2016年探礦工程十大新聞

由《探礦工程》雜志編輯部發(fā)起、業(yè)界廣泛推薦，經(jīng)業(yè)內(nèi)專家學(xué)者投票推舉產(chǎn)生的2016年探礦工程十大新聞如下。

1、祁連山凍土天然氣水合物試采工程成功進(jìn)行了開采試驗(yàn)

由中國地質(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所承擔(dān)的我國祁連山凍土天然氣水合物試采技術(shù)與工程2016年完成了三井地下水合物層水平定向?qū)邮┕ぃ⒊晒M(jìn)行了開采試驗(yàn)。該項(xiàng)凍土層水平定向?qū)泳┕ぜ伴_采試驗(yàn)施工工程是國內(nèi)外首次在高寒、高海拔小曲率半徑進(jìn)行三井地下水平對接并進(jìn)行凍土天然氣水合物開采試驗(yàn)的工程。項(xiàng)目組利用“慧磁”中靶定向?qū)蛹夹g(shù)在只有310 m距離的兩井之間實(shí)現(xiàn)地下340 m準(zhǔn)確對接，水平定向?qū)泳竭_(dá)目標(biāo)點(diǎn)的位置差僅有20 cm。

由于采用水平定向?qū)鱼@進(jìn)技術(shù)使得水合物層在地下連通，大大提高了凍土天然氣水合物的開采效率，連續(xù)試采排空試燃23天，開采氣量1078 m3。達(dá)到了降壓及加熱開采的目的。利用水平定向?qū)泳@進(jìn)技術(shù)水合物層地下大面積連通，增加水合物釋放自由度，提高開采效率和經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義，在國內(nèi)外屬于首次。

2、松科二井四開順利完井，井深達(dá)5922.58 m，2016年度取得豐碩成果

2016年11月25日，由中國地質(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所承擔(dān)的松遼盆地科學(xué)鉆探“松科二井”井深達(dá)5922.58 m，四開?216 mm取心進(jìn)尺1380.34 m，獲取巖心1285.13 m，采取率95.23%。超額完成年度設(shè)計(jì)深度5800 m的任務(wù)目標(biāo)，同時(shí)完成了高溫井段的測井、錄井、固井工作，四開已順利完井。

“松科二井”四開于2016年3月30日開鉆，6月19日超越我國大陸“科鉆一井”(CCSD-1)工程5158 m的終孔深度，成為亞洲科學(xué)鉆探工程第一深度，也是自國際大陸科學(xué)鉆探計(jì)劃組織(ICDP)成立以來，全世界最深的大陸科學(xué)鉆探工程?！八煽贫彼拈_鉆井工程，繼續(xù)沿襲長鉆程取心鉆進(jìn)，在?216 mm井段實(shí)現(xiàn)了“同徑取心、一徑完鉆”，并在三筒聯(lián)裝的基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)大成果，創(chuàng)造了四筒聯(lián)裝單回次取心鉆進(jìn)超過40 m的世界紀(jì)錄。

此外，2016年度取得的成果還有：研制完成?178 mm常規(guī)渦輪鉆具、?108 mm投入式繩取渦輪鉆、?194 mm中空繩取渦輪鉆，渦輪鉆取心實(shí)驗(yàn)獲得初步成果；開展了大口徑繩索取心鉆具的研制及應(yīng)用研究；在抗高溫鉆井液體系研究及應(yīng)用方面，四開采用了抗210℃鉆井液體系，順利完成了全部的鉆進(jìn)、測井施工，未發(fā)生因鉆井液問題導(dǎo)致的井下復(fù)雜情況；高溫高壓隨鉆測溫技術(shù)進(jìn)展順利，獲得了鉆進(jìn)時(shí)全回次的鉆井液循環(huán)溫度曲線，有效地指導(dǎo)了抗高溫螺桿馬達(dá)及鉆井液體系的應(yīng)用，也為高溫固井提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

吉林大學(xué)自主設(shè)計(jì)的“地殼一號(hào)”萬米鉆機(jī)也在“松科二井”5900多米井深的試驗(yàn)中驗(yàn)證了其性能的可靠性?！暗貧ひ惶?hào)”鉆機(jī)擁有一套自動(dòng)化鉆井裝置——自動(dòng)擺排管裝置、自動(dòng)擰卸裝置、自動(dòng)錨道裝置等，還有國內(nèi)最大一臺(tái)全液壓頂驅(qū)裝置，在國內(nèi)超深鉆機(jī)方面處于領(lǐng)先的地位。

3、南黃海大陸架科學(xué)鉆探全取心第一深井CSDP-2井順利終孔

山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院承擔(dān)施工的南黃海大陸架科學(xué)鉆探CSDP-2孔順利竣工。CSDP-2孔于2015年3月29日正式開鉆，于2016年9月13日結(jié)束，歷時(shí)530余天，終孔孔徑98 mm，孔深2843.18 m，全孔巖心采取率97.7%。

