我國地質(zhì)鉆探現(xiàn)狀和發(fā)展前景分析

黃鍵

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì) 河北邢臺 054001）

我國地質(zhì)鉆探現(xiàn)狀和發(fā)展前景分析

黃鍵

（河北省煤田地質(zhì)局第二地質(zhì)隊(duì) 河北邢臺 054001）

本文首先介紹了我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和我國地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備現(xiàn)狀，然后分析了我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展前景，最后探討了地質(zhì)鉆探工程發(fā)展前景。

地質(zhì)鉆探；現(xiàn)狀；發(fā)展前景

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)的高速發(fā)展、人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對地下礦產(chǎn)資源的消耗逐年增加，地下資源的滿足程度越來越低，對外的依賴度越來越高，礦產(chǎn)資源的供給和保障已成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。地下礦產(chǎn)資源是人類發(fā)展和生存的根本，隨著地球內(nèi)部已經(jīng)探明礦產(chǎn)資源的不斷開采和趨于枯竭，進(jìn)一步向未進(jìn)行地質(zhì)勘探及一些地下更深部實(shí)施地質(zhì)勘探找礦是為人類尋找更多礦產(chǎn)資源的必要手段。

1 我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前資源短缺的狀況嚴(yán)重的制約了我國的社會建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使地質(zhì)鉆探技術(shù)越來越多地受到了人們的重視，新技術(shù)的研發(fā)和新項(xiàng)目的開發(fā)，都能夠享有政府和地方的優(yōu)惠政策，令地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)相對繁榮的時(shí)期。

但是我國地質(zhì)勘探過程中應(yīng)用較為廣泛的鉆探技術(shù)，依舊沿用了20世紀(jì)80年代的設(shè)計(jì)，技術(shù)水平相對落后。液壓動(dòng)力鉆頭基本依靠進(jìn)口，最為先進(jìn)的鉆探技術(shù)方法—金剛石繩索鉆探取芯法也未能得到廣泛的普及，另外一些較為先進(jìn)的鉆探技術(shù)雖然已經(jīng)開始投入實(shí)際應(yīng)用階段，但是距大范圍的推廣還有一定的差距?？梢哉f，現(xiàn)階段我國的地質(zhì)工作雖然得到了國家和地方政府的鼎力支持，但是鉆探技術(shù)的發(fā)展仍舊相對緩慢，鉆探工作中由于地質(zhì)鉆探技術(shù)水平而導(dǎo)致的問題眾多，具體包括深孔鉆進(jìn)能力差、復(fù)雜地形鉆進(jìn)問題多、效率較低、鉆進(jìn)成本偏高等。因此，想要進(jìn)一步的提高我國地質(zhì)鉆探的技術(shù)水平，促進(jìn)我國地質(zhì)行業(yè)的快速發(fā)展，仍舊需要不斷加大地質(zhì)鉆探新技術(shù)研究與開發(fā)的力度，引進(jìn)國外先進(jìn)理論、縮短我國地質(zhì)鉆探技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)之間的差距，最終全面的推動(dòng)我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展。

2 我國地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備現(xiàn)狀

2.1 我國地質(zhì)技術(shù)裝備總體成新水平

我國地質(zhì)技術(shù)裝備在過去3年購置踴躍，成新率較高。在可統(tǒng)計(jì)的130家施工單位中，60～70%的主要地勘裝備是在近三年購置的；在可計(jì)算的71個(gè)施工單位中，國產(chǎn)設(shè)備平均成新率約為64%，進(jìn)口設(shè)備成新率約為70%。

2.2 國產(chǎn)地質(zhì)技術(shù)裝備仍是地勘施工的主力裝備

為滿足地質(zhì)勘查市場新的需求，深度更深、自動(dòng)化程度更高、能力更強(qiáng)的一系列新型號鉆探設(shè)備研制成功并投入市場。比如XY-6B、HXY-8B等機(jī)械傳動(dòng)巖心鉆機(jī)，滿足了大深度巖心鉆探施工要求；HCD-5、XD-5、HYDX-8B等全液壓巖心鉆機(jī)，在中深孔巖心鉆探施工中效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安裝搬運(yùn)簡便，部分替代進(jìn)口。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2008年國產(chǎn)全液壓巖心鉆機(jī)全球銷售量超過了150臺。

金剛石繩索取心鉆探工藝在我國已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，除深孔鉆探鉆桿存在可靠性問題外，應(yīng)用效果良好；液動(dòng)錘鉆進(jìn)或液動(dòng)錘+繩索取心鉆進(jìn)工藝在一些省局開始應(yīng)用，但還沒有得到大面積推廣；許多地勘單位有使用定向鉆進(jìn)工藝的迫切愿望，但由于缺少相關(guān)技術(shù)人員和器具，成熟應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的單位寥寥無幾；一些單位正在探索應(yīng)用空氣反循環(huán)等高效、節(jié)水鉆探工藝。

