澳门新浦京8455com-最新网址

打开通往地底的大门 —— 中国地质调查局勘探技术研究所科技创新成果展示

2020-01-07 10:20  来源:中国矿业报  浏览:  

“向地球深部进军”是新时期地质科技创新的重要战场。作为我国第一家探矿工程应用技术研究所,自然资源部中国地质调查局勘探技术研究所是目前我国从事探矿工程和岩土钻掘应用技术研究规模最大、综合实力最强的研究所。他们紧密围绕国家重大需求,集中力量攻关地球深部探测技术装备难题,交出了一份份令人满意的答卷。

值此辞旧迎新之际,让大家一起回顾勘探技术研究所近年来取得的优秀成果,了解深地探测技术装备发展之路。

复杂地层取心技术在多金属矿区应用取得突出效果

依托国家重点研发计划——战略性国际科技创新合作重点专项“多金属矿岩心钻探关键技术装备联合研发及示范”项目,勘探技术所开展了复杂地层取心钻具研制,针对松、散、软及严重破碎地层,研发了绳索强制取心钻具,通过泵量变化完成割心,操作简便,辅助时间短,配合隔液底喷钻头,可有效解决松散、破碎地层易出现的岩心脱落、冲蚀问题,保证岩心采取质量;同时,研制了低摩阻岩心管,对其内壁进行硬化及光滑处理,对于复杂地层易出现的岩心卡堵、回次进尺短等技术难题,起到了缓解作用,地表退心方便快捷。

该所研制的钻具在山东省平度市山旺-上马台多金属矿区开展了示范应用,有效保证了上述复杂地层岩心采取质量,平均岩心采取率达到98%以上。

5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范

2019年3月9日,D13地热探采井施工在保定市容城县大河镇南文营南收官,完成钻深2506.14m。此次施工采用了勘探技术研究所牵头实施的国家“十二五”863课题“4000m地质岩心钻探成套技术装备”成果——交流变频电驱动4000m钻机(XD-40型),在成功助力雄安新区地热资源调查的同时,为该所牵头“十三五”国家重点研发计划项目“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”的立项与研究打下了坚实技术基础。

一年多来,该项目在顶层设计方面形成10项主要共识,确定了5000m的钻孔结构、套管程序,对钻孔环空水力学、钻杆强度、钻孔稳定等进行了分析,制定了5000m钻机的主要技术参数、总体技术方案、整机布局及传动设计。技术人员通过设计数据采集传输系统、状态识别与监测系统、智能控制集成系统和垂钻系统,实现钻机的数字化、信息化、智能化,形成新方法8种,建立新平台/新装置8套,形成新App系统3套;完成3种规格钻杆以及小口径高效系列钻具的图纸设计、模型仿真、材料选型;创新开展冲洗液护壁技术、凝胶与纳米水泥复合堵漏技术以及生物破胶等废弃冲洗液无害化处理技术研究,初步优选出高温环保冲洗液配方、凝胶配方、纳米复合水泥基浆液配方。

项目最终目标是形成一套以绳索取心工艺为主体,兼具自动化、智能化的5000m地质特深孔岩心钻探技术与装备体系,为我国深部资源能源勘探开发奠定坚实的先进高效地质勘探装备和技术基础。

天津东丽湖深部地热勘探创多项钻探纪录

2017以来,中国地质调查局在天津东丽湖地区部署了两眼采灌地热参数井CGSD-01井和CGSD-02井,井深均超过4000m,钻入主力开采层以下的“雾迷山组二段”深部热储空间,均发现了高产能新储层,地热钻探创天津地区地热井的多项钻探纪录。

CGSD-01井终孔深度4051.68m,终孔口径216mm,最大井斜6.87°,井底温度105℃;覆盖层以下定深取心140.78m,岩心采取率85.4%;在3715m深度的雾迷山组二段进行酸化增产和抽水试验,井口出水温度100℃,单井涌水量达3120立方米/天,开创了天津地区雾迷山组二段抽水试验的优质范例。该井创造了天津地区2018年地热井钻探的最深记录;创造了地热井雾迷山组获取岩心最多的记录;创造了在雾迷山组地层中钻探取心最长记录。CGSD-02井一期终孔深度3530.60m,二期加深至4103.48m,2019年刷新了CGSD-01井的深度记录。

两眼地热参数井的成功实施证实了天津地区主力开采层下存在高产能“第二空间”新储层,为后期建立华北地热科研创新基地和采灌对井试验研究奠定了基础。

创新平台建设结硕果

1.获批“河北省大口径岩土钻掘技术创新中心”,标志着勘探技术所岩土钻掘技术正式纳入省级建设序列。

2019年8月15日,河北省科学技术厅发布《关于2019年拟新建省级研发平台的公示》,勘探技术所与所属聚力企业联合共建的“河北省大口径岩土钻掘技术创新中心”通过论证并完成公示。

