地质钻探技术论文(2)
中国地质调查局是目前中国唯一组织非营利性地质钻探技术研究、开发、推广和应用的机构。1999成立以来，在组织地质钻探技术的研究、开发、推广和应用方面做了大量工作，取得了显著成绩，对我国地质钻探技术的发展起到了良好的推动作用。面对地质工作大发展的新形势和实现地质工作现代化目标的要求，笔者对如何发展地质钻探技术，如何更好地支持地质工作有一些不成熟的想法，希望引起更多的关注，与大家共同探讨地质钻探技术的发展。
1地质工作对钻井技术的要求
目前，我国矿产资源紧缺，资源问题已成为制约国家建设和国民经济发展的瓶颈问题，引起了国家政府和领导人的高度重视。国务院《关于加强地质工作的决定》提出的地质工作主要任务中，突出能源矿产勘查和加强非能源重要矿产勘查是两项首要任务。国家为此投入了大量资金。除了正在落实的国土资源调查专项基金外，还启动了危机矿山接替资源勘查专项基金和地质勘查基金。此外，地方甚至个人都表现出极大的勘探热情，并积极投资。近年来，随着地质工作的加强，地质钻探工作量成倍增加，部分省区年钻探工作量已达几十万米。钻井项目资金来源包括国土资源调查、矿产资源补偿费、中央财政补助、省级资源补偿费、地方财政补助和市场项目。钻井工作量的增加使得对钻井设备和技术的需求也随之增加。
2地质钻探技术的应用现状
与世界先进钻探技术相比，我国地质勘探钻探技术的整体水平还比较落后。立轴取芯钻机主要用于钻井施工，基本是80年代左右设计的。现代全液压动力头钻机依赖进口，我国研制的产品也开始出现，但没有得到广泛应用，钻井深度(1000m)的钻机也只有少数，尚未形成系列。在钻井技术方面，一些先进的钻井技术方法没有得到推广应用。金刚石绳索取心钻进方法虽然得到了广泛的应用，但并没有得到广泛的推广。虽然液压锤钻进(液压冲击回转钻进)的优点已被人们所认识，但由于在恶劣泥浆条件下使用时钻具的可靠性和寿命存在一些问题，以及近年来钻井现场管理水平的下降，其在地质钻探中的应用较少。一些具有良好前景的先进钻井技术方法，如绳索取心液压锤钻井法、不钻换钻头等已开发成功，但在实践中很少使用。空气反循环取样钻探法虽然具有效率高、成本低的特点，但由于没有得到地质学家的认可，至今没有得到推广。此外，目前地质钻探施工中使用的护壁堵漏和测斜仪技术基本处于80年代左右的水平。由于钻探技术水平低，地质勘探中钻探的效率和效果并不理想，表现为效率低，复杂地层钻探问题多，深孔钻探能力差，钻探成本高。这些问题的存在，影响了钻井技术对地质工作的技术支撑作用。
3地质钻探技术发展目标
笔者认为，在考虑地质钻探技术的发展目标时，应分为短期、中期和长期三个阶段。划分原则是:短期到2010，中长期到2020，长期到2050。
3.1长期(至2050年)目标
实现地质钻探技术的现代化应该是钻探技术发展的长远目标。在《国务院关于加强地质工作的决定》和国务院、温家宝关于贯彻落实该决定的重要指示中，明确提出要实现地质工作现代化。目前，地质工作现代化还没有统一的定义。笔者的理解是，地质工作现代化的标志应该是具有现代世界先进水平的地质勘查技术在地质工作中得到广泛应用。钻探技术是地质勘探技术的类型之一，地质钻探技术的现代化也应符合这一标准。但这一目标的实现是一项长期而艰巨的任务，因为只有在国家整体工业技术水平达到世界先进水平后，我国地质钻探技术才能整体达到世界先进水平，地质钻探技术现代化要与国家现代化基本同步。邓小平同志在介绍中国现代化建设三步走战略时明确提出，到2050年，中国将基本实现现代化，达到世界中等发达国家水平。1999 10 10月22日，时任国家主席的江泽民在英国剑桥大学发表演讲时向公众宣布:我们的目标是到下世纪中叶，也就是中华人民共和国成立一百周年时，基本实现现代化。由此看来，我国地质钻探技术的现代化应该在21世纪中叶实现。
3.2中长期(至2020年)目标
