我国地质钻探现状和发展前景分析

黄键

（河北省煤田地质局第二地质队 河北邢台 054001）

我国地质钻探现状和发展前景分析

黄键

（河北省煤田地质局第二地质队 河北邢台 054001）

本文首先介绍了我国地质钻探技术的发展现状和我国地质钻探技术装备现状，然后分析了我国地质钻探技术的发展前景，最后探讨了地质钻探工程发展前景。

地质钻探；现状；发展前景

随着我国经济持续的高速发展、人民物质生活水平的不断提高，对地下矿产资源的消耗逐年增加，地下资源的满足程度越来越低，对外的依赖度越来越高，矿产资源的供给和保障已成为制约我国经济发展的“瓶颈”。地下矿产资源是人类发展和生存的根本，随着地球内部已经探明矿产资源的不断开采和趋于枯竭，进一步向未进行地质勘探及一些地下更深部实施地质勘探找矿是为人类寻找更多矿产资源的必要手段。

1 我国地质钻探技术的发展现状

当前资源短缺的状况严重的制约了我国的社会建设与经济发展，使地质钻探技术越来越多地受到了人们的重视，新技术的研发和新项目的开发，都能够享有政府和地方的优惠政策，令地质钻探技术的发展和应用进入了一个相对繁荣的时期。

但是我国地质勘探过程中应用较为广泛的钻探技术，依旧沿用了20世纪80年代的设计，技术水平相对落后。液压动力钻头基本依靠进口，最为先进的钻探技术方法—金刚石绳索钻探取芯法也未能得到广泛的普及，另外一些较为先进的钻探技术虽然已经开始投入实际应用阶段，但是距大范围的推广还有一定的差距。可以说，现阶段我国的地质工作虽然得到了国家和地方政府的鼎力支持，但是钻探技术的发展仍旧相对缓慢，钻探工作中由于地质钻探技术水平而导致的问题众多，具体包括深孔钻进能力差、复杂地形钻进问题多、效率较低、钻进成本偏高等。因此，想要进一步的提高我国地质钻探的技术水平，促进我国地质行业的快速发展，仍旧需要不断加大地质钻探新技术研究与开发的力度，引进国外先进理论、缩短我国地质钻探技术与国外先进技术之间的差距，最终全面的推动我国地质钻探技术的发展。

2 我国地质钻探技术装备现状

2.1 我国地质技术装备总体成新水平

我国地质技术装备在过去3年购置踊跃，成新率较高。在可统计的130家施工单位中，60～70%的主要地勘装备是在近三年购置的；在可计算的71个施工单位中，国产设备平均成新率约为64%，进口设备成新率约为70%。

2.2 国产地质技术装备仍是地勘施工的主力装备

为满足地质勘查市场新的需求，深度更深、自动化程度更高、能力更强的一系列新型号钻探设备研制成功并投入市场。比如XY-6B、HXY-8B等机械传动岩心钻机，满足了大深度岩心钻探施工要求；HCD-5、XD-5、HYDX-8B等全液压岩心钻机，在中深孔岩心钻探施工中效率高、劳动强度低、安装搬运简便，部分替代进口。据不完全统计，2008年国产全液压岩心钻机全球销售量超过了150台。

金刚石绳索取心钻探工艺在我国已经得到普遍应用，除深孔钻探钻杆存在可靠性问题外，应用效果良好；液动锤钻进或液动锤+绳索取心钻进工艺在一些省局开始应用，但还没有得到大面积推广；许多地勘单位有使用定向钻进工艺的迫切愿望，但由于缺少相关技术人员和器具，成熟应用这项技术的单位寥寥无几；一些单位正在探索应用空气反循环等高效、节水钻探工艺。

2.3 国外先进地质技术装备有着较高的市场认可度

国外先进地质技术装备进入我国地质勘查市场，在多专业领域为我国地质勘查提供了高、精、尖技术装备，市场保有进口设备净值约占到国产设备净值的1/4。进口钻机大多数为全液压动力头式，少数为日本产立轴式塔机一体式钻机。在全液压动力头式钻机中，以中深孔钻机为主。品牌型号集中在宝长年公司的LF-70、LF-90型，阿特拉斯·科普柯公司的CS1000P6、CS-14型。这些设备以其优良的机械性能和工艺适应性在推动钻探设备的进步方面起到了良好的示范作用，多数使用者反映该类钻机在使用中表现出在钻孔质量、钻进效率等方面较立轴式钻机具有优势。存在问题主要是购置价格昂贵，售后服务不及时且配件价格高。使用者普遍反映，与进口设备配套引进的钻杆、钻具的使用效果明显优于国内产品，钻杆的使用寿命同比国内产品高2倍以上，绳索取心钻具无论从岩心采取率还是可靠性均优于国内产品，但3倍以上的价格使得使用者难以接受。有些单位在中深孔钻探施工中采取使用国产钻杆+进口钻具的方式，以求保证施工质量，降低耗材成本。

3 我国地质钻探技术的发展前景

3.1 钻探方法的发展

随着我国经济的发展，现有钻探方法的不足之处已不断显现出来。因此，发展高效的钻探技术已经成为我国地质钻探发展的重要方向。其中，金刚石绳索钻探取芯法需要得到更广泛的普及，而适用于不同地层和使用条件的勘探技术也有待进一步的发展。