2.3 國外先進(jìn)地質(zhì)技術(shù)裝備有著較高的市場認(rèn)可度

國外先進(jìn)地質(zhì)技術(shù)裝備進(jìn)入我國地質(zhì)勘查市場，在多專業(yè)領(lǐng)域?yàn)槲覈刭|(zhì)勘查提供了高、精、尖技術(shù)裝備，市場保有進(jìn)口設(shè)備凈值約占到國產(chǎn)設(shè)備凈值的1/4。進(jìn)口鉆機(jī)大多數(shù)為全液壓動(dòng)力頭式，少數(shù)為日本產(chǎn)立軸式塔機(jī)一體式鉆機(jī)。在全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)中，以中深孔鉆機(jī)為主。品牌型號集中在寶長年公司的LF-70、LF-90型，阿特拉斯·科普柯公司的CS1000P6、CS-14型。這些設(shè)備以其優(yōu)良的機(jī)械性能和工藝適應(yīng)性在推動(dòng)鉆探設(shè)備的進(jìn)步方面起到了良好的示范作用，多數(shù)使用者反映該類鉆機(jī)在使用中表現(xiàn)出在鉆孔質(zhì)量、鉆進(jìn)效率等方面較立軸式鉆機(jī)具有優(yōu)勢。存在問題主要是購置價(jià)格昂貴，售后服務(wù)不及時(shí)且配件價(jià)格高。使用者普遍反映，與進(jìn)口設(shè)備配套引進(jìn)的鉆桿、鉆具的使用效果明顯優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)品，鉆桿的使用壽命同比國內(nèi)產(chǎn)品高2倍以上，繩索取心鉆具無論從巖心采取率還是可靠性均優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)品，但3倍以上的價(jià)格使得使用者難以接受。有些單位在中深孔鉆探施工中采取使用國產(chǎn)鉆桿+進(jìn)口鉆具的方式，以求保證施工質(zhì)量，降低耗材成本。

3 我國地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展前景

3.1 鉆探方法的發(fā)展

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)有鉆探方法的不足之處已不斷顯現(xiàn)出來。因此，發(fā)展高效的鉆探技術(shù)已經(jīng)成為我國地質(zhì)鉆探發(fā)展的重要方向。其中，金剛石繩索鉆探取芯法需要得到更廣泛的普及，而適用于不同地層和使用條件的勘探技術(shù)也有待進(jìn)一步的發(fā)展。

3.2 鉆探設(shè)備的發(fā)展

目前我國鉆探技術(shù)在設(shè)備研發(fā)領(lǐng)域已取得了一定的進(jìn)展，在鉆頭、鉆具以及鉆機(jī)的研發(fā)上有了長足的進(jìn)步，但是在大型設(shè)備、節(jié)能設(shè)備以及自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)方面，還有待加強(qiáng)。而在對設(shè)備進(jìn)行研發(fā)的同時(shí)，也要注意將設(shè)備的性能與應(yīng)用方向緊密的結(jié)合，研發(fā)出適用于不同領(lǐng)域的地質(zhì)鉆探設(shè)備。

3.3 地質(zhì)鉆探技術(shù)的發(fā)展方向

在傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆方面，地質(zhì)鉆探領(lǐng)域需要加大對緊缺的礦產(chǎn)和能源鉆探技術(shù)的開發(fā)力度，勘探領(lǐng)域要不斷向著自然條件差、勘測程度低的西部地區(qū)推進(jìn)。在巖土鉆掘方面，我國將長期處于基礎(chǔ)建設(shè)的開發(fā)階段，因此地質(zhì)鉆探技術(shù)需要與工程建設(shè)更加緊密的結(jié)合，才能夠滿足我國社會發(fā)展的需要。

另外，在對海洋的開發(fā)方面，地質(zhì)鉆探技術(shù)需要成為我國探索深海礦藏的一把利器，幫助我國進(jìn)一步的探明深海礦產(chǎn)資源儲量，并為科學(xué)研究的提供充足的依據(jù)。

最后，地質(zhì)鉆探技術(shù)也是加強(qiáng)西部地區(qū)建設(shè)不可缺少的條件之一，由于我國西部的氣候相對嚴(yán)酷，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，因此，只有擁有了先進(jìn)的地質(zhì)鉆探技術(shù)，才能更好的探明西部資源的存儲狀況，并為西部的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供幫助。

