2023 年探礦工程十大新聞

《鉆探工程》編輯部

1 我國第一口萬米深地科探井開鉆

2023 年5 月30 日，我國第一口萬米科探井——深地塔科1 井在新疆塔里木盆地開鉆。這標志著我國向地球深部探測技術系列取得新的重大突破，鉆探能力開啟“萬米時代”，將為我國未來的科學研究和油氣資源開發提供重要的基礎和支持。

深地塔科1 井地處塔里木盆地中心的塔克拉瑪干沙漠腹地，是中國石油在塔里木油田實施的重大“深地工程”，設計井深11100 m，鉆井完井周期457 天。部署鉆探深地塔科1 井的目的是開展萬米級特深層地質、工程科學探索研究，以技術突破挑戰深地鉆井極限，深入探索地球內部結構和演化規律，進一步為地球科學研究提供重要的數據支持。深地塔科1 井采用我國自主研制的全球首臺12000 m 特深井自動化鉆機，載重提升能力達到最大9000 kN。

塔里木油田集合精銳力量，聚焦萬米級特深井鉆探關鍵高溫、高壓等技術瓶頸，重點開展鉆完井工具、測、試、錄及固井等全井筒技術難題論證，首創形成175 MPa 超高壓井口、測試、測量工具的升級配套，首次加工制造國內?168 mm 鉆桿、創新研發220 ℃超高溫工作液體系、七開井眼井身結構等適應塔里木盆地地質特點的鉆完井系列技術。

“深地塔科1 井開鉆”入選中央廣播電視總臺發布的2023 年度國內十大科技新聞。截止2023 年年底，鉆井深度已突破9000 m。

2 我國首艘大洋鉆探船“夢想”號正式命名并首航成功

2023 年12 月18 日，我國自主設計建造的首艘大洋鉆探船正式命名為“夢想”號，在廣州南沙下水啟動首次試航，22日出海，26 日返回，試航取得圓滿成功。我國深海探測能力建設和裝備現代化建設邁出關鍵一步。

中國地質調查局聚焦自主設計建造國際領先大洋鉆探船的目標，堅持自主創新與集成創新，與150 余家參研參建單位密切協同，于2021 年11 月30 日開工建造，2022 年12 月18 日實現船舶主船體貫通，2023 年12 月18 日正式命名“夢想”號并試航，預計2024 年全面建成。建成后將為天然氣水合物勘查開采產業化提供重要裝備保障，進一步提高我國能源自主保障能力，有力支撐我國實施大洋鉆探國際大科學計劃，提升“深海進入、深海探測、深海開發”能力。

“夢想”號由中國船舶集團承擔設計建造任務，總噸約33000 t，總長179.8 m、型寬32.8 m，續航力15000 海里，自持力120 天，穩性和結構強度按16 級臺風海況安全要求設計，具備全球海域無限航區作業能力和海域11000 m 的鉆探能力。具有全球最先進的鉆探系統，其中深水無隔水管泥漿循環系統（RMR）由我國自主研制，目前已實現400 m 級RMR 研發從“0”到“1”的突破。建有全球面積最大、功能最全、流程最優的船載實驗室以及全球規模最大、最先進的科考船綜合信息化系統。

“夢想”號入選《光明日報》二〇二三科技創新實現新突破之“國之重器再添大國底氣”篇。

3 第二十二屆全國探礦工程（巖土鉆掘工程）學術交流年會召開，推動地質鉆探工作現代化

由中國地質學會主辦、中國地質學會探礦工程專業委員會等單位承辦的第二十二屆全國探礦工程（巖土鉆掘工程）學術交流年會于2023 年10 月在山東威海召開，會議主題為“推動地質鉆探工作現代化，支撐新一輪找礦突破戰略行動”。中國石油大學（北京）教授高德利院士，中國地質大學（北京）校長孫友宏院士，大國工匠、安徽理工大學朱恒銀教授等出席會議。

高德利院士在大會致辭時表示，我們要深刻認識開展新一輪找礦突破戰略行動的重要性和緊迫性，強化科技引領，創新找礦理論和勘查技術。促進地質鉆探高質量發展是加快實現地質勘查高水平科技自立自強，支撐國家能源資源安全保障的重要抓手。

本屆大會聚焦新一輪找礦突破行動對鉆探技術裝備的需求，緊緊圍繞綠色勘查鉆探新技術新方法、深部巖心鉆探技術與裝備、非常規油氣鉆探技術與裝備、科學超深井鉆探技術與裝備、環境鉆探新技術新裝備、自動化智能化鉆探技術與裝備、大型鉆探工程管理與安全生產等主題，設置了主會場7 場特邀報告、38 場學術報告，青年分會場23 場學術報告。會前以《鉆探工程》增刊出版的學術交流年會論文集共收錄高質量論文93 篇，大會上評選出優秀論文20 篇。

會后，200 余名代表參觀考察了“萊州招賢—大官莊地區金礦普查鉆探工程”現場。來自全國31 個省份、218 家單位的500 余名代表參加了本次會議。

4 我國井底動力硬巖取心鉆具海試成功

2023 年8 月1 日，由中國地質調查局勘探技術研究所研發的井底動力硬巖取心鉆具在汕尾海域成功完成海試，標志著采用中空式螺桿作為井底動力鉆具取心方案原理可行，同時也代表我國在大洋鉆探硬巖取心關鍵器具攻關方面取得了突破性進展。

