)鉆探技術(shù)的現(xiàn)代化應(yīng)該是鉆探技術(shù)發(fā)展的遠(yuǎn)期目標(biāo)。在國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定和國(guó)務(wù)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(shí)現(xiàn)地質(zhì)工作現(xiàn)代化。關(guān)于地質(zhì)工作現(xiàn)代化的定義，目前尚無(wú)統(tǒng)一的說(shuō)法。筆者的理解是：地質(zhì)工作現(xiàn)代化的標(biāo)志應(yīng)該是，在地質(zhì)工作中普遍采用具有現(xiàn)代世界先進(jìn)水平的地質(zhì)勘查技術(shù)。鉆探技術(shù)是地質(zhì)勘查技術(shù)的種類(lèi)之一，地質(zhì)鉆探技術(shù)的現(xiàn)代化也應(yīng)該符合此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。然而，此項(xiàng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是一項(xiàng)長(zhǎng)期和艱巨的任務(wù)，因?yàn)橹挥袊?guó)家的整體工業(yè)技術(shù)水平達(dá)到了世界先進(jìn)水平后，我國(guó)的地質(zhì)鉆探技術(shù)才有可能從總體上達(dá)到世界先進(jìn)水平，地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化與國(guó)家的現(xiàn)代化應(yīng)該是基本同步的。鄧小平同志在介紹中國(guó)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的三步走戰(zhàn)略時(shí)，明確提出到2050年中國(guó)基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，達(dá)到世界中等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。1999年10月22日，時(shí)任國(guó)家主席江澤民在英國(guó)劍橋大學(xué)發(fā)表演講時(shí)向公眾宣布：我們的目標(biāo)是，到下世紀(jì)中葉，即中華人民共和國(guó)成立一百周年時(shí)，基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。由此看來(lái)，我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)的時(shí)間應(yīng)該是21世紀(jì)中葉。
3.2中長(zhǎng)期(至2020)年目標(biāo)
地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展的中長(zhǎng)期(至2020年)目標(biāo)應(yīng)該是：自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，地質(zhì)鉆探技術(shù)水平顯著提高，自主研發(fā)的新型鉆探設(shè)備和先進(jìn)鉆進(jìn)工藝方法得到較大面積的推廣應(yīng)用，鉆探裝備與施工技術(shù)總體上接近發(fā)達(dá)國(guó)家水平。
3.3近期(至2010年)目標(biāo)
地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展的近期(至2010年)目標(biāo)應(yīng)該是：初步完成2000m深度以內(nèi)的新一代地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備系列研制;改進(jìn)完善一批先進(jìn)的鉆進(jìn)工藝方法，使之達(dá)到推廣應(yīng)用的水平;取得一批深孔鉆探、復(fù)雜地層鉆探和高精度定向鉆探技術(shù)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(dòng)力頭鉆機(jī);地質(zhì)鉆探科技成果轉(zhuǎn)化和推廣取得較顯著的成效。
4地質(zhì)鉆探技術(shù)近期研發(fā)工作重點(diǎn)
中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局近期組織開(kāi)展的地質(zhì)鉆探技術(shù)研發(fā)工作基本上是按照上述的近期目標(biāo)的思路安排的，重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容如下：
(1)2000m深度以內(nèi)的新一代地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備系列;(2)滿足覆蓋區(qū)化探和異常查證需求、適應(yīng)復(fù)雜地層條件的輕便、高效、多功能取樣鉆機(jī)及其配套的鉆進(jìn)工藝方法和器具;(3)1000m全液壓動(dòng)力頭水井和煤層氣井鉆機(jī)及其配套的鉆進(jìn)工藝方法和器具;(4)改進(jìn)完善一批先進(jìn)的鉆進(jìn)工藝方法，包括沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法、繩索取心沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法、不提鉆換鉆頭方法和深孔繩索取心方法;(5)解決復(fù)雜地層鉆進(jìn)技術(shù)難題，包括復(fù)雜地層鉆孔護(hù)壁堵漏技術(shù)問(wèn)題、復(fù)雜地層取心技術(shù)問(wèn)題等;(6)高精度定向鉆探技術(shù)，包括提高鉆孔測(cè)量精度和定向鉆進(jìn)施工中靶精度的技術(shù)以及取心定向鉆進(jìn)技術(shù);(7)萬(wàn)米科學(xué)超深孔鉆探技術(shù)方案預(yù)研究。