我国地质钻探现状和发展前景分析

我国经济社会发展已步入"新常态"。作为地质调查和矿产勘查工作重要技术支撑的地质钻探行业,资金投入显著减少,地质钻探工作量大幅下滑,常规钻探施工产能过剩;另一方面,地质钻探新的服务领域不断扩大,包括深部科学钻探,地热能及非常规能源勘查,海洋、灾害防治、生态环境、地外天体、极地方面的钻探等。如何应对地勘行业出现的问题,是全行业共同面对的挑战。在对当前及今后一段时期地质钻探工程面临的困难、挑战和机遇等进行调研分析的基础上,对我国地质钻探未来的发展前景进行了预测,认为地质钻探工作量将进一步减少,新领域、新业态的钻探工程及先进钻探技术和装备需求将进一步加大,更加贴近国家需求,更加注重环保理念。

绿色勘查中减少探矿工程对环境影响的技术方法

绿色勘查是一种先进理念,是一种信仰,是加快生态文明建设的要求;绿色勘查也是一项系统工程,需要集成创新、综合研究采用多项技术来实现。本文结合高原生态脆弱区——四川省若尔盖铀矿田介绍了可减轻对环境扰动和影响的"以钻代槽"、"一基多孔、一孔多支"、环保泥浆及净化处理、轻便设备及机具的使用等技术方法,并对存在的问题进行了探讨。

新时代地热资源勘查开发问题研究

地热清洁能源的开发利用不仅可以实现节能减排、优化能源结构,而且还可带动相关设备制造、城镇清洁供暖、温泉小镇建设、特色生态农业、理疗休闲度假、旅游等相关产业。国家《地热能开发利用"十三五"规划》的发布,以及治理大气污染的现实需要,地热资源开发利用必将迎来一个快速发展期。因此,实现可持续、科学、合理规划利用是一个新的课题。本文从地热资源管理、开发利用、工程和地热温泉文化建设方面对相关问题进行了研究与思考。建议加强政策引导,规划统一管理,加强监管,并重视宣传和科普,主动作为,以提升新时代地质工作的服务能力和作用地位。技术方面,应加大深井换热系统的技术研究;在地层条件允许情况下优先选择空气钻井(孔)和泵吸反循环钻井工艺;开展高强度、耐腐蚀、导热性好的新型成井管材的研发。

气动潜孔锤钻进技术若干问题

气动潜孔锤钻进技术以其钻进效率高、钻孔质量好等一系列优点已被广泛应用,但在日常应用中也存在着诸如钻进效果不尽如人意,所选设备性能和施工条件不匹配、不适应其主要参数,基本操作守则掌握不好等问题。以工程实践为依据,参考有关文献,对气动潜孔锤钻进中的若干技术问题进行了论述,以期促进该技术的推广应用。

空气潜孔锤跟管钻进技术与应用

跟管钻进技术已发展成为对付复杂地层钻进的一种有效方法,主要介绍空气潜孔锤跟管钻进技术、SP系列跟管钻具的特点以及空气潜孔锤跟管钻进技术在地质灾害、水电建设、城市高层建筑地基处理、公路、铁道建设工程等复杂地层钻进的应用。

系列高效液动锤的研究与应用

传统的液动潜孔锤适应孔深较浅、孔径范围小。传统的正作用式液动潜孔锤阀、锤的工作弹簧对冲击能量影响大、弹簧寿命短,易损坏,其在不正常工作时将截断液流通道,必须提钻检查,否则将会出现烧钻事故;传统的双作用液动锤主要是靠锤、阀各自的上下活塞面积差产生的压力增高而工作,运动密封副多,对冲洗液质量要求高、运动阻卡几率大,固定式节流环对冲锤下行做功将产生一定的阻尼作用。YZX系列高效液动潜孔锤和SYZX系列绳索取心液动锤克服了传统液动锤的诸多不利因素,通过从基础理论研究、结构优化设计、产品规模开发,使我国液动锤技术得到了大幅度的提升,并作为一种高效、简便、节能的新产品,在生产实践中获得了良好的应用效果。

全回转套管钻机和全套管施工工艺的研究

简述了全回转套管钻机的国内外研究现状和应用领域。主要介绍了QHZ-2000型全回转套管钻机的设计结构、技术参数、关键技术。分析了全回转套管柱、冲抓斗、清障钻具的结构原理和应用特点。总结了全回转套管灌注桩、全套管清障和全套管拔桩的施工流程、机理和适用范围。研究填补了国内自主研发全回转套管钻机的空白,是一种适合在城市施工的绿色环保、广谱安全的无循环桩基施工新设备和新技术。