该中心是开展共性关键技术研发、技术集成、科技成果转移转化、技术服务、技术创新人才聚集培养、面向社会开放的技术创新平台,拟研究和解决的共性关键技术包括大口径无循环入岩技术、大口径无循环全套管施工技术、大口径无循环扩底技术,旨在构建河北省大口径岩土钻掘工程技术产学研平台,优化行业研究资源,改善大口径岩土钻掘工程技术研究条件,扩大与同行间的交流合作,提升河北省地质调查行业岩土钻掘工程技术整体水平。

2.“中国地质调查局深部地质钻探技术研究中心”通过周期评估。

11月24日,“中国地质调查局深部地质钻探技术研究中心”通过了中国地质调查局组织的评估。

该中心以深部资源能源勘查和科学研究需求为导向,重点开展钻探工艺器具、技术、设备等的系统研究,加快新技术、新方法、新工艺、新设备的应用与示范,促进我国地质钻探技术水平迅速提升。

2016年以来,发表论文73篇;获得国家常识产权局授权专利39项,其中,发明专利9项、实用新型专利30项;获得国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖3项。同时,举办学术交流会、钻探新技术培训班、学术论坛等10余次。

科学普及方面,《中国矿业报》以通栏专版形式先容钻探技术与装备;通过多种形式大力宣传松科二井的丰硕成果,围绕科研项目撰写科普论文。松科二井成果参加了庆祝中华人民共和国成立70周年大型成就展、科技成就科普展,2019年全国大众创业万众创新活动周主题展示活动,第二届中国(黄石)地矿科普大会等。

3.牵头申报“中国地质调查局定向钻井技术创新中心”,已通过局党组会审议。

定向钻井技术是支撑海域天然气水合物、干热岩、深层地热、页岩油气、水溶性固体矿产等高效低成本绿色开发利用和川藏铁路等国家重大工程建设的核心关键技术。为贯彻落实党中央国务院关于提高能源资源安全保障、精心服务生态文明建设等重要指示精神,迫切需要攻克定向钻井技术与装备及其工程应用中的重大技术瓶颈问题,打破国外技术垄断,实现“产、学、研、用”一体化创新,精准对接国家重大需求。根据国家、部、局一系列文件要求,勘探技术研究所和广州海洋地质调查局联合提出“中国地质调查局定向钻井技术创新中心”建设方案。

4.参与申报“国家关键矿产绿色勘查开发技术创新中心”“地球深部热能国家工程研究中心”“天然气水合物勘查开发技术装备研发中心”等。

新型无隔水管泥浆闭路循环系统

海洋钻探是获取海底地层信息最直观的方法,也是海洋资源勘查最主要的手段之一。目前,海洋钻探泥浆循环方式常使用隔水管循环或不循环直接排海,前者钻探成本高,后者对海洋环保不利。

勘探技术研究所开展的“新型无隔水管泥浆闭路循环系统”海洋低成本环保钻探关键技术研究,其基本原理是下入单独的泥浆举升管线接入到水下井口,形成泥浆循环返回通道,利用海底举升泵和气举模块联合举升将泥浆从海底泵送到钻井平台,从而实现泥浆闭路循环。根据无隔水管泥浆闭路循环系统原理搭建了模拟试验台架,解决了诸多关键技术难题,如海底井口泥浆液位识别技术、泥浆循环自动监控系统、系统水下设备研发等,为我国海洋勘查及大洋钻探等提供了低成本环保钻探技术支撑。

松科二井大口径长钻程取心技术助力新疆玛页1井喜获工业油流

玛页1井是新疆油田股份企业在准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带的一口风险探井,目的是探索玛湖凹陷北斜坡带二叠系风城组页岩油和常规高孔火山岩油藏重大勘探领域的勘探潜力,开辟玛湖凹陷下二叠统碱湖碳酸盐岩页油新领域。该井由西部钻探克拉玛依钻井企业70114钻井队实施钻探任务,设计井深4950m,设计取心275m,设计取心工期125天。

为解决地层岩心易堵、易磨耗等钻探技术难题,提升钻进效率和取心质量,勘探技术所受委托开展了该井取心钻进的技术服务工作。最终,技术人员连续取心进尺445.58m,岩心采取率97.96%,用设计48.8%的时间完成了162%的取心工作量,获取目的(风城组)大量含油岩心,助力该井在二叠系风城组一段精准试油喜获工业油流。

