2017年探礦工程十大新聞

本刊編輯部

一、我國南海天然氣水合物試采成功，創(chuàng)產(chǎn)氣時(shí)長和總量世界紀(jì)錄

2017年7月9日，我國南海天然氣水合物(俗稱可燃冰)試采工程第一口井關(guān)井。連續(xù)試采60 d，累計(jì)產(chǎn)氣量超過30萬m3，產(chǎn)氣時(shí)長和總量創(chuàng)造世界紀(jì)錄。

此次南?？扇急嚥晒こ套鳂I(yè)區(qū)位于珠海市東南320 km的神狐海域。3月28日第一口試開采井開鉆，5月10日下午14時(shí)52分點(diǎn)火成功，從水深1266 m海底以下203～277 m的可燃冰礦藏開采出天然氣。到5月18日上午10時(shí)，連續(xù)產(chǎn)氣近8天，平均日產(chǎn)超過1.6萬m3，超額完成“日產(chǎn)萬方、持續(xù)一周”預(yù)定目標(biāo)。截至7月9日14時(shí)52分，試開采連續(xù)試氣點(diǎn)火60天，累計(jì)產(chǎn)氣量超過30萬m3，平均日產(chǎn)5000 m3以上，最高產(chǎn)量達(dá)3.5萬m3/d，甲烷含量最高達(dá)99.5%。獲取科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)647萬組，取得持續(xù)產(chǎn)氣時(shí)間最長、產(chǎn)氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項(xiàng)重大突破性成果，創(chuàng)造了產(chǎn)氣時(shí)長和總量的世界紀(jì)錄。

這次試采成功是世界首次成功實(shí)現(xiàn)資源量占全球90%以上、開發(fā)難度最大的泥質(zhì)粉砂型可燃冰安全可控開采。通過試驗(yàn)探索和科學(xué)研究，我國取得一系列新成果：防砂技術(shù)先進(jìn)，方法可靠，保障產(chǎn)氣通道狀態(tài)良好；在舉升方式等多方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，提高產(chǎn)量效果顯著；調(diào)控產(chǎn)能平穩(wěn)有效，氣流穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間達(dá)到生產(chǎn)性試開采要求，為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；海水及周邊大氣等甲烷濃度無異常，環(huán)境無污染；井壁和地層穩(wěn)定，未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)安全可持續(xù)生產(chǎn)；試采理論、技術(shù)、工程和裝備領(lǐng)跑優(yōu)勢不斷擴(kuò)大。這不僅標(biāo)志著我國深海進(jìn)入、深海探測、深海開發(fā)等技術(shù)取得重大成果，也將對全球能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

二、最大定向孔孔深2311 m，刷新井下順煤層定向孔深度世界紀(jì)錄

近日，中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司的成果“中硬煤層1800 m定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”獲得2017中國好設(shè)計(jì)銀獎(jiǎng)，推廣應(yīng)用過程中，最大孔深達(dá)到了2311 m，刷新了井下本煤層定向孔深度世界紀(jì)錄。

“中硬煤層1800 m定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”的成果主要包括：創(chuàng)新研制了煤礦井下大功率定向鉆進(jìn)裝備，解決了井下超長定向孔、頂板巖層大直徑定向長鉆孔配套裝備能力不足的難題；發(fā)明了煤礦井下防爆型隨鉆測量系統(tǒng)，完成了隨鉆測量信號傳輸由“有線”到“無線”的跨越，信號傳輸距離≥1500 m；研制了適用于中硬煤巖層定向鉆進(jìn)的高強(qiáng)度鉆桿和長壽命鉆頭；研制出了?73/89 mm深孔高強(qiáng)度鉆桿，鉆桿最大抗扭能力達(dá)到了15983 N·m；開發(fā)了井下深孔高效定向鉆進(jìn)及鉆孔事故處理技術(shù)與配套鉆具。

推廣應(yīng)用中，綜合鉆進(jìn)效率提高40%，并創(chuàng)造了煤礦井下順煤層定向鉆孔2311 m 的世界紀(jì)錄，對保障煤礦安全高效生產(chǎn)起到了積極的推動(dòng)作用。