CSDP-2鉆孔是我國南黃海中部隆起全取心鉆探第一孔，不僅在地質(zhì)上首次揭示了南黃海中古生界碳酸鹽中油氣的存在的多項(xiàng)成果，在海洋鉆探施工方面還獲得了海洋地球科學(xué)鉆探全取心孔深世界之最的記錄。另外，自主研發(fā)的多功能海洋鉆探平臺(tái)，使鉆探成本降為同功能石油鉆探平臺(tái)的1/10。多項(xiàng)新取心技術(shù)在鉆探施工上的應(yīng)用，使取心率遠(yuǎn)超同行業(yè)水平。

4、第四屆探礦工程學(xué)術(shù)研討會(huì)在成都隆重召開

主題為“環(huán)境·生態(tài)·資源——探礦工程服務(wù)民生新戰(zhàn)場”的第四屆探礦工程學(xué)術(shù)研討會(huì)2016年10月15～18日在四川成都舉行。

來自全國地勘、有色、冶金、煤炭等系統(tǒng)的280余位代表參加了會(huì)議，會(huì)議規(guī)模盛大。

我國地質(zhì)工作的重點(diǎn)正在進(jìn)行戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移，鉆探技術(shù)(巖土鉆掘技術(shù))的服務(wù)領(lǐng)域也在隨之發(fā)生變化，從地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的主戰(zhàn)場逐漸轉(zhuǎn)向服務(wù)民生的新戰(zhàn)場，地質(zhì)災(zāi)害治理和環(huán)境保護(hù)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、土壤和礦山生態(tài)恢復(fù)、非常規(guī)能源的勘采等領(lǐng)域，探礦工程技術(shù)將發(fā)揮不可或缺的重要作用。本屆研討會(huì)梳理了以往在這些領(lǐng)域所取得的成果和經(jīng)驗(yàn)，找出了存在的問題，探討了下一步需要研究和攻關(guān)的課題，對于整個(gè)行業(yè)適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變、在困境中謀求新的發(fā)展機(jī)遇有著積極的意義。

5、國內(nèi)首次大口徑鉆孔救生成功,鉆探技術(shù)顯神威

2016年1月29日22時(shí)48分，在山東平邑“12·25”石膏礦坍塌事故發(fā)生36天后，被困井下的4名礦工，通過大直徑救援鉆孔成功獲救。這是我國大口徑鉆孔救援成功的首例、也是世界上的第三例，創(chuàng)造了礦山事故救援的范例，在礦山救援史上具有里程碑意義。

國內(nèi)礦山救援成功案例幾乎都采用了井下救援的巷道掘進(jìn)方式，但在平邑石膏礦坍塌事故救援現(xiàn)場，大口徑鉆機(jī)打孔救援方案成為唯一可行的辦法。在大口徑鉆機(jī)開鉆之前，救援人員先打通小口徑的“保命孔”，向井下投放食物和飲水。

大口徑鉆機(jī)打孔救援方式在國內(nèi)還沒有成功先例，全球范圍內(nèi)也只在美國賓夕法尼亞州魁溪煤礦礦難和智利圣何塞銅礦礦難上成功過。為確保萬無一失，救援指揮部調(diào)集了3臺(tái)施工口徑超過700 mm的鉆機(jī)投入作業(yè)，24 h不間斷施工。事故礦區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件給大口徑救援孔的施工帶來了極大的困難。從地表至井下巷道頂板220 m，灰?guī)r層、砂巖層、石膏層和石灰?guī)r交替出現(xiàn)，坍塌造成地質(zhì)不均多次導(dǎo)致鉆頭打偏，鉆孔過程中頻繁掉落的石塊也經(jīng)?？ㄗ°@頭。鉆孔過程經(jīng)過“一波三折”，最終順利貫通。此次搶險(xiǎn)救援，地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)揮了特殊的優(yōu)勢，為搶救被困人員起到了關(guān)鍵性的作用。

此外，2016年7月4日23時(shí)，河南省煤田地質(zhì)局豫中地質(zhì)勘察工程公司在山西沁水中村煤業(yè)公司“7.2”透水事故救援中，精心組織，制定了科學(xué)的施工方案，采用空氣正循環(huán)鉆井工藝，快速完成了直徑215.9 mm、井深114 m的生命通道，為成功營救被困礦工贏得了寶貴的時(shí)間，最后，被困井下120多個(gè)小時(shí)的8名礦工成功獲救。

