中国钻探技术发展研究综述

中国钻探技术发展研究综述

黄永明

2012年5月9日，“海洋石油981”在南海海域正式开钻，是中国石油公司首次独立进行深水油气的勘探，标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。最初国家决定完全自主设计建造，包括初步设计，由于深海钻探装备设计基础与发达国家仍有相当的差距，而且南海开发形势紧迫，所以退而求其次，由国外设计，这也是一个吸收学习的过程，积蓄力量，不久应该可以实现真正的完全自主知识产权的深海钻探装备的设计与建造，逐步缩短与海洋能源开发强国的差距，为中国海洋能源战略铺路。

一、当代中国钻探技术发展历程

古代钻井技术的发展为我国当代钻探技术发展提供坚实的基础。我国古代钻井技术就已经相当成熟，逐渐形成了一整套具有中国特色的深钻井工艺技术。除了盐井之外，天然气开采技术也得到了极大的发展，1855年，钻成了一口最大的天然气井——磨子井。

20世纪初，长年公司开发了立轴式给进“UG”型金刚石钻机，此钻机以具有现代钻机

的雏形，并在1947年开始引进中国。二战后，工业发达国家钻探工业得到了极大发展，已经用新型水压给进钻进代替了蒸汽驱动钻机，并发明了用粉末冶重技术烧结制成的“铸镶”天然金刚石表镶、孕镶钻头，并在1947年引入，开始了中国的钻探历史。

中国和苏联的合作，对我国钻探起了很大作用。当时主要是引进和仿制手把钻机，比如前苏联的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把钻机，后期引进了BW100/30、BW200/400型泥浆泵和四脚金属钻塔，钻探技术得到了不断提高。

1954年12月，国务院责成地质部（1952年成立）从1955年起承担石油普查任务。1956年3月3日至6月22日，我国第一口定向双筒井钻成。

1963年研制成功的第一颗人造金刚石，开启了中国人造金刚石钻进的篇章，并在1998年生产量达到4-5亿克拉，居世界首位，成为人造金刚石大国。

“七五”期间，金刚石钻探技术、冲击回转钻探、受控定向钻探、气举、泵吸、潜空锤等各种反循环钻探和多工艺空气钻探、反循环中心连续取样、绳索取芯及绳索取芯冲击回转技术、电镀金刚石钻头制造工艺、小口径螺杆钻、射流式冲击回转钻具、不提钻钻头装置、改进膨胀润土等技术都取得了巨大成效。

2000年以后，钻探技术在原有基础上，积极思考科学钻探的发展和未来，并将地球科学的研究领域延伸到了地球深部、海洋底部、冰川、冰层冻土层等，同时扩大了地质学的范畴，形成了全新的、多学科多工种东层次的地球科学。

二、新形势下钻探发展领域和趋势

钻探技术的研究、提高和进展既是专业领域进展的结果，也是各学科进展的共同成果。从经改进、能深入了解地下情况的地震技术到洞察超压地层状态的各种方法，新技术的应用甚广。材料、传感器、微处理机、制造工艺、遥测技术和计算机技术，引起直接应用的各种设想。目前一些明显的趋势是，在随钻测量、岩石切削技术和钻头研制、孔底泥浆马达、最优化理论、钻探模拟器、地热应用、泥浆和动井等方面把重要进展组合到钻探技术中去。

二、新形势下钻探技术面临的新任务

1、要满足常规能源矿产勘查的需要，包括高原高寒地区钻探技术、陆地及海洋天然气水合物资源钻探取心取样技术，开展天然气水合物开采技术先导性试验研究，探索天然气水合物开发技术等。

2、要满足非能源重要矿产勘查需要，通过加强深部钻探关键技术及装备的应用研究，提高钻探方法技术应用水平，提高找矿效率和水平。

3、满足非常规能源矿产资源勘查的需求，重点开展煤层气资源勘查开发试验研究。与遥感技术、地震勘探技术、煤层气测井及解译技术、煤层气储层描述方法技术结合，研究适宜煤层气地层特点的钻探及取样技术、欠平衡和近平衡钻进工艺技术、丛式井的生产技术、钻井压裂技术等。

4、满足我国东部深部隐伏矿床找矿勘探需要，主要研制1500 m以深的全液压、高效地质岩心钻机及配套工艺技术。

5、满足我国西部特殊景观区资源快速调查评价的需要，主要研发特殊景观区轻便高效钻探技术装备及直升机搬迁、拆装钻探设备及工艺技术方法。

6、加强矿产勘查新理论、新方法、新技术的推广与示范，推广应用金刚石绳索取心钻进技术、液动冲击回转钻进技术、受控定向钻进技术、多工艺空气钻进技术、金刚石绳索取心与多介质反循环组合钻探技术等。

三、发展对策

1、要明确全面贯彻地质一找矿的方针，为国民经济各部门服务的指导思想。明确稳步发展以绳索取心为主体的金刚石钻探，积极地发展多种钻探工艺方法，逐步发展和完善多种工程、多种领域的钻探方法，不断地提高钻探技术、技术装备、技术队伍和管理工作水平，全面提高钻探效率和工程质量，降低成本，满足各种目的的钻探需要的技术政策和发展方针。

2、地质教育与人才培养。地质学、地球物理学、地球化学、勘探工程学等，从来没有象今天一样需要彼此互相帮助、互相依靠。面对当前矿产勘查的大好发展趋势，最缺乏、最关键的是专业技术人才。地质专业人才的培养应成为我国高等教育的一个重要发展方向和战略，从而为我国矿产勘查事业的大发展提供可靠的人才保证。

3、研究新技术：绳索取芯钻探技术

目前，绳索取芯钻探技术被全球地质及钻探界认为是最佳综合地质效果的钻探技术方法。我国绳索取芯钻探技术完成钻探工作量的比例在55%左右，还有相当大的推广应用空间。如果我国地质岩芯钻探施工全部采用绳索取芯钻探技术，其综合经济及技术效益将大幅提高。要想在所有地质找矿取芯钻探施工中全部采用绳索取芯钻探，必须解决钻杆的可靠性及寿命问题，让用户消除断钻杆及出现孔内事故的畏惧心理。解决绳索取芯钻杆寿命及可靠性的主要技术手段是提高材质质量及性能，改变钻杆接头的结构参数。这将是我们钻探技术研究的一个重要的课题。

参考文献：

[1]程金宏．谈地质钻探技术开发与应用[J]．煤．2010年02月；

[2]汪鸣午．钻探技术的面面观[J]．国外铀矿地质．1987年06月；

[3]赵国隆．浅谈钻探技术的发展趋势[J]．探矿工程．1984-05-30；

[4]张伟．科学钻探——钻探技术发展的机遇和挑战[J]．探矿工程．1993年03月；

[5]张金昌等．钻探技术面临的新形势、新机遇和新任务[J]．探矿工程．2007年09月；

[6]李远龙．中国钻探技术发展综述[J]．中国新技术新产品．2010年01月；