显示在地球深部的竞争力
--来自中国地质科学院勘探技术研究所的报告
(节选自2006年6月17日地质勘查导报)
...他们用定向钻进技术实现精确对接,在国内率先实现对接井采卤技术的突破,采卤量成倍提高,并让技术走出国门。
青藏铁路建设中,他们研制的旋挖钻头和钻具,解决了冻土层大口径桩基成孔的世界性难题。
他们研制成功了我国第一台水陆两栖履带式盐湖勘探钻机……
中国地质科学院勘探技术研究所,在"十五"期间完成科研与地质调查项目30项,捧回了国土资源部科技工作先进集体奖,再一次显示了他们在“地球深部的竞争力”。
飞针走线,还有个针折线断的时候,要在地下数千米深处的钻井内让钻头拐弯,与地下相距数百米的另一个钻井钻通对接,难度可想而知。"中国制造"的定向对接井技术做到了,并且走出国门,一炮打响
定向对接井技术,专家们称为螺杆钻定向钻探技术。它的好处非常多,比如说制碱工业,没有这项技术之前,人们要先钻探打孔,向地下灌水溶解碱矿。然后,把含碱水抽到地面后晒干,俗称晒碱。这一是成本高,再是严重污染环境。
定向对接井采卤技术,就是采用定向钻探技术与水平井钻井技术,使地面相距580米以内的两井或多井,在地下深数百米直至4000米以内的目的开采层处直接对接钻通,从而实现两井或多井连通采卤。这项新技术不受地表地貌限制,对接连通快,成本低,采矿率高,卤产量高,浓度高,质量好。另外,该技术控制矿体的面积大,可预留保安柱,对接连通层位准确,矿区管理简单,对地层环境污染小。因此,还可以运用到地下煤层气开采、地下煤炭气化及可溶性矿藏开采等方面。在水库大坝、矿山及特殊工程需要的岩心定向钻孔施工方面,用处也很大。
这项技术,在国内首次用在陕西榆林和湖北沙市,完成的两对近3000米深井对接井,成为我国同类工程中对接最深、难度最大的。
2005年,该所得到了土耳其对接井采碱钻井项目二期工程,共29对生产井,合同额6900万元人民币。今年"五一"长假期间,该所土耳其钻井工程项目部主任,也是所特种钻探技术研究中心主任向军文报喜:已对接成功四对井?quot;这为我们加快步伐走出去,提供了技术保障!"所长甘行平说。
攻克世界性施工难题,一为国家级科研团队使命所系,二为国家重大工程排忧解难,三为提升中国勘探技术的竞争力--青藏铁路冻土层钻探,"逼"出四种新型钻机、钻头和钻具,有的是国外同类产品无法相比的
2001年,世界上海拔最高的铁路--青藏铁路大规模施工开始。铁路经过最高点海拔达5072米,平均气温零下2摄氏度至零下6摄氏度,最低气温零下36摄氏度至零下45摄氏度。连续多年冻土段超过550公里,冻土厚度达到百米以上,被公认为一项世界性技术难题。
勘探技术研究所钻头研制中心的专家们,在青藏铁路立项之初就盯住了这个课题,进行了无数次调查和研究。2001年,钻头研制中心把研制的产品送到工地试用,几经改进,得到用户认可。这给青藏线指挥部最终确定基桩孔施工采用旋挖无循环钻进打下了良好的基础,也坚定了各路施工队伍的信心。
从2002年3月开始,该所研制的旋挖钻具陆续运抵青藏铁路线工地,到8月中旬达到了110台套。国外旋挖钻进的设备和工艺已经很成熟,但遇到像青藏高原这样的冻土层难题时也无法实施钻进。中国专家们凭着多年开发旋挖钻进技术和钻具的经验,制定出8套钻进工艺方法。他们发明了多种新型结构钻头,来对付硬岩石和冻土层,钻头寿命延长了1倍,效率提高了3倍。他们设计的筒式取心钻头与螺旋钻头、捞砂斗钻取相结合的工艺方法,在冻土或小卵石地层施工中,效率提高了5倍。他们设计的轻便、孔底转动阻力小的钻头,减轻了工人劳动强度,弥补了由于缺氧钻机动力下降,钻进效率低的问题。
钻头研制中心主任、教授级高级工程师童品正,他们总结了一套青藏铁路桩基旋挖钻进的施工工艺,研制了五个系列的产品以适应各种复杂地层,在青藏铁路基础工程施工中发挥了决定性作用,解决了这一高海拔地区冻土层大口径钻探成桩的世界性难题。这一结论,被写入了部级专家鉴定会鉴定报告。
还需要提一笔的是,钻头研制中心供应青藏铁路施工所用数千套钻头、钻具,大部分是国外同类产品在质量、价格上无法比拟的。仅钻头一项就可为国家节省外汇支出200万欧元,为用户节省钻具购置费600万元人民币。
一项前沿且略显神秘的研制--深水深孔海洋天然气水合物保真取样钻具诞生
2005年9月28日至10月4日,由该所主持研制的深水深孔海洋天然气水合物保真取样钻具,在天津市武清中信广场地热开发井中进行了保压钻进生产试验,取得圆满成功。
这项取样钻具的研制,是国家高技术发展计划(863计划)海洋资源开发技术重大专项研究课题。
钻具研制工作难度极大,目前世界上仅有少数国家能从事这一方向的研发工作。该所科技人员经过3年多的艰苦努力,先后研制成功了绳索打捞式保真取样钻具和投球提钻式保压取样钻具,双双取得国家专利。
专家组称,这项成果对国家实施的海洋天然气水合物钻探专项提供了重要技术支撑。
主持这项工作的是教授级高级工程师张永勤,45岁。他告诉记者,在沙漠钻探石油有一大难题,钻杆钻头一拔出来,沙子就塌下来把钻孔埋住了。他发明了物理探矿爆破孔钻探技术,用双壁钻杆配以适当的钻探技术,把问题解决了。
在矿产资源勘探开放的今天,国外投资者也进入我国进行风险勘探,对钻孔的效率的质量要求高,国内原有钻机很难满足这一要求。于是,一种轻便、高效的全液压钻机--"勘探者一号"YDX-3型全液压钻机,在不到的一年时间里,从勘探技术研究所诞生了。
这个钻机专门为固体矿藏地表取心作业而设计,适用于金刚石绳索取心、冲击回转、定向钻进、反循环连续取心(样)等多种高效钻探工艺方法。所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取心作业的效率及安全性大大增加。钻机制造成本不到国外同类钻机的一半,实现了替代进口。
甘行平所长和所党委书记傅秉锋,都是专家型领导。他们说,科研与制造是勘探技术研究所立所之本,从领导和科研人员创新意识和市场意识都很浓,所里也有一整套严格的有利于促进科研与开发的政策、规定。一个二百来号人的研究所,靠科研与开发,
2005年总收入破亿元。所里要进一步凸显在国家地质工作中的"勘查技术支撑体系"作用,在跟踪世界先进水平的同时,根据国家对钻掘技术的新要求,研究开发出更多的具有我国自主知识产权的新成果。还要为打造国内钻掘行业一流研究所继续努力。他们还透露,所里已与中国地质大学(北京)等单位建立了合作研发关系,正在抓紧组建中国地质调查局钻掘工程技术中心的工作……
"这一切,都是为了进一步提升我们在地球深部的竞争力!"两位所领导说。
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