地質(zhì)鉆探技術(shù)論文(2)
地質(zhì)鉆探技術(shù)論文
[中圖分類號] P634.8 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-7-229-2
中國地質(zhì)調(diào)查局是我國目前唯一組織公益性地質(zhì)鉆探技術(shù)研究開發(fā)和推廣應(yīng)用的單位，自1999年成立以來，在組織地質(zhì)鉆探技術(shù)研究開發(fā)和推廣應(yīng)用方面開展了大量工作并做出了顯著的成績，對我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展起到了較好的推動作用。面對地質(zhì)工作大發(fā)展的新形勢和實現(xiàn)地質(zhì)工作現(xiàn)代化目標的要求，地質(zhì)鉆探技術(shù)如何發(fā)展，如何更好地起到對地質(zhì)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(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展問題。
1地質(zhì)工作對鉆探技術(shù)的需求
目前我國礦產(chǎn)資源緊缺，資源問題成為制約國家建設(shè)和國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸問題，引起了國家政府和領(lǐng)導的高度重視。在國務(wù)院關(guān)于加強地質(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)勘查和加強非能源重要礦產(chǎn)勘查是兩項首要任務(wù)。國家為此投入了大量經(jīng)費，除了正在實施的國土資源大調(diào)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(zhì)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(zhì)工作的加強，地質(zhì)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(diào)查、礦產(chǎn)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(shè)備和技術(shù)的需求同時加大。
2地質(zhì)鉆探技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
與世界先進的鉆探技術(shù)相比，目前我國地質(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，基本上是20世紀80年代左右的設(shè)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(chǎn)品已經(jīng)開始出現(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(yīng)用。金剛石繩索取心鉆進方法雖得到了較多的應(yīng)用，但還未能大面積普及。液動錘鉆進(液動沖擊回轉(zhuǎn)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(zhì)鉆探中的應(yīng)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(yīng)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(zhì)人員的認可，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壁堵漏技術(shù)、測斜技術(shù)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(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(shù)對地質(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
筆者認為，考慮地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展目標時應(yīng)該分階段，應(yīng)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(zhì)鉆探技術(shù)的現(xiàn)代化應(yīng)該是鉆探技術(shù)發(fā)展的遠期目標。在國務(wù)院關(guān)于加強地質(zhì)工作的決定和國務(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，目前尚無統(tǒng)一的說法。筆者的理解是：地質(zhì)工作現(xiàn)代化的標志應(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)的種類之一，地質(zhì)鉆探技術(shù)的現(xiàn)代化也應(yīng)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(wù)，因為只有國家的整體工業(yè)技術(shù)水平達到了世界先進水平后，我國的地質(zhì)鉆探技術(shù)才有可能從總體上達到世界先進水平，地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化與國家的現(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(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化實現(xiàn)的時間應(yīng)該是21世紀中葉。
3.2中長期(至2020)年目標
地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展的中長期(至2020年)目標應(yīng)該是：自主創(chuàng)新能力顯著增強，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)備和先進鉆進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)達國家水平。
3.3近期(至2010年)目標
地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)展的近期(至2010年)目標應(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;改進完善一批先進的鉆進工藝方法，使之達到推廣應(yīng)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(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力頭鉆機;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
中國地質(zhì)調(diào)查局近期組織開展的地質(zhì)鉆探技術(shù)研發(fā)工作基本上是按照上述的近期目標的思路安排的，重點研究內(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(zhuǎn)鉆進方法、繩索取心沖擊回轉(zhuǎn)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(shù)難題，包括復雜地層鉆孔護壁堵漏技術(shù)問題、復雜地層取心技術(shù)問題等;(6)高精度定向鉆探技術(shù)，包括提高鉆孔測量精度和定向鉆進施工中靶精度的技術(shù)以及取心定向鉆進技術(shù);(7)萬米科學超深孔鉆探技術(shù)方案預(yù)研究。除了研究與開發(fā)工作以外，鉆探新方法、新技術(shù)推廣應(yīng)用也是中國地質(zhì)調(diào)查局鉆探技術(shù)管理工作的重點之一，擬開展以下一些工作： ?、傩滦蛶r心鉆探機具應(yīng)用培訓;②地質(zhì)調(diào)查淺層取樣鉆技術(shù)應(yīng)用培訓;③地質(zhì)鉆孔測量技術(shù)應(yīng)用培訓;④新型地質(zhì)鉆探泥漿體系應(yīng)用培訓;⑤節(jié)水鉆進技術(shù)應(yīng)用培訓;⑥空氣反循環(huán)取心鉆進技術(shù)培訓和應(yīng)用示范;⑦車載式淺層取樣鉆機應(yīng)用示范。
5幾個值得強調(diào)的問題
5.1加強技術(shù)創(chuàng)新
技術(shù)創(chuàng)新的核心內(nèi)容是科學技術(shù)的發(fā)明和創(chuàng)造，其直接結(jié)果是推動科學技術(shù)進步，提高社會生產(chǎn)力的發(fā)展水平，進而促進社會經(jīng)濟的增長。通過技術(shù)創(chuàng)新可實現(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(shù)領(lǐng)域技術(shù)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(shù)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(shù)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(qū)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(jié)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(shù)創(chuàng)新，涉及套管和鉆進施工程序、取心鉆進技術(shù)、擴孔鉆進技術(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-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(shù)推廣應(yīng)用
新方法、新技術(shù)從研發(fā)出來，到在鉆探施工中得到普遍應(yīng)用，通常需要花很長的時間，做大量的推廣應(yīng)用工作。推廣應(yīng)用工作包括宣傳、現(xiàn)場演示、技術(shù)培訓和技術(shù)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(zhuǎn)化及其得到實際應(yīng)用所需的時間，影響地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化的進程。為獲得好的效果，該項工作應(yīng)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(yīng)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(shù)研究與應(yīng)用的所有環(huán)節(jié)中，科技成果推廣應(yīng)用是相對比較薄弱的環(huán)節(jié)，加強此方面工作是當務(wù)之急。
參考文獻
[1]王達.探礦工程(地質(zhì)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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