雄安新区D03地热勘探井钻探施工实践

D03地热勘探井部署在雄安新区雄县牛驼镇凸起的轴部,设计井深2500 m,完钻井深2511.10 m。实施的目的是为探明蓟县系碳酸盐岩热储的地质结构和分布,获取碳酸盐岩热储地热—水文地质参数,计算地热资源潜力。本文主要介绍了D03地热勘探井的钻探施工情况,开展了螺杆马达单点定向顶漏侧钻绕障作业,解决了失返性漏失段定向侧钻难题,探索了失返性漏失段水泥固井工艺,获取了标志层杨庄组的岩屑和岩心,区分开了雾迷山组白云岩和高于庄组白云岩,实现了勘探的目的。通过钻探施工、取心、岩屑录井、薄片鉴定等工作,基本查明了D03井区的地质结构及主要岩性特征。通过抽水试验,获取了水文地质参数,评价了可开采资源量。

地质钻探工程的发展历程与展望——回顾探矿工程事业70年

伴随着新中国的建立和发展壮大,我国的探矿工程事业从无到有,从小到大,从弱到强。70年来,通过几代探矿人的坚持不懈和努力奋斗,目前我国地质钻探技术水平基本与世界同步,在许多方面达到世界先进水平,有些钻探技术、装备已处于世界领先地位。在庆祝新中国成立70周年之际,从整个地质行业乃至整个国家工业发展的维度上回顾我国探矿工程70年的发展历程,大致划分为4个阶段:新中国成立初期探矿工程创建起步阶段(20世纪50-60年代);探矿工程技术稳步快速发展阶段(20世纪70-80年代);探矿工程扩大服务领域阶段(大致为20世纪最后15年);钻探工程技术全面、深入发展,逐步进入世界一流的阶段(21世纪以来)。分别对这4个阶段所发生的重大事件以及取得的主要技术成果进行了回顾和总结,阐明了70年来探矿工程为国家经济建设、为我国成为至今世界上唯一制造业体系最完整的国家做出的重要贡献。展望了在深地探测、大洋钻探、极地钻探、水合物及干热岩等新型资源勘查、环境工程等领域以及智能化等方面钻探工程的发展前景。

复杂地层取心钻进堵心原因分析及其预防措施

复杂地层取心钻进时极易发生堵心,严重影响回次进尺长度及取心钻进效率。本文对复杂地层钻进时易出现的堵心问题进行了分析和整理,总结了易堵心地层特征,开展了堵心原因分析,在此基础上,从取心钻头、取心钻具、冲洗液性能及取心钻进工艺方面给出了堵心预防措施。

我国地质找矿钻探技术装备现状及发展趋势分析

在对我国地质找矿钻探技术装备发展经济环境分析的基础上,通过调研和统计数据,分析了我国地质找矿钻探技术和装备的现状及发展趋势,包括岩心钻机的生产、销售和使用情况,煤层气钻机的现状,施工单位对新技术、新装备的需求等。提出了我国地质找矿钻探技术及装备发展的建议。

4000 m交流变频电驱岩心钻机的研制及其 在地热井的工程应用

为满足深部找矿、科学钻探以及新能源勘探等对深孔取心钻探装备的需求,开展了4000m地质岩心成套技术装备研究。4000m地质岩心钻机回转系统采用顶驱系统,实现高转速下取心钻进;在井架底部设计有转盘回转系统,可进行大扭矩低转速钻进以应对不同的工况需求;钻机塔架和升降系统能进行长立根提下钻,可缩短提下钻作业时间;钻机的电传电控系统采用了目前国际先进的全数字交流变频技术及自动化、智能化控制技术、计算机控制技术、现场总线通讯和程序控制技术等,实现回转系统的无级调速和司钻的智能化控制。研制的4000m交流变频电驱岩心钻机在天津东丽湖地热调查井(CGSD-01井)中应用,初步验证了其技术性能,具有操作简便、安全性与可靠性高、使用成本低等优点。本文介绍了4000m交流变频电驱岩心钻机的项目来源、国内外研究现状、总体技术方案、主要结构及特点、主要技术参数、野外生产试验应用等情况。

钻井液流变参数计算方法的分析及流变模式的优选

钻井液流变模式的合理选择和流变参数的准确计算是钻井液优化设计的前提。针对目前比较常用的5种钻井液流变模式,分析了流变参数的常规计算方法并指出了其不足;利用回归分析的数学方法,对5种流变模式下流变参数进行了数据处理;开发了计算机软件,对流变参数的2种计算方法进行了比较和分析,充分体现线性回归的先进性和准确性。通过计算机软件计算流变参数,输出各流变模式的流变曲线,从而实现流变模式优选。

