“向地球深部進(jìn)軍”是新時(shí)期地質(zhì)科技創(chuàng)新的重要戰(zhàn)場(chǎng)。作為我國(guó)第一家探礦工程應(yīng)用技術(shù)研究所，自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所是目前我國(guó)從事探礦工程和巖土鉆掘應(yīng)用技術(shù)研究規(guī)模最大、綜合實(shí)力最強(qiáng)的研究所。他們緊密圍繞國(guó)家重大需求，集中力量攻關(guān)地球深部探測(cè)技術(shù)裝備難題，交出了一份份令人滿意的答卷。

值此辭舊迎新之際，讓我們一起回顧勘探技術(shù)研究所近年來(lái)取得的優(yōu)秀成果，了解深地探測(cè)技術(shù)裝備發(fā)展之路。

復(fù)雜地層取心技術(shù)在多金屬礦區(qū)應(yīng)用取得突出效果

依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——戰(zhàn)略性國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)“多金屬礦巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)裝備聯(lián)合研發(fā)及示范”項(xiàng)目，勘探技術(shù)所開展了復(fù)雜地層取心鉆具研制，針對(duì)松、散、軟及嚴(yán)重破碎地層，研發(fā)了繩索強(qiáng)制取心鉆具，通過(guò)泵量變化完成割心，操作簡(jiǎn)便，輔助時(shí)間短，配合隔液底噴鉆頭，可有效解決松散、破碎地層易出現(xiàn)的巖心脫落、沖蝕問(wèn)題，保證巖心采取質(zhì)量;同時(shí)，研制了低摩阻巖心管，對(duì)其內(nèi)壁進(jìn)行硬化及光滑處理，對(duì)于復(fù)雜地層易出現(xiàn)的巖心卡堵、回次進(jìn)尺短等技術(shù)難題，起到了緩解作用，地表退心方便快捷。

該所研制的鉆具在山東省平度市山旺-上馬臺(tái)多金屬礦區(qū)開展了示范應(yīng)用，有效保證了上述復(fù)雜地層巖心采取質(zhì)量，平均巖心采取率達(dá)到98%以上。

5000米智能地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備研發(fā)及應(yīng)用示范

2019年3月9日，D13地?zé)崽讲删┕ぴ诒６ㄊ腥莩强h大河鎮(zhèn)南文營(yíng)南收官，完成鉆深2506.14m。此次施工采用了勘探技術(shù)研究所牽頭實(shí)施的國(guó)家“十二五”863課題“4000m地質(zhì)巖心鉆探成套技術(shù)裝備”成果——交流變頻電驅(qū)動(dòng)4000m鉆機(jī)(XD-40型)，在成功助力雄安新區(qū)地?zé)豳Y源調(diào)查的同時(shí)，為該所牽頭“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“5000米智能地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備研發(fā)及應(yīng)用示范”的立項(xiàng)與研究打下了堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。

一年多來(lái)，該項(xiàng)目在頂層設(shè)計(jì)方面形成10項(xiàng)主要共識(shí)，確定了5000m的鉆孔結(jié)構(gòu)、套管程序，對(duì)鉆孔環(huán)空水力學(xué)、鉆桿強(qiáng)度、鉆孔穩(wěn)定等進(jìn)行了分析，制定了5000m鉆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、總體技術(shù)方案、整機(jī)布局及傳動(dòng)設(shè)計(jì)。技術(shù)人員通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、狀態(tài)識(shí)別與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能控制集成系統(tǒng)和垂鉆系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的數(shù)字化、信息化、智能化，形成新方法8種，建立新平臺(tái)/新裝置8套，形成新軟件系統(tǒng)3套;完成3種規(guī)格鉆桿以及小口徑高效系列鉆具的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、模型仿真、材料選型;創(chuàng)新開展沖洗液護(hù)壁技術(shù)、凝膠與納米水泥復(fù)合堵漏技術(shù)以及生物破膠等廢棄沖洗液無(wú)害化處理技術(shù)研究，初步優(yōu)選出高溫環(huán)保沖洗液配方、凝膠配方、納米復(fù)合水泥基漿液配方。