除了研究與開(kāi)發(fā)工作以外，鉆探新方法、新技術(shù)推廣應(yīng)用也是中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局鉆探技術(shù)管理工作的重點(diǎn)之一，擬開(kāi)展以下一些工作： ?、傩滦蛶r心鉆探機(jī)具應(yīng)用培訓(xùn);②地質(zhì)調(diào)查淺層取樣鉆技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn);③地質(zhì)鉆孔測(cè)量技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn);④新型地質(zhì)鉆探泥漿體系應(yīng)用培訓(xùn);⑤節(jié)水鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn);⑥空氣反循環(huán)取心鉆進(jìn)技術(shù)培訓(xùn)和應(yīng)用示范;⑦車(chē)載式淺層取樣鉆機(jī)應(yīng)用示范。
5幾個(gè)值得強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題
5.1加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新
技術(shù)創(chuàng)新的核心內(nèi)容是科學(xué)技術(shù)的發(fā)明和創(chuàng)造，其直接結(jié)果是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，提高社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展水平，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新可實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越式發(fā)展，在短期內(nèi)獲得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，使一些常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題得到解決。這里舉2個(gè)鉆探技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新取得顯著成效的實(shí)例。第一個(gè)實(shí)例是科拉超深鉆。前蘇聯(lián)的工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)程度比不上西方國(guó)家，卻鉆成了世界上唯一一口深度超萬(wàn)米的鉆井——12262m深的科拉超深井。鉆萬(wàn)米超深井的難度非常大。這口井之所以能鉆進(jìn)成功，是因?yàn)榍疤K聯(lián)人在施工這口井時(shí)進(jìn)行了大量的鉆探技術(shù)創(chuàng)新，其中3項(xiàng)對(duì)鉆進(jìn)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(jìn)方法;鋁合金鉆桿;帶減速器的渦輪馬達(dá)井底驅(qū)動(dòng)。第二個(gè)實(shí)例是中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程科鉆一井。該項(xiàng)目是在堅(jiān)硬的結(jié)晶巖中施工5000m連續(xù)取心鉆孔。這種施工在我國(guó)沒(méi)有先例，在世界上也屬高難度鉆井工程。該井在施工時(shí)采取了一系列的技術(shù)創(chuàng)新，涉及套管和鉆進(jìn)施工程序、取心鉆進(jìn)技術(shù)、擴(kuò)孔鉆進(jìn)技術(shù)和井斜控制技術(shù)，最終獲得了高效、優(yōu)質(zhì)的施工效果。由于采用螺桿馬達(dá)-液動(dòng)錘-金剛石取心鉆進(jìn)方法，使機(jī)械鉆速提高50%以上，回次長(zhǎng)度由3m提高到8～9m，大大節(jié)省了施工時(shí)間和成本。
5.2加強(qiáng)新方法、新技術(shù)推廣應(yīng)用
新方法、新技術(shù)從研發(fā)出來(lái)，到在鉆探施工中得到普遍應(yīng)用，通常需要花很長(zhǎng)的時(shí)間，做大量的推廣應(yīng)用工作。推廣應(yīng)用工作包括宣傳、現(xiàn)場(chǎng)演示、技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交流等。這些環(huán)節(jié)工作效果的好壞，都會(huì)直接影響到科技成果轉(zhuǎn)化及其得到實(shí)際應(yīng)用所需的時(shí)間，影響地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化的進(jìn)程。為獲得好的效果，該項(xiàng)工作應(yīng)有計(jì)劃、有組織地開(kāi)展，因?yàn)檠邪l(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(yīng)用工作，而該項(xiàng)目工作的計(jì)劃和組織實(shí)施需要一種全局性和長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮。這些年來(lái)，在鉆探技術(shù)研究與應(yīng)用的所有環(huán)節(jié)中，科技成果推廣應(yīng)用是相對(duì)比較薄弱的環(huán)節(jié)，加強(qiáng)此方面工作是當(dāng)務(wù)之急。
參考文獻(xiàn)
[1]王達(dá).探礦工程(地質(zhì)工程)未來(lái)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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