3.2 钻探设备的发展

目前我国钻探技术在设备研发领域已取得了一定的进展，在钻头、钻具以及钻机的研发上有了长足的进步，但是在大型设备、节能设备以及自动化设备的研发方面，还有待加强。而在对设备进行研发的同时，也要注意将设备的性能与应用方向紧密的结合，研发出适用于不同领域的地质钻探设备。

3.3 地质钻探技术的发展方向

在传统的地质钻方面，地质钻探领域需要加大对紧缺的矿产和能源钻探技术的开发力度，勘探领域要不断向着自然条件差、勘测程度低的西部地区推进。在岩土钻掘方面，我国将长期处于基础建设的开发阶段，因此地质钻探技术需要与工程建设更加紧密的结合，才能够满足我国社会发展的需要。

另外，在对海洋的开发方面，地质钻探技术需要成为我国探索深海矿藏的一把利器，帮助我国进一步的探明深海矿产资源储量，并为科学研究的提供充足的依据。

最后，地质钻探技术也是加强西部地区建设不可缺少的条件之一，由于我国西部的气候相对严酷，地质环境复杂，因此，只有拥有了先进的地质钻探技术，才能更好的探明西部资源的存储状况，并为西部的基础设施建设提供帮助。

4 地质钻探工程发展前景

4.1 新领域、新业态的“非常规”钻探技术需求将进一步加大

地质岩心钻探工作量经过近几年的快速增长，至2012年达到顶峰。自2013年开始快速回落，而且回落的速度要快于前几年的增长速度，还可能进一步回落，地质岩心钻探产能将严重过剩。然而，地质岩心钻探之外的新领域、新业态的大量“非常规”钻探工作量则市场广阔。如前面提到的地质环境调查、地下水污染调查、农业地质调查、地球化学勘查等工作促进了浅层取样钻探工作量恢复性增长；中低温深部地热资源、干热岩资源、浅层地温能的开发利用增长迅速，从2015年的2000万t标煤到2020年的5000万t标煤，将会运用大量的钻探工程；政府对地质灾害治理的投资不断增多，离不开钻探技术的支撑；不断增加的非常规能源勘查工作，也是地质钻探工作迅速增长的新的应用领域。

4.2 地质钻探行业新情况、新变化，亟需先进钻探技术和装备的支撑

随着我国重要矿产勘查工作向西部新区转移以及非常规能源勘查工作的开展，现有的钻探技术方法已不能较好地满足野外施工需要。万米科学钻探、深部干热岩钻探面临安全、质量、经济、工期等方面的挑战，需要先进钻探技术装备应对；以受控定向钻进技术为依托的对接井、水平井技术需求越来越广泛；海洋地质钻探、极地钻探、地外天体取样以及深部高地应力岩石取样、海洋水合物保压取样等方向的科技创新还在路上；绿色勘探和安全要求，倒逼钻探装备、泥浆材料生产企业技术改造和升级；“互联网+”及“工业4.0”风头正劲，每个行业都希望抓住机遇，搭顺风车。

对钻探装备制造行业而言也不能无所作为，大批量的钻杆产品制造自动化，高性能、高价值钻探设备定制化的趋势已经出现。新的需求还包括钻孔水力采矿、地下储气工程、钻孔快速救援等，均需要钻探工程技术支撑。这些地质钻探行业新情况、新变化，将给钻探装备制造、技术研发机构带来新的发展机遇。

4.3 环保理念要贯穿于钻探工程的始终

以“生态保护”为核心的大量自然保护区的建立，迅速增长的地热资源及非常规能源的开发利用，无不体现出国家对环境保护的重视。自然保护区的建立压缩了地质勘查工作空间，生态文明和找矿突破战略行动都是国家战略，做到既要保护生态环境又要提高资源保障能力，必须要走绿色勘查之路。今后的钻探工程，无论是在自然保护区进行的地质岩心钻探，还是在城市开展的建筑施工钻探，都要始终坚持环保的理念，适应“新常态”下的环境保护、绿色低碳的需求。如生态脆弱区钻探，往往需要恢复植被，必须修建栈道和高架钻场，国外甚至是直升飞机搬迁钻探设备物资，因此应采用轻便钻机、铝合金钻机、铝合金钻杆等轻便钻探装备，使用环保冲洗介质，设计多分支孔等，减少对生态环境的破坏；在城市进行钻探施工中，要降低噪声、减少粉尘等。

5 结语

加强地质工作，保证矿产资源的供给是我国当前及今后经济建设的一项重要任务。钻探工程是矿产勘查的重要技术方法之一，是能够直接从地下岩层获取实物样品的唯一手段，只有拿到实物样品才能验证矿藏的存在，只有通过大量的钻探工作量才能获得可信的储量。要实现攻深找盲和特殊景观地区的找矿突破，实现地质找矿突破战略目标，不仅要在找矿理论上有所突破，钻探工艺方法及钻探技术装备的突破更是关键。

[1]陈童男.关于工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J].科技展望，2015（08）.

[2]陈益群.浅谈我国深部矿产勘查现状与钻探技术进步[J].科技与创新，2015（02）.

[3]林朝杰.地勘单位在地质钻探工作中存在的主要问题及应对建议[J].海峡科学，2015（02）.

P634

A

1004-7344（2016）24-0192-02

2016-8-12