6、青海省共和縣恰卜恰鎮(zhèn)干熱巖資源勘查GR1井施工取得進(jìn)展

由青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院組織實(shí)施、山東省魯北地質(zhì)工程勘察院負(fù)責(zé)施工的青海省共和縣恰卜恰鎮(zhèn)干熱巖資源勘查GR1號(hào)井鉆探施工項(xiàng)目，設(shè)計(jì)孔深4000 m，于2016年11月上旬進(jìn)行了井底測溫，在孔深3600 m時(shí)溫度達(dá)204℃，2016年底已鉆至孔深3705 m。

該鉆孔是目前國內(nèi)深度最深、溫度最高的干熱巖鉆井，施工過程中，在鉆具組合、高溫泥漿及高溫泥漿堵漏、超高溫測井技術(shù)、高溫防噴技術(shù)方面分別做了相關(guān)研究。采用了高溫螺桿復(fù)合鉆進(jìn)工藝及復(fù)合鉆進(jìn)取心工藝，大大提高了鉆效和巖心采取率，在鉆進(jìn)取心過程中使用了新型渦輪鉆具，取得了較好的效果，為今后施工同類干熱巖項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)并做了相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備。

7、第32次南極科學(xué)考察隊(duì)在昆侖站冰芯房鉆取出一支長3.55 m的深冰芯

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2016年1月5日，中國第32次南極科學(xué)考察隊(duì)昆侖隊(duì)在昆侖站的冰芯房鉆取出一支長3.55 m的深冰芯，這是本次考察隊(duì)鉆取出的第一支深冰芯。中國南極深冰芯科學(xué)鉆探是國際上第一個(gè)在Dome A地區(qū)開展的深冰芯鉆探項(xiàng)目，Dome A地區(qū)是目前已知地球上溫度最低、年降雪積累率最小的地方，成為國際科學(xué)家公認(rèn)的最有可能獲取達(dá)百萬年尺度古老冰芯的希望之地。深冰芯記錄的古氣候環(huán)境信息是研究地球系統(tǒng)氣候變化機(jī)制的基礎(chǔ)，而地球氣候系統(tǒng)自然變化規(guī)律的探尋是評(píng)估人類活動(dòng)對地球氣候系統(tǒng)影響程度的基本前提。目前，我國已經(jīng)在昆侖站鉆取了650多米深冰芯，這不僅刷新了我國深冰芯鉆探記錄，同時(shí)使我國鉆探人員積累了豐富的冰芯鉆探經(jīng)驗(yàn)。深冰芯樣品將被妥善運(yùn)回國內(nèi)進(jìn)行物理化學(xué)分析，進(jìn)而開展100多萬年時(shí)間尺度內(nèi)的全球變化研究，針對古氣候研究前沿課題進(jìn)行攻關(guān)研究。

8、膨脹套管技術(shù)在頁巖氣井和大斜度孔中成功應(yīng)用

2016年6月24日，由中國地質(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所自主研發(fā)的鉆孔“支架”修復(fù)技術(shù)——“膨脹套管護(hù)壁技術(shù)”在廣西柳州地區(qū)頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井工程雒容1井1470 m孔深處成功護(hù)壁。廣西柳州地區(qū)頁巖氣地質(zhì)調(diào)查井工程雒容1井在鉆至1470 m處白云巖與泥巖過渡處，發(fā)生了嚴(yán)重縮徑坍塌孔內(nèi)事故，在調(diào)整泥漿未取得效果后采用水泥封堵處理，共7次注入水泥均未取得較好效果，3個(gè)月無法正常作業(yè)。最后采用膨脹波紋管護(hù)壁技術(shù)，僅用了6天即成功對該縮徑坍塌孔段進(jìn)行了護(hù)壁，避免了鉆孔的報(bào)廢。

本次施工是膨脹套管護(hù)壁技術(shù)在頁巖氣井孔的首次應(yīng)用，驗(yàn)證了膨脹套管護(hù)壁技術(shù)在解決不同類型井孔的復(fù)雜孔內(nèi)事故的高效性和可靠性，標(biāo)志著該技術(shù)正式進(jìn)軍頁巖氣鉆探領(lǐng)域。

此后，膨脹波紋管護(hù)壁技術(shù)又在山東西嶺礦區(qū)ZK92-7號(hào)鉆孔護(hù)壁中應(yīng)用成功。ZK92-7號(hào)鉆孔設(shè)計(jì)孔深1600 m，設(shè)計(jì)終孔口徑75 cm，設(shè)計(jì)孔斜13°，實(shí)測孔斜20°。該孔在施工到1217.1 m處遇到近2 m長的風(fēng)化破碎巖段，并伴隨有嚴(yán)重的涌水，繼續(xù)施工至1293 m，孔內(nèi)的掉塊涌水現(xiàn)象加劇，無法正常施工。采用膨脹套管護(hù)壁技術(shù)成功對該事故段位進(jìn)行了封堵，恢復(fù)了正常鉆進(jìn)作業(yè)。