4 地質(zhì)鉆探工程發(fā)展前景

4.1 新領(lǐng)域、新業(yè)態(tài)的“非常規(guī)”鉆探技術(shù)需求將進(jìn)一步加大

地質(zhì)巖心鉆探工作量經(jīng)過近幾年的快速增長，至2012年達(dá)到頂峰。自2013年開始快速回落，而且回落的速度要快于前幾年的增長速度，還可能進(jìn)一步回落，地質(zhì)巖心鉆探產(chǎn)能將嚴(yán)重過剩。然而，地質(zhì)巖心鉆探之外的新領(lǐng)域、新業(yè)態(tài)的大量“非常規(guī)”鉆探工作量則市場廣闊。如前面提到的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、地下水污染調(diào)查、農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查、地球化學(xué)勘查等工作促進(jìn)了淺層取樣鉆探工作量恢復(fù)性增長；中低溫深部地?zé)豳Y源、干熱巖資源、淺層地溫能的開發(fā)利用增長迅速，從2015年的2000萬t標(biāo)煤到2020年的5000萬t標(biāo)煤，將會運(yùn)用大量的鉆探工程；政府對地質(zhì)災(zāi)害治理的投資不斷增多，離不開鉆探技術(shù)的支撐；不斷增加的非常規(guī)能源勘查工作，也是地質(zhì)鉆探工作迅速增長的新的應(yīng)用領(lǐng)域。

4.2 地質(zhì)鉆探行業(yè)新情況、新變化，亟需先進(jìn)鉆探技術(shù)和裝備的支撐

隨著我國重要礦產(chǎn)勘查工作向西部新區(qū)轉(zhuǎn)移以及非常規(guī)能源勘查工作的開展，現(xiàn)有的鉆探技術(shù)方法已不能較好地滿足野外施工需要。萬米科學(xué)鉆探、深部干熱巖鉆探面臨安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、工期等方面的挑戰(zhàn)，需要先進(jìn)鉆探技術(shù)裝備應(yīng)對；以受控定向鉆進(jìn)技術(shù)為依托的對接井、水平井技術(shù)需求越來越廣泛；海洋地質(zhì)鉆探、極地鉆探、地外天體取樣以及深部高地應(yīng)力巖石取樣、海洋水合物保壓取樣等方向的科技創(chuàng)新還在路上；綠色勘探和安全要求，倒逼鉆探裝備、泥漿材料生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)改造和升級；“互聯(lián)網(wǎng)+”及“工業(yè)4.0”風(fēng)頭正勁，每個(gè)行業(yè)都希望抓住機(jī)遇，搭順風(fēng)車。

對鉆探裝備制造行業(yè)而言也不能無所作為，大批量的鉆桿產(chǎn)品制造自動(dòng)化，高性能、高價(jià)值鉆探設(shè)備定制化的趨勢已經(jīng)出現(xiàn)。新的需求還包括鉆孔水力采礦、地下儲氣工程、鉆孔快速救援等，均需要鉆探工程技術(shù)支撐。這些地質(zhì)鉆探行業(yè)新情況、新變化，將給鉆探裝備制造、技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

4.3 環(huán)保理念要貫穿于鉆探工程的始終

以“生態(tài)保護(hù)”為核心的大量自然保護(hù)區(qū)的建立，迅速增長的地?zé)豳Y源及非常規(guī)能源的開發(fā)利用，無不體現(xiàn)出國家對環(huán)境保護(hù)的重視。自然保護(hù)區(qū)的建立壓縮了地質(zhì)勘查工作空間，生態(tài)文明和找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)都是國家戰(zhàn)略，做到既要保護(hù)生態(tài)環(huán)境又要提高資源保障能力，必須要走綠色勘查之路。今后的鉆探工程，無論是在自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行的地質(zhì)巖心鉆探，還是在城市開展的建筑施工鉆探，都要始終堅(jiān)持環(huán)保的理念，適應(yīng)“新常態(tài)”下的環(huán)境保護(hù)、綠色低碳的需求。如生態(tài)脆弱區(qū)鉆探，往往需要恢復(fù)植被，必須修建棧道和高架鉆場，國外甚至是直升飛機(jī)搬遷鉆探設(shè)備物資，因此應(yīng)采用輕便鉆機(jī)、鋁合金鉆機(jī)、鋁合金鉆桿等輕便鉆探裝備，使用環(huán)保沖洗介質(zhì)，設(shè)計(jì)多分支孔等，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞；在城市進(jìn)行鉆探施工中，要降低噪聲、減少粉塵等。

5 結(jié)語

加強(qiáng)地質(zhì)工作，保證礦產(chǎn)資源的供給是我國當(dāng)前及今后經(jīng)濟(jì)建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。鉆探工程是礦產(chǎn)勘查的重要技術(shù)方法之一，是能夠直接從地下巖層獲取實(shí)物樣品的唯一手段，只有拿到實(shí)物樣品才能驗(yàn)證礦藏的存在，只有通過大量的鉆探工作量才能獲得可信的儲量。要實(shí)現(xiàn)攻深找盲和特殊景觀地區(qū)的找礦突破，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)找礦突破戰(zhàn)略目標(biāo)，不僅要在找礦理論上有所突破，鉆探工藝方法及鉆探技術(shù)裝備的突破更是關(guān)鍵。

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1004-7344（2016）24-0192-02

2016-8-12