項(xiàng)目最終目標(biāo)是形成一套以繩索取心工藝為主體，兼具自動(dòng)化、智能化的5000m地質(zhì)特深孔巖心鉆探技術(shù)與裝備體系，為我國(guó)深部資源能源勘探開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的先進(jìn)高效地質(zhì)勘探裝備和技術(shù)基礎(chǔ)。

天津東麗湖深部地?zé)峥碧絼?chuàng)多項(xiàng)鉆探紀(jì)錄

2017以來(lái)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在天津東麗湖地區(qū)部署了兩眼采灌地?zé)釁?shù)井CGSD-01井和CGSD-02井，井深均超過(guò)4000m，鉆入主力開采層以下的“霧迷山組二段”深部熱儲(chǔ)空間，均發(fā)現(xiàn)了高產(chǎn)能新儲(chǔ)層，地?zé)徙@探創(chuàng)天津地區(qū)地?zé)峋亩囗?xiàng)鉆探紀(jì)錄。

CGSD-01井終孔深度4051.68m，終孔口徑216mm，最大井斜6.87°，井底溫度105℃;覆蓋層以下定深取心140.78m，巖心采取率85.4%;在3715m深度的霧迷山組二段進(jìn)行酸化增產(chǎn)和抽水試驗(yàn)，井口出水溫度100℃，單井涌水量達(dá)3120立方米/天，開創(chuàng)了天津地區(qū)霧迷山組二段抽水試驗(yàn)的優(yōu)質(zhì)范例。該井創(chuàng)造了天津地區(qū)2018年地?zé)峋@探的最深記錄;創(chuàng)造了地?zé)峋F迷山組獲取巖心最多的記錄;創(chuàng)造了在霧迷山組地層中鉆探取心最長(zhǎng)記錄。CGSD-02井一期終孔深度3530.60m，二期加深至4103.48m，2019年刷新了CGSD-01井的深度記錄。

兩眼地?zé)釁?shù)井的成功實(shí)施證實(shí)了天津地區(qū)主力開采層下存在高產(chǎn)能“第二空間”新儲(chǔ)層，為后期建立華北地?zé)峥蒲袆?chuàng)新基地和采灌對(duì)井試驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。

創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)結(jié)碩果

1.獲批“河北省大口徑巖土鉆掘技術(shù)創(chuàng)新中心”，標(biāo)志著勘探技術(shù)所巖土鉆掘技術(shù)正式納入省級(jí)建設(shè)序列。

2019年8月15日，河北省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)布《關(guān)于2019年擬新建省級(jí)研發(fā)平臺(tái)的公示》，勘探技術(shù)所與所屬聚力公司聯(lián)合共建的“河北省大口徑巖土鉆掘技術(shù)創(chuàng)新中心”通過(guò)論證并完成公示。

該中心是開展共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、技術(shù)集成、科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)創(chuàng)新人才聚集培養(yǎng)、面向社會(huì)開放的技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，擬研究和解決的共性關(guān)鍵技術(shù)包括大口徑無(wú)循環(huán)入巖技術(shù)、大口徑無(wú)循環(huán)全套管施工技術(shù)、大口徑無(wú)循環(huán)擴(kuò)底技術(shù)，旨在構(gòu)建河北省大口徑巖土鉆掘工程技術(shù)產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，優(yōu)化行業(yè)研究資源，改善大口徑巖土鉆掘工程技術(shù)研究條件，擴(kuò)大與同行間的交流合作，提升河北省地質(zhì)調(diào)查行業(yè)巖土鉆掘工程技術(shù)整體水平。

2.“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局深部地質(zhì)鉆探技術(shù)研究中心”通過(guò)周期評(píng)估。

11月24日，“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局深部地質(zhì)鉆探技術(shù)研究中心”通過(guò)了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局組織的評(píng)估。

該中心以深部資源能源勘查和科學(xué)研究需求為導(dǎo)向，重點(diǎn)開展鉆探工藝器具、技術(shù)、設(shè)備等的系統(tǒng)研究，加快新技術(shù)、新方法、新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用與示范，促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)水平迅速提升。

