钻探工程技术体系与钻探技术现代化

604 编辑：中冶有色技术网来源：朱刚

2024-03-04 15:22:20

摘要：随着社会进步和科学技术事业的发展，地质工程学科逐步扩大了应用领域，除了在地质找矿中继续发挥着重要作用外，还延伸到工程建设各个领域。本文作者通过多年工作经验，就工程学科现代化发展方向的时候，不能不对科学、技术、工程活动的本质进行了一些研究。仅供参考。

关键词：钻探技术，探矿工程，资源勘查，工业化

中图分类号： P634 文献标识码： A 文章编号：

1 工程活动在人类社会活动中的地位

科学、技术和工程是3个不同的对象，3种不同的社会活动，它们有本质的区别，同时也有密切的联系。科学活动是以发现为核心的活动，技术活动是以发明为核心的活动，工程活动是以建造为核心的活动。科学活动成果的主要形式是科学概念、科学定律、科学理论，是论文和著作,技术活动成果的主要形式是发明专利、技术诀窍、图纸、配方，当然也可以是技术文献和论文,而工程活动成果的主要形式是物质产品、物质设施。“科学活动的主角是科学家，“技术活动的主角是发明家，“工程活动的主角是企业家、工程师和工人。科学的对象是带有一定普遍性和可重复性的“规律，技术的对象是带有一定普遍性和可重复性的“方法，而任何工程项目都是一次性、个体性的项目。三者各有独特的本性，各有特殊的、不能被其他活动所取代的社会地位和作用。强调科学、技术、工程有本质的区别，绝不意味着否认它们之间有密切的联系，相反，科学、技术、工程三者是人类社会活动的统一体。在社会实践中人们往往混淆了这些活动的特征，或者用一种活动代替另一种活动，或者突出强调了某一种活动而有意无意地贬低了另一种活动。例如人们在讲科学技术的时候，往往突出了科学而忽视了技术，在讲工程技术的时候又只注意到技术而忽视了工程。

2 钻探工程技术体系

尽管钻探工程技术在不同的应用领域采用的具体技术方法不同，但是基本的技术体系都是由钻探对象、钻探设备和钻探工具、钻探工艺方法组成的，

如图所示

按技术特征钻探工程可划分为十大钻探技术体系(表1)：

(1)科学钻探技术体系,

(2)石油天然气钻进技术体系,

(3)固体矿产地质岩心钻探技术体系,

(4)水文水井钻进技术体系,

(5)工程地质勘察钻探技术体系,

(6)基础工程施工钻进技术体系,

2)科学钻探技术体系

(1)地层——钻遇地层广泛：沉积岩、火山岩、变质岩均能遇到，但以坚硬、破碎、复杂的结晶岩为主(与地质岩心钻探钻遇地层相近),海洋科学钻一般在洋壳中进行，但逐步向地幔层进人。

(2)钻井——深度最大，一般在数千米以上，甚至达到万米以上，环境科学钻探也可能浅一些，一般开孔时达到500～700mm，终孔在160～220mm,海洋科学钻口径还要大。