三、“松科二井”井深6682.23 m，創(chuàng)多項(xiàng)鉆探紀(jì)錄

中國地質(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所王穩(wěn)石帶領(lǐng)的“松科二井”團(tuán)隊(duì)在地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目支持下，克服了230 ℃井底超高溫、沉積巖地層超長時(shí)間裸眼等難題，于2017年12月31日鉆達(dá)6682.23 m，超越了工程設(shè)計(jì)的6400 m目標(biāo)，創(chuàng)造了多項(xiàng)新的鉆探紀(jì)錄?！八煽贫鄙罹我堰B續(xù)取心3943.96 m、采取率高達(dá)96.41%，繼在全球首創(chuàng)?311 mm口徑單回次進(jìn)尺超30 m世界紀(jì)錄后，再創(chuàng)?152 mm口徑于6000 m以深單回次進(jìn)尺超30 m紀(jì)錄；研發(fā)的抗溫能力245 ℃的超高溫鉆井液體系，創(chuàng)我國200 ℃超深沉積巖連續(xù)裸眼鉆進(jìn)8個(gè)多月的紀(jì)錄；試驗(yàn)研制的深井大口徑系列繩索取心鉆進(jìn)系統(tǒng)、230 ℃高溫高壓隨鉆測溫儀、210 ℃高溫固井、220 ℃高溫測井技術(shù)等一批國內(nèi)高溫技術(shù)在項(xiàng)目中得到了檢驗(yàn)和應(yīng)用，部分成果達(dá)到了國際領(lǐng)先或先進(jìn)水平。這一系列成果不僅是“松科二井”高效、安全、高質(zhì)量順利施工的技術(shù)保障，也為我國超萬米深部地球探測工程提供了多種技術(shù)方法儲備，對提升我國大陸科學(xué)鉆探國際學(xué)術(shù)和技術(shù)地位、指導(dǎo)深部鉆探技術(shù)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐將產(chǎn)生重大影響。

項(xiàng)目實(shí)施過程中打造了一支平均年齡低于35歲的深部鉆探技術(shù)研發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)。

四、世界上規(guī)模最大的天然堿對接井溶采鉆井工程提前完工

土耳其當(dāng)?shù)貢r(shí)間2017年12月4日17點(diǎn)50分，由中國地質(zhì)調(diào)查局勘探技術(shù)研究所承擔(dān)的世界上規(guī)模最大的天然堿對接井溶采鉆井工程——“土耳其卡贊天然堿溶采項(xiàng)目地下工程”成功完成H074井組精確對接，標(biāo)志著該工程全部74個(gè)井組(包括74口水平井和148口垂直井合計(jì)222口井)順利完工。

本合同工期33個(gè)月，實(shí)際工期27個(gè)月，工期提前了6個(gè)月，大大節(jié)約了工程成本。在本工程中，系統(tǒng)地應(yīng)用了該所自主研發(fā)的“高精度受控定向鉆井技術(shù)”和“高精度定向鉆進(jìn)中靶導(dǎo)向系統(tǒng)”兩項(xiàng)核心技術(shù)，大規(guī)模地采用了無線隨鉆測量技術(shù)，直接對接連通成功率達(dá)到100%，受到土方業(yè)主和甲方的高度好評。

五、青海共和盆地干熱巖勘探GR1井鉆獲236 ℃高溫干熱巖

為推動(dòng)青海省地?zé)豳Y源的開發(fā)利用，自2011年開始，由中國地質(zhì)調(diào)查局部署，青海省國土資源廳立項(xiàng)，青海省水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院承擔(dān)實(shí)施的青海省共和縣恰卜恰鎮(zhèn)中深層地?zé)崮芸辈榈软?xiàng)目，開展了干熱巖勘探前期研究和深淺結(jié)合的鉆探研究。此后，通過聚熱機(jī)制分析，將共和盆地中北部確定為干熱巖尋找靶區(qū)。2017年8月，共和盆地GR1干熱巖勘探孔在地下3705 m 深處探獲溫度達(dá)到236 ℃以上的干熱巖。這是我國首次在青海共和盆地鉆獲高溫優(yōu)質(zhì)干熱巖體，實(shí)現(xiàn)了我國干熱巖勘查重大突破。