至此，由勘探技術(shù)所自主研發(fā)的膨脹波紋管護(hù)壁技術(shù)已成功攻克了地質(zhì)鉆探超深井護(hù)壁、長距離連續(xù)護(hù)壁、頁巖氣井護(hù)壁、大斜度鉆孔護(hù)壁等關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)的全面應(yīng)用也為我國的地質(zhì)鉆探事故處理提供了更加可靠的技術(shù)保障。

9、大直徑組合式加重管繩索密閉取心鉆具在頁巖氣勘探鉆進(jìn)中獲得成功

由安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)探礦工程技術(shù)研究所研制的大直徑組合式加重管繩索密閉取心鉆具，在安徽省頁巖氣開發(fā)有限公司所屬的浙江省臨安頁巖氣勘探區(qū)塊LC01井中進(jìn)行試驗(yàn)，一舉獲得成功，該孔于2016年1月30日終孔，終孔深度2328.18 m，創(chuàng)?152 mm口徑繩索密閉取心鉆探最深紀(jì)錄。

該鉆具是將?114 mm普通繩索取心鉆桿連接?150 mm加重管及鉆具和?152 mm特殊鉆頭的組合方式，同時(shí)將繩索取心內(nèi)管總成設(shè)計(jì)為密閉取心結(jié)構(gòu)，解決了大直徑繩索取心孔底加壓和頁巖氣不提鉆密閉取心保氣、防污染技術(shù)難題。該組合鉆具不僅具有孔底加壓、繩索密閉取心功能，而且具有鉆具工作穩(wěn)定、保直防斜、鉆孔環(huán)空間隙大、沖洗液上返阻力小等特點(diǎn)，完全滿足頁巖氣勘探鉆探技術(shù)要求。本技術(shù)已獲得國家專利。

LC01井采用北京探礦工程研究所研制的TDQ-3000型變頻永磁電動(dòng)直驅(qū)式頂驅(qū)鉆機(jī)施工，在頁巖地層中鉆進(jìn)最高時(shí)效達(dá)3.2 m，平均時(shí)效1.0 m，繩索密閉取心成功率達(dá)100%，密閉取心成本僅為石油鉆井密閉成本的10%，鉆孔孔斜率與同一區(qū)塊采用常規(guī)繩索取心鉆進(jìn)的鉆孔相比由1.1°/100 m降低至0.2°/100 m，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，為大直徑深孔繩索密閉取心鉆探(井)技術(shù)的拓展起到了很好的指導(dǎo)和啟示作用。另外，安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)承擔(dān)的“頁巖氣勘探鉆探關(guān)鍵技術(shù)方法研究”項(xiàng)目已被安徽省列入省重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃。

10、覆蓋層鉆探新方法——空氣潛孔錘取心跟管鉆進(jìn)技術(shù)研發(fā)成功

覆蓋層是指覆蓋在基巖之上各種成因的松散堆積物和沉積物，采用常規(guī)的回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn)方法鉆進(jìn)，普遍存在鉆進(jìn)效率較低、巖心采取質(zhì)量較差等問題，不僅影響地質(zhì)勘查進(jìn)度，還影響地質(zhì)勘查的客觀評(píng)價(jià)。長期以來，業(yè)界從各種泥漿護(hù)壁工藝入手，期待解決孔壁垮塌和取心難題，但收效甚微。

中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所針對覆蓋層鉆孔易垮塌、巖心松散易被泥漿沖失和鉆孔漏失等鉆進(jìn)技術(shù)難題，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，從保護(hù)孔壁和保護(hù)巖心入手，采用空氣鉆進(jìn)原理，將常規(guī)的回轉(zhuǎn)取心鉆進(jìn)方法與潛孔錘跟管鉆進(jìn)優(yōu)化組合，形成了一種有效的覆蓋層鉆探新方法——空氣潛孔錘取心跟管鉆進(jìn)技術(shù)，既有效提高了鉆探效率，又大大提高了取心質(zhì)量。

該方法采用空氣作為沖洗和冷卻介質(zhì)，不需要液態(tài)介質(zhì)(泥漿)，對地層穩(wěn)定性無影響，不會(huì)產(chǎn)生滲漏污染地層和地表，并且施工場地占地面積較小，鉆孔施工周期短，對地表植被影響較小，地表植被容易恢復(fù)，是一種環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、高效、成本合理、實(shí)施更容易的鉆進(jìn)方法，為“綠色鉆探”的淺層鉆探提供了有效的技術(shù)支撐。

(來源：探礦工程(巖土鉆掘工程) 2017(1))