(3)工艺方法——采用地质岩心钻探取心技术和石油钻井工艺两者相结合的工艺方法，称为组合式钻探技术。

3)基础工程施工鉆进技术体系

(1)地层—— 以第四纪地层为主，极少量嵌岩至风化壳，有时会钻遇卵砾石地层。

(2)钻井——很浅，一般仅几十米,桩基础孔口径很大(0．5---2m甚至更大)。

(3)工艺方法——分干式与湿式方法，干式采用旋挖或抓取的取土工艺，湿式靠泥浆正、反循环携带岩土。

(4)钻进系统——干式钻头有螺旋钻、筒装钻、抓斗等，湿式钻头一般为拼装牙轮或滚刀，切削具多为硬质合金,

3 钻探技术现代化是当务之急

由于地质工作体制发生重大变化，一段时间以来我国矿产地质勘查工作出现较大滑坡，影响最大的是勘查技术，尤其以钻探技术最为严重。当前，我国已进入矿产资源消费高增长时期，重要矿产资源供需矛盾日益突出，对外依存度迅速提高，供应不足已成为制约经济可持续发展的重大瓶颈之一，钻探技术与装备的落后则极大地影响了矿产资源勘查的进度和效果。近来随着国外勘查商强势进入我国，引人大量先进装备和技术，对原来地勘单位的探矿队伍和工厂造成强烈冲击。改造队伍、改变机制、开发新技术新装备，使我国钻探工业尽快赶上世界先进水平已成当务之急。中国正在步人经济发展的快车道，在我国有一批行业(如铁路、钢铁、机床、石油钻井)通过技术改造，已经大大缩小了与世界先进水平的差距，但是地质钻探行业的落后面貌尚无大的改观。原因很多，关键问题是钻探技术的重要性没有引起有关决策者的认识，钻探工作者对自身的责任也缺乏认识，对自身的能力也缺乏自信。

4 钻探工业现代化的几个关键问题

我国钻探工业现代化之路有一系列亟待解决的问题，其中关键的影响全局的重大问题有：

(1)战略与决策问题首先是国家的作用。有人认为市场经济下工程技术进步单纯靠市场、靠竞争就能发展起来，钻探技术研究没有必要国家投资，从事这方面研究的科研单位全部轰赶到市场就行，于是积极加入转企的行列。科研院所转企是国家科技体制改革的方向之一，对于市场前景好，条件具备的研究院所应当向这个方向积极努力发展，但是对于服务于整体上尚没有形成市场机制的地质工作的钻探工程来讲，目前不具备这样的条件，或者更准确地说不完全具备条件。为什么市场条件更好的矿产资源研究单位不转企而进入创新体系，同样的从事物探和分析测试的勘查技术研究单位也不转企，唯独只将钻探技术研究所列入转企行列?这充分反映了上层决策的偏颇。实践结果也表明单纯靠市场，严重影响了钻探技术的现代化发展，反过来给地质调查和矿产资源勘查工作拖了后腿。

(2)顶尖科技创新人才和野外施工现场技术人

1)钻探工艺技术水平要与世界先进水平看齐采用世界主流施工技术占大多数(如地质岩心钻探体系中金刚石、绳索取心比率达70 以上)，有大量独立开发的新技术(如液动锤)。

2)装备水平具有很强的国际竞争能力衡量指标有技术性能参数、故障率(无故障工作时间)、使用寿命、操纵性能、安全性、运移性等,设计理念的现代化，主传动系统液压化，控制系统电液化和智能化,产品可大量出口。

5 地质岩心钻探技术近期发展方向探讨

钻探技术发展方向是个很大的题目，这里只发表个人对近期应该关注的几个方向的看法。

(1)深部资源勘探用新型钻探技术与装备(液压化、智能化),

(2)绳索取心技术(钻杆、钻具)的提高和推广应用,

(3)贯通式空气潜孔锤取心钻探技术完善与推广,

(4)深孔定向钻探技术(小直径螺杆马达、高精度测斜仪器)的研究,

(5)小直径(H、N级口径)的井底信号传输技术和自动导向钻进技术,

(6)小直径膨胀套管技术研究,

(7)钻探标准化的改进与实施。钻探技术是由工艺方法和装备共同构成的，其中装备是硬件，是新技术的物质载体，具有十分重要的作用。谈到钻探工程技术的现代化不能不对钻探装备的现代化提出一些看法。当前在钻探装备应该关注以下几个方面：

(1)首先是装备设计理念的现代化，要引进工业设计的理念(工业产品造型设计、结构与功能、结构与材料、外形与工艺、视觉传达设计、环境设计、人机工程等),

(2)在新方案、新工艺、新结构、新材料方面要敢于向世界先进水平冲击,

(3)应大幅度提高装备自动化、智能化水平,

(4)应广泛吸取各行各业的先进技术，如材料、汽车、工程机械等。

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