GR1井由山東省地礦局第二水文地質(zhì)大隊(duì)承擔(dān)施工，于2013年6月正式開鉆。針對施工中的難題，中國地質(zhì)調(diào)查局北京探礦工程研究所與施工單位聯(lián)合攻關(guān)，成功研制出耐240 ℃高溫水基鉆井液體系。鉆進(jìn)至3360 m時(shí)發(fā)生掉塊卡鉆事故，在處理事故過程中，將原鉆井液換為耐240 ℃高溫鉆井液，鉆井液的防塌性能顯著提高，處理事故60 d，起下鉆次數(shù)達(dá)22次，但井壁卻能保持穩(wěn)定。3360 m以下井段施工進(jìn)行順利，裸眼長達(dá)10月之久，仍能確保起下鉆通暢，保障了測井及測溫等作業(yè)順利實(shí)施。同時(shí)，該鉆井液體系在236 ℃高溫下性能穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯增稠及減稠現(xiàn)象，具有優(yōu)良的抗高溫流變性能，懸浮、攜帶能力強(qiáng)，高溫條件下護(hù)壁效果顯著。

中國地質(zhì)調(diào)查局探礦工藝研究所的存儲式超高溫測溫儀也在該井中精密測溫取得成功。在此測量過程中，儀器經(jīng)受住了長時(shí)間工作在井內(nèi)高溫、高壓環(huán)境下的外管承壓、密封、保溫等方面的嚴(yán)峻考驗(yàn)。

六、“地質(zhì)鉆探復(fù)雜地層沖洗液關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”獲國土資源科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)

由中國地質(zhì)調(diào)查局推薦、北京探礦工程研究所等單位共同申報(bào)的“地質(zhì)鉆探復(fù)雜地層沖洗液關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”成果繼榮獲中國地質(zhì)調(diào)查局2016年地質(zhì)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)后，又榮獲了2017年度國土資源科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

該成果以國家資源能源安全保障需求為導(dǎo)向，支撐服務(wù)于地質(zhì)調(diào)查重點(diǎn)任務(wù)的攻堅(jiān)克難，為地質(zhì)調(diào)查、資源勘探及科學(xué)鉆探等提供了較好的技術(shù)支撐。研制的耐高溫鉆井液成功應(yīng)用于我國已鉆溫度最高的干熱巖井——青海共和盆地干熱巖GR1井施工，完鉆深度3705 m，井底溫度236 ℃；研制的環(huán)保型海水沖洗液為南黃海大陸架環(huán)境科學(xué)鉆探工程提供了技術(shù)支撐，該井完鉆深度2843.13 m，創(chuàng)海洋地球科學(xué)鉆探全孔取心孔深世界紀(jì)錄；研制的成膜防塌、強(qiáng)抑溶及快速凝膠堵漏等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在金屬、鉀鹽、頁巖氣等資源鉆探以及科學(xué)鉆探中得到了廣泛應(yīng)用。已形成了一支行業(yè)領(lǐng)先的鉆探?jīng)_洗液科研團(tuán)隊(duì)，并為探礦行業(yè)培訓(xùn)培養(yǎng)了大批沖洗液技術(shù)骨干。該成果為推動(dòng)地質(zhì)鉆探?jīng)_洗液技術(shù)的發(fā)展和鉆探技術(shù)進(jìn)步起到了重要作用。