2016年以來(lái)，發(fā)表論文73篇;獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)專利39項(xiàng)，其中，發(fā)明專利9項(xiàng)、實(shí)用新型專利30項(xiàng);獲得國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。同時(shí)，舉辦學(xué)術(shù)交流會(huì)、鉆探新技術(shù)培訓(xùn)班、學(xué)術(shù)論壇等10余次。

科學(xué)普及方面，《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》以通欄專版形式介紹鉆探技術(shù)與裝備;通過(guò)多種形式大力宣傳松科二井的豐碩成果，圍繞科研項(xiàng)目撰寫科普論文。松科二井成果參加了慶祝中華人民共和國(guó)成立70周年大型成就展、科技成就科普展，2019年全國(guó)大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新活動(dòng)周主題展示活動(dòng)，第二屆中國(guó)(黃石)地礦科普大會(huì)等。

3.牽頭申報(bào)“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局定向鉆井技術(shù)創(chuàng)新中心”，已通過(guò)局黨組會(huì)審議。

定向鉆井技術(shù)是支撐海域天然氣水合物、干熱巖、深層地?zé)帷㈨?yè)巖油氣、水溶性固體礦產(chǎn)等高效低成本綠色開發(fā)利用和川藏鐵路等國(guó)家重大工程建設(shè)的核心關(guān)鍵技術(shù)。為貫徹落實(shí)黨中央國(guó)務(wù)院關(guān)于提高能源資源安全保障、精心服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)等重要指示精神，迫切需要攻克定向鉆井技術(shù)與裝備及其工程應(yīng)用中的重大技術(shù)瓶頸問(wèn)題，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”一體化創(chuàng)新，精準(zhǔn)對(duì)接國(guó)家重大需求。根據(jù)國(guó)家、部、局一系列文件要求，勘探技術(shù)研究所和廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局聯(lián)合提出“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局定向鉆井技術(shù)創(chuàng)新中心”建設(shè)方案。

4.參與申報(bào)“國(guó)家關(guān)鍵礦產(chǎn)綠色勘查開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新中心”“地球深部熱能國(guó)家工程研究中心”“天然氣水合物勘查開發(fā)技術(shù)裝備研發(fā)中心”等。

新型無(wú)隔水管泥漿閉路循環(huán)系統(tǒng)

海洋鉆探是獲取海底地層信息最直觀的方法，也是海洋資源勘查最主要的手段之一。目前，海洋鉆探泥漿循環(huán)方式常使用隔水管循環(huán)或不循環(huán)直接排海，前者鉆探成本高，后者對(duì)海洋環(huán)保不利。

勘探技術(shù)研究所開展的“新型無(wú)隔水管泥漿閉路循環(huán)系統(tǒng)”海洋低成本環(huán)保鉆探關(guān)鍵技術(shù)研究，其基本原理是下入單獨(dú)的泥漿舉升管線接入到水下井口，形成泥漿循環(huán)返回通道，利用海底舉升泵和氣舉模塊聯(lián)合舉升將泥漿從海底泵送到鉆井平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)泥漿閉路循環(huán)。根據(jù)無(wú)隔水管泥漿閉路循環(huán)系統(tǒng)原理搭建了模擬試驗(yàn)臺(tái)架，解決了諸多關(guān)鍵技術(shù)難題，如海底井口泥漿液位識(shí)別技術(shù)、泥漿循環(huán)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)水下設(shè)備研發(fā)等，為我國(guó)海洋勘查及大洋鉆探等提供了低成本環(huán)保鉆探技術(shù)支撐。