此外,该井取心工作一举创造了Φ216mm口径单回次取心进尺的钻探世界新纪录、新疆地区连续取心最长纪录、新疆地区常规取心钻进时效最高纪录,展示了中国地质调查局系统大口径取心钻探的技术实力,开启了将科学钻探创新技术运用至我国能源勘探领域的大门,有望持续为我国油气勘探提供技术支撑。

钻孔重返系统

大洋钻探是研究地壳构造及大洋底部矿产的重要手段。实施大洋钻探工程一般采用无隔水管开式钻井,这就需要在单次钻进起钻后能使钻头再次进入原钻孔的重返技术。由于钻探船会随风、浪、流等漂移,加之钻杆有几千米长,钻孔重返技术研究与装备研制是我国自主研发大洋钻探船、进行深海大洋钻探急需解决的关键技术难题。

勘探技术研究所根据中国地质调查局“深海”技术攻关的重点工作要求,在国内率先立项研究深海钻探钻孔重返系统,主要研究内容包括:钻孔重返位工艺适用性分析、钻柱偏移控制技术研究、钻孔重返位技术方案研究、钻孔重返位作业规程研究等,最终将完成8000米水深级钻孔重返位驱动装置工程样机试制。

标准制修订

依托自然资源标准化主管部门的支撑和引导,勘探技术所钻探技术标准研究和升级工作全面开花。尤其是2010年后,制修订了一批重要技术标准,形成了稳定的标准制修订专业团队,使钻探工程标准体系逐步成熟并完善。

截至目前,该所已经累计制修订并颁布钻探技术标准5项,其中,《地质岩心钻探钻具》(GB/T16950-2014)等国家标准1项(钻探行业唯一颁布的国家标准),《地质岩心钻探规程》(DZ/T 0227-2010)、《定向钻探技术规程》(DZ/T 0054-2014)等行业标准4项;通过地质勘查分技术委员会审查并取得标准计划批号的标准6项,其中,《钻探工程术语》国家标准1项、《气举反循环钻探规程》等行业标准5项。

相关推荐
美国新立法将加速地热能的开发与利用

美国新立法将加速地热能的开发与利用

《2019年先进地热创新领导法案》,也就是所谓的“AGILE”法案,包括对现有地热系统和增强型地热系统的研究和开发、资源评估更新、给予项目授权和改进许可的规定。这是基于2019年6月的一次听证会,地热专家给出了答案,并提供了关于地热能在美国能源组合中可以发挥何种作用的见解。
01-06
室温“咬定”在23摄氏度  河南清洁地热供暖进入“云时代”

室温“咬定”在23摄氏度 河南清洁地热供暖进入“云时代”

“根据气象部门供暖前端每栋居民楼实时室温,不需要人工干预,便可以提前准确调控数十甚至数百公里外小区供暖主管道的水温和流速,让所有住户的室温“咬定”在23摄氏度左右。”
01-03
羊八井地热电站有望成为西藏首个“国家工业遗产”

羊八井地热电站有望成为西藏首个“国家工业遗产”

自今年4月开展第三批工业遗产申报工作以来,经过报名推荐、专家评审、现场核查等多个环节,近日,工业和信息化部产业政策司发布了第三批国家工业遗产拟认定名单。西藏自治区的羊八井地热发电试验设施,入围了第三批国家工业遗产拟认定名单。据悉,此次共有49处工业厂区通过筛选进入了第三批公示名单。
12-13
中国首次成功申办世界地热大会

中国首次成功申办世界地热大会

中国石化28日发布消息称,北京时间28日,在新西兰奥克兰召开的国际地热协会上,国际地热协会理事会决定将2023年世界地热大会主办权授予中国。这是中国首次获得世界地热大会主办权。
11-29
欧洲可再生能源组织:2050年之前实现碳中和必须马上推行可再生能源

欧洲可再生能源组织:2050年之前实现碳中和必须马上推行可再生能源

欧洲可再生能源行业组织向新的欧盟委员会发出联合呼吁,强调指出,为了使欧洲在2050年之前实现碳中和,现在需要开始实施可再生能源技术,例如地热。近日,欧洲可再生工业欢迎欧盟委员会当选主席冯·德莱恩的决定,将到2050年实现净零碳排放的目标纳入欧盟法律。他表示:大家的工业已经代表了欧洲工业部门的重要组成部分,而且大家的许多价值链仍然保持稳健的欧洲地位。它们是欧盟绿色协议和欧洲工业转型的核心。2018标志着全球大气中温室气体浓度的...
11-28

推荐阅读

热文

关于大家 | 广告服务 | 联系大家 | 免责声明
澳门新浦京8455com-最新网址 Copyright © 澳门新浦京8455com 服务台:010-63990880
XML 地图 | Sitemap 地图