七、香山科學(xué)會議第613次會議研討超萬米科學(xué)鉆探工程

香山科學(xué)會議是由科技部(前國家科委)發(fā)起，在科技部和中國科學(xué)院的共同支持下于1993年正式創(chuàng)辦，相繼得到國家自然科學(xué)基金委員會、中國科學(xué)院學(xué)部、中國工程院、教育部、軍委科學(xué)技術(shù)委員會、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會、農(nóng)業(yè)部和交通運(yùn)輸部等部門的支持與資助。香山科學(xué)會議是我國科技界以探索科學(xué)前沿、促進(jìn)知識創(chuàng)新為主要目標(biāo)的高層次、跨學(xué)科、小規(guī)模的常設(shè)性學(xué)術(shù)會議。會議實(shí)行執(zhí)行主席負(fù)責(zé)制。會議以評述報(bào)告、專題報(bào)告和深入討論為基本方式，探討科學(xué)前沿與未來。

2017年11月15—16日香山科學(xué)會議第613次會議召開，主題是“大陸超深科學(xué)鉆探基礎(chǔ)理論與前沿技術(shù)”，會議邀請了40多位多學(xué)科跨領(lǐng)域的專家學(xué)者與會，圍繞(1)超深科學(xué)鉆探選址及地球物理探測；(2)超深鉆探力學(xué)與井孔控制技術(shù)；(3)超深科學(xué)鉆探裝備與關(guān)鍵機(jī)具等中心議題進(jìn)行了深入討論。

本次會議執(zhí)行主席為中國石油大學(xué)(北京)的高德利教授、吉林大學(xué)的孫友宏教授和中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的朱日祥研究員。

中國地質(zhì)調(diào)查局地球深部探測中心的王達(dá)教授、吉林大學(xué)的孫友宏教授分別作了題為《特深科學(xué)鉆探的關(guān)鍵技術(shù)》和《特深科學(xué)井鉆探裝備關(guān)鍵技術(shù)與問題》的主題評述報(bào)告。

中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所/中山大學(xué)的高銳研究員、中國石油大學(xué)(北京)的高德利教授和吉林大學(xué)的伊利亞·布揚(yáng)諾夫斯基教授分別作了題為《超深科學(xué)鉆探選址及地球物理探測》《超深鉆探力學(xué)與井孔控制技術(shù)》《俄羅斯超深科學(xué)鉆探工藝與技術(shù)》的中心議題評述報(bào)告。

香山科學(xué)會議主張學(xué)術(shù)平等，鼓勵(lì)對原有理論提出質(zhì)疑，提倡發(fā)表不同意見和提出非常規(guī)的思考，并不一定要求達(dá)到共識。會議期間，與會專家基于對已有進(jìn)展的總結(jié)和評論，對我國未來實(shí)施超深科學(xué)鉆探(13000 m，甚至15000 m)的鉆井目的、井位選擇、井深確定、裝備研發(fā)、器具材料、技術(shù)方案、工藝方法等提出了很多很好的意見和建議，有些建議甚至是開創(chuàng)性的，同時(shí)對有些問題也提出了一些質(zhì)疑。

八、“海洋六號”刷新我國遠(yuǎn)洋地質(zhì)調(diào)查取樣紀(jì)錄

“滿的，滿的！要?jiǎng)?chuàng)紀(jì)錄了！”首席科學(xué)家鄧希光查看取樣管口后，喜悅之情溢于言表。當(dāng)?shù)貢r(shí)間2017年11月10日晚10時(shí)，西太平洋工區(qū)，中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局“海洋六號”科考船15 m長的超長重力活塞取樣器被吊上甲板，隨后測得深海地質(zhì)樣品長度為14.45 m，刷新了我國遠(yuǎn)洋地質(zhì)調(diào)查取樣紀(jì)錄。

據(jù)悉，執(zhí)行2017年度深海地質(zhì)調(diào)查任務(wù)以來，“海洋六號”在調(diào)查工期即將過半之時(shí)，才駛出2.5～3 m的大浪區(qū)。隨著海況逐漸好轉(zhuǎn)，首個(gè)下放超長柱的窗口期到來，調(diào)查部抓住時(shí)機(jī)于10日晚順利完成了本航段唯一的超長重力活塞取樣作業(yè)。為何選擇在這一位置“下柱”？鄧希光介紹，通過多波束水深和淺地層剖面測量，發(fā)現(xiàn)這里的海底底質(zhì)相對較軟，厚度達(dá)30 m，有利于取樣。一般深海地質(zhì)取樣管為6～9 m，使用超長柱主要為了更深入了解該地區(qū)沉積環(huán)境。14.45 m刷新了“海洋六號”在2014年6月取得的13.7 m取樣紀(jì)錄，其樣品對研究該地區(qū)的古環(huán)境、古氣候、古生態(tài)以及沉積物特征和沉積速率都具有重要意義。