地质钻探技术发展的中长期(到2020年)目标应是:自主创新能力显著增强，地质钻探技术水平显著提高，自主研发的新型钻探装备和先进钻探技术得到广泛推广应用，钻探装备和施工技术总体接近发达国家水平。
3.3短期目标(至2010)
地质钻探技术发展的近期(至2010)目标应是:初步完成2000m深度内新一代地质岩心钻探装备系列的研制；改进和完善一批先进钻井技术和方法，使其达到推广应用水平；取得了一批深孔钻井、复杂地层钻井、高精度定向钻井技术的研究成果；成功开发了现代全液压动力头钻机，用于钻深水井和煤层气井；地质钻探科技成果转化推广成效显著。
4 .近期地质钻探技术研发的重点
中国地质调查局近期组织的地质钻探技术研发基本按照上述近期目标安排，重点研究内容如下:
(1)2000m深度内新一代地质岩心钻探设备系列；(2)满足覆盖区化探和异常查证要求、适应复杂地层条件的便携式、高效、多功能取样钻机及其配套钻井技术和仪器；(3)1000m全液压动力头水井、煤层气井钻机及其配套钻井技术与装备；(4)改进和完善一批先进钻井技术，包括冲击回转钻进法、绳索取心冲击回转钻进法、不钻换钻头和深孔绳索取心法；(5)解决复杂地层钻井技术难题，包括复杂地层护壁堵漏、复杂地层取心等技术难题。(6)高精度定向钻进技术，包括定向钻进施工中提高钻孔测量精度和目标精度的技术和取心定向钻进技术；(7)万米科学超深孔钻探技术方案预研究。除了研发，钻探新方法、新技术的推广应用也是中国地质调查局钻探技术管理的重点之一。计划开展以下工作:①新型取心钻具应用培训；②浅层取样钻探技术在地质调查中的应用培训；③地质钻孔测量技术的应用培训；④新型地质钻井泥浆体系的应用培训；⑤节水钻井技术应用培训；⑥空气反循环取心钻井技术培训及应用示范；⑦车载浅层取样钻机应用示范。
5值得强调的几个问题
5.1加强技术创新
技术创新的核心内容是科学技术的发明创造，其直接结果是推动科技进步，提高社会生产力发展水平，进而推动社会经济增长。通过技术创新，可以实现技术跨越式发展，在短时间内取得显著的技术经济效果，从而解决一些常规方法难以解决的问题。这里有两个在钻井技术方面取得显著成就的例子。第一个例子是Cora超深钻。前苏联的工业技术不如西方国家发达，但却是世界上唯一一口万米以上的超深井，在科拉井深12262m。钻一口万米超深井难度很大。这口井的钻探成功，得益于前苏联在这口井建设过程中所做的大量钻探技术创新，其中对钻探施工成败起决定性作用的三大创新是:超前钻孔裸眼钻井法；铝合金钻杆；带减速器的涡轮马达井底驱动。第二个例子是中国大陆科学钻探工程部钻探的一口井。本项目将在坚硬结晶岩中进行5000米连续取心钻探。这种施工在国内没有先例，在国际上也是高难度的钻探工程。在该井施工过程中，采用了一系列技术创新，包括套管和钻井施工程序、取心钻井技术、扩孔钻井技术和井斜控制技术，最终获得了高效优质的施工成果。采用螺杆马达-液压锤-金刚石取心钻进方法，机械钻速提高50%以上，返出长度从3m提高到8 ~ 9m，大大节约了施工时间和成本。
5.2加强新方法、新技术的推广应用。
新方法、新技术在钻井施工中的开发和广泛应用通常需要较长的时间，并做了大量的推广应用工作。推广应用工作包括宣传、现场演示、技术培训和技术交流。这些环节的效果将直接影响科技成果的转化及其实际应用所需的时间，影响地质钻探技术现代化的进程。为了取得好的效果，工作要有计划、有组织地进行，因为R&D单位通常只从自身利益和眼前利益考虑推广应用工作，项目工作的策划和组织需要一个全局和长远的考虑。近年来，在钻井技术研究和应用的各个方面，科技成果的推广应用是一个比较薄弱的环节，迫切需要加强这项工作。
参考
[1]王大。未来20年探矿工程(地质工程)科技发展战略研究[J].探矿工程(岩土钻探工程)，2004，31 (1)。
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