松科二井大口徑長(zhǎng)鉆程取心技術(shù)助力新疆瑪頁(yè)1井喜獲工業(yè)油流

瑪頁(yè)1井是新疆油田股份公司在準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起烏夏斷裂帶的一口風(fēng)險(xiǎn)探井，目的是探索瑪湖凹陷北斜坡帶二疊系風(fēng)城組頁(yè)巖油和常規(guī)高孔火山巖油藏重大勘探領(lǐng)域的勘探潛力，開辟瑪湖凹陷下二疊統(tǒng)堿湖碳酸鹽巖頁(yè)油新領(lǐng)域。該井由西部鉆探克拉瑪依鉆井公司70114鉆井隊(duì)實(shí)施鉆探任務(wù)，設(shè)計(jì)井深4950m，設(shè)計(jì)取心275m，設(shè)計(jì)取心工期125天。

為解決地層巖心易堵、易磨耗等鉆探技術(shù)難題，提升鉆進(jìn)效率和取心質(zhì)量，勘探技術(shù)所受委托開展了該井取心鉆進(jìn)的技術(shù)服務(wù)工作。最終，技術(shù)人員連續(xù)取心進(jìn)尺445.58m，巖心采取率97.96%，用設(shè)計(jì)48.8%的時(shí)間完成了162%的取心工作量，獲取目的(風(fēng)城組)大量含油巖心，助力該井在二疊系風(fēng)城組一段精準(zhǔn)試油喜獲工業(yè)油流。

此外，該井取心工作一舉創(chuàng)造了Φ216mm口徑單回次取心進(jìn)尺的鉆探世界新紀(jì)錄、新疆地區(qū)連續(xù)取心最長(zhǎng)紀(jì)錄、新疆地區(qū)常規(guī)取心鉆進(jìn)時(shí)效最高紀(jì)錄，展示了中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局系統(tǒng)大口徑取心鉆探的技術(shù)實(shí)力，開啟了將科學(xué)鉆探創(chuàng)新技術(shù)運(yùn)用至我國(guó)能源勘探領(lǐng)域的大門，有望持續(xù)為我國(guó)油氣勘探提供技術(shù)支持。

鉆孔重返系統(tǒng)

大洋鉆探是研究地殼構(gòu)造及大洋底部礦產(chǎn)的重要手段。實(shí)施大洋鉆探工程一般采用無(wú)隔水管開式鉆井，這就需要在單次鉆進(jìn)起鉆后能使鉆頭再次進(jìn)入原鉆孔的重返技術(shù)。由于鉆探船會(huì)隨風(fēng)、浪、流等漂移，加之鉆桿有幾千米長(zhǎng)，鉆孔重返技術(shù)研究與裝備研制是我國(guó)自主研發(fā)大洋鉆探船、進(jìn)行深海大洋鉆探急需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

勘探技術(shù)研究所根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“深海”技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)工作要求，在國(guó)內(nèi)率先立項(xiàng)研究深海鉆探鉆孔重返系統(tǒng)，主要研究?jī)?nèi)容包括：鉆孔重返位工藝適用性分析、鉆柱偏移控制技術(shù)研究、鉆孔重返位技術(shù)方案研究、鉆孔重返位作業(yè)規(guī)程研究等，最終將完成8000米水深級(jí)鉆孔重返位驅(qū)動(dòng)裝置工程樣機(jī)試制。

標(biāo)準(zhǔn)制修訂

依托自然資源標(biāo)準(zhǔn)化主管部門的支持和指導(dǎo)，勘探技術(shù)所鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究和升級(jí)工作全面開花。尤其是2010年后，制修訂了一批重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成了穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)制修訂專業(yè)團(tuán)隊(duì)，使鉆探工程標(biāo)準(zhǔn)體系逐步成熟并完善。

截至目前，該所已經(jīng)累計(jì)制修訂并頒布鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，其中，《地質(zhì)巖心鉆探鉆具》(GB/T16950-2014)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)(鉆探行業(yè)唯一頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))，《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》(DZ/T 0227-2010)、《定向鉆探技術(shù)規(guī)程》(DZ/T 0054-2014)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng);通過(guò)地質(zhì)勘查分技術(shù)委員會(huì)審查并取得標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃批號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)6項(xiàng)，其中，《鉆探工程術(shù)語(yǔ)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、《氣舉反循環(huán)鉆探規(guī)程》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。