九、我國首次ROV深海反循環(huán)結(jié)殼鉆機(jī)搭載成功

由中國地質(zhì)調(diào)查局北京探礦工程研究所研制的ROV深海反循環(huán)結(jié)殼鉆機(jī)搭載廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局“海馬”號在2017年10月大洋41B航次第三航段成功應(yīng)用到大洋富鈷結(jié)殼礦區(qū)巖心取樣工作，這是我國深海遙控機(jī)器人作業(yè)中首次搭載鉆機(jī)并獲成功。

結(jié)殼鉆機(jī)在水下1500 m首次實(shí)現(xiàn)了與聲學(xué)測厚裝備同步勘查，揭示了探查站位點(diǎn)富鈷結(jié)殼的真實(shí)厚度，使我國具備了對大洋富鈷結(jié)殼資源進(jìn)行評估驗(yàn)證的能力，為大洋礦產(chǎn)資源調(diào)查做出了重要貢獻(xiàn)。有關(guān)作業(yè)成果已在央視《新聞聯(lián)播》、《新聞直播間》和《朝聞天下》等節(jié)目中進(jìn)行了報(bào)道。

十、我國突破熱水鉆機(jī)技術(shù)，為南極科考增利器

“863計(jì)劃”海洋技術(shù)領(lǐng)域“冰架熱水鉆機(jī)關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)開發(fā)”項(xiàng)目2017年4月5日在吉林大學(xué)國土資源部復(fù)雜條件鉆采試驗(yàn)基地完成第四次熱水鉆聯(lián)調(diào)聯(lián)試和低溫模擬鉆冰試驗(yàn)，經(jīng)現(xiàn)場專家組確認(rèn)，相關(guān)系統(tǒng)已經(jīng)具備赴南極埃默里冰架開展1500 m冰層鉆探的技術(shù)能力。這意味著我國在冰架熱水鉆關(guān)鍵技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，為開展南極冰架-海洋相互作用、冰架接地線附近冰海性狀研究等國際前沿科學(xué)問題奠定了基礎(chǔ)。

冰架是連接大洋和極地冰蓋的紐帶，冰架底部凍融過程將直接影響冰架穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而對大陸冰蓋、大洋水團(tuán)和環(huán)流產(chǎn)生重要影響。然而國際學(xué)界目前對全球氣候變化對冰架下海洋環(huán)流、冰架穩(wěn)定性及冰架底部凍融過程、冰蓋-冰架系統(tǒng)底部向海洋的物質(zhì)輸送等所知甚少，基于此我國需要完全掌握冰架熱水鉆探技術(shù)，以便提高在冰架-海洋相互作用研究領(lǐng)域的競爭力。

通過熱水鉆孔可以布放多種儀器設(shè)備，建立冰架海洋立體觀測系統(tǒng)，開展冰架下附著冰、海洋水文等研究。這不僅將推動(dòng)中國極地科學(xué)深入發(fā)展，而且還會為研究全球氣候變化提供數(shù)據(jù)支撐。

據(jù)了解，此前完全掌握超過千米鉆探能力熱水鉆技術(shù)的國家有美國和澳大利亞，英國也曾研制過相關(guān)系統(tǒng)，但現(xiàn)場鉆探未獲成功。我國目前掌握的相關(guān)技術(shù)可以在南極冰架鉆進(jìn)1500 m，鉆探能力超過澳大利亞。此外與美國設(shè)備相比，我們的技術(shù)系統(tǒng)集成度更高，功能更全面。