司家营(南)区大贾庄铁矿复杂地层深孔钻探技术

总结了滦县司家营(南区)铁矿大贾庄矿段复杂地层深孔钻探施工技术经验,着重分析了厚覆盖层和破碎漏失、坚硬"打滑"地层的钻进方法,同时介绍了保证复杂地层岩心采取率及控制钻孔弯曲超差偏离勘探线的技术措施。通过大贾庄矿段深部钻探施工,提出了千米以深钻孔复杂地层的钻探施工技术措施和保证钻探施工质量应注意的事项及措施。

地质钻探高强度铝合金钻杆研制及其应用

铝合金钻杆的设计制造技术属高新技术范畴,世界上只有俄罗斯、美国等少数发达国家能够批量生产。简要介绍了我国地质钻探用铝合金管材研制、铝合金钻杆制造关键技术及野外试验情况,并对今后铝合金钻杆的研发和应用方向提出了建议。项目工作成果对今后我国开发特深孔铝合金绳索取心钻杆和超深孔铝合金钻杆具有重要价值。安徽彭桥煤矿区的铝合金钻杆钻探试验最大孔深超过1000 m,应用效果良好,开辟了我国地质钻探铝合金钻杆在中深孔应用的先河。

川藏铁路3000 m水平定向钻井技术方案

川藏铁路设计多条超长深埋隧道,且多处于高海拔、高陡斜坡及雪线以上的无人山区,地形险峻,起伏大,交通条件差。沿隧道轴线的水平定向钻井为隧道勘察提供了一种有效的勘察手段。结合工程及地层特点,从钻井设备、工艺等方面,为超长隧道勘察提供了一种3000 m级水平定向钻井技术方案。方案明确了井身结构、全面钻进和长钻程取心钻进工艺、钻井液措施及部分复杂情况应对措施。以较少的钻探工作量,为隧道勘察提供更加详细的实物地质资料,真实反映隧道内的地质情况。

2000m地质岩心钻探关键技术与装备

经过4年的攻关,国家"863"计划重点项目"2000 m地质岩心钻探关键技术与装备"研制取得了多项创新成果,主要包括:完成了地面钻探设备及孔内钻探取心器具集成配套,形成了深部岩心钻探施工和示范能力;完成了山东金青顶矿区危矿专项ZK43-1钻孔施工,终孔深度2212.80 m。全孔平均钻进时效为1.65 m,岩心采取率为98.6%,钻孔质量优良;创造了3项钻深和套管下入深度全国记录;在大项目运作机制、产学研合作模式及钻探技术示范方式等方面积累了一些经验。详细介绍了项目的研制情况及取得的主要成果。

5000米智能地质钻探技术与装备研发

深部钻探技术是解决深地探测科技问题的必要手段之一。本文主要介绍了“十三五”国家重点研发计划“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目方案,项目从构建大深度绳索取心钻孔口径系列、钻具级配、装备配置等入手,开展了钻进智能控制、钻机关键技术与装备、高性能绳索取心钻杆、小口径高效系列钻具、环保冲洗液体系与废浆处理技术、钻探技术装备集成与示范等研究,拟突破智能控制、自动化、轻量化与模块化等关键技术,形成以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探装备与技术体系,为我国深部探测计划提供技术与装备支撑。

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术研究

研究开发成功的SQ系列高强度绳索取心钻杆首次采用了薄壁钻杆内镦粗技术。同时,通过优化接头螺纹参数,改进钻杆接头热处理和表面处理工艺,简化钻具结构等措施,使绳索取心钻杆强度提高40%以上,使用寿命明显增加,钻具冲洗液过流阻力大幅降低。钻杆可以采用垫叉和扳叉拧卸。在地质条件复杂的勘探区试验示范,取得了良好的应用效果。

SmartMag定向中靶系统工业试验研究

SmartMag定向中靶系统由安装于钻头后部的磁信标、安装于靶井中的磁信号采集探管、地表接口箱和磁信号解析软件等组成,它通过测量磁信标在钻进过程中所产生的动态磁场,从而解析出钻头和靶点之间的相对位置参量,最终引导钻进进入靶区或避让靶区。介绍了SmartMag定向中靶系统在土耳其贝帕扎里天然碱矿采集卤钻井工程中的工业性入井试验的应用情况。该系统在前期研发中打下了良好的技术基础,因此在首次入井试验中就取得了一次中靶的良好效果。