勘探技術研究所海洋鉆探技術攻關團隊依托地質調查項目，對大洋鉆探井底動力硬巖取心鉆具進行原理性攻關，歷經3 年，進行了4 輪持續性優化改進，先后攻克了一體式中空柔性萬向節技術、多頭小偏移量短節距中空轉子和窄型串軸承技術、不提鉆切換全斷面鉆進和取心鉆進模式等關鍵性技術，研制出?197 mm 規格的中空螺桿馬達取心器具，回次取心長度7.3 m，取心直徑55 mm。本次海試采用自主研發的中空螺桿作為井底動力取心鉆具，搭載廣州海洋地質調查局海洋地質十號鉆探船，采用全斷面和取心鉆進相結合的施工工藝，在汕尾海域鉆至洋底80 余米，其中花崗巖巖層中鉆進10.1 m，取心8.69 m，取心率達86.04%，海試過程中充分發揮了井底動力鉆具鉆進效率高、穩定性強和巖心質量好等特點，各項技術參數均達到預期設計指標。

本次井底動力硬巖取心鉆具海試成功，是世界首例中空螺桿硬巖取心的成功案例，一舉解決了“中空螺桿+繩索取心”這一原創性技術世界難題，為大洋科學鉆探以及超深孔硬巖取心提供了一套全新理念的工藝器具方案。

5 中宣部授予萬步炎同志“時代楷?！睒s譽稱號

“時代楷?！笔怯芍行考薪M織宣傳的全國重大先進典型。2023 年5 月22 日，中宣部授予萬步炎同志“時代楷?！睒s譽稱號。萬步炎是我國“海?！表椖渴紫茖W家，湖南科技大學海洋實驗室主任。

萬步炎1985 年畢業于中南礦冶學院探礦工程專業，1999 年帶領團隊啟動海底鉆機關鍵技術自主研究，2003 年造出了屬于中國人自己的深海淺地層巖心取樣鉆機，在海底下鉆0.7 m，打下第一個“中國孔”；2005 年，團隊成功研制世界首臺“一次下水多次取心”的富鈷結殼專用鉆機，大大提高了采樣效率；2010 年，團隊研發的深海深孔巖心取樣鉆機，又把海底鉆探深度推進到20 m；2015年，“海牛號”在3000 m 海水下下鉆了60 m，跨越了國際公認的50 m 難關，我國由此成為世界上第四個擁有該項技術的國家；2021 年，“海牛Ⅱ號”海底大孔深保壓取心鉆機系統在海底成功下鉆231 m，刷新世界紀錄。

關鍵技術完全自主研發、150 余項國家專利、16 項國際發明專利，“海牛Ⅱ號”的成功意味著我國海底礦產資源探采裝備技術已基本滿足了海洋資源的勘探需求。萬步炎帶著“海牛家族”，用了30 多年時間，實現了我國海底鉆機裝備與配套地質鉆探技術的突破、從跟跑到并跑再到領跑的跨越。

6 全球首臺！15000 m 頂驅在我國成功下線

2023 年9 月26 日，中國石油工程技術研究院北京石油機械有限公司自主研發的DQ150BSD 頂驅裝置在經過多輪整機功能調試后成功下線。這是全球首臺15000 m 鉆機配套頂驅，填補了油氣鉆井裝備領域又一項重要空白，為我國超深層油氣勘探開發再添國之利器。

15000 m 頂驅承載能力達到11250 kN，整機功率2200 kW，本體重達50 t，均達12000 m 頂驅2 倍以上。該頂驅多項技術指標達到國際領先水平，首次采用了雙提環對稱設計，整機布局為全新結構，從設計源頭解決了頂驅偏重平衡問題；首次采用了雙負荷通道設計，保障承載安全，提升了抗沖擊性能；采用了雙電機冗余設計，有效避免長周期作業過程中頂驅電機失效導致的停機概率；頂驅減速箱齒輪傳動和潤滑系統也采用了全新設計。同時該頂驅在自動化、數字化、智能化等方面都有顯著提升，并集成了扭擺減阻系統、軟扭矩控制系統等先進技術。多項創新技術的運用以及超大型號的突破，讓該頂驅設計研發工作量呈指數級上升。為了保障各主承載件性能可靠，技術團隊先后進行30 多次設計修訂，最終形成最佳方案。為獲得最佳性能，采用了大量高性能鑄造材料，經反復摸索獲得理想力學性能。為了確保頂驅各項自動化功能能夠正確執行，設置百余個傳感器，對溫度、壓力、行程等實時監測。整機裝配完成后，先后進行了近1 個月的整機功能調試，最終確保了各項技術指標參數均能完美實現設計要求。

7 國家標準《鉆探工程術語》獲批發布，2024 年1 月1 日起實施

由中國地質調查局勘探技術研究所牽頭編制的國家標準《鉆探工程術語》2023 年9 月7 日獲批發布，于2024 年1 月1 日起正式實施。

《鉆探工程術語》在編制過程中，全面收集30 年來鉆探工程工作發展進程中的相關詞條，在匯總、整合、分類、規范的基礎上，經廣泛征求行業意見，歷經近10 年編制而成。標準涉及基本術語、巖石鉆進特性、鉆進方法、鉆頭、鉆具、鉆探設備、鉆進工藝、定向鉆進、鉆孔沖洗、護壁與堵漏、孔內事故、水工環地質鉆探、鉆探工程管理、中國古代鉆探等14 個方面的術語內容，適用于地質鉆探工程和自然資源勘查其他領域有關的科研、教學、管理。

該標準除陳納新，進一步規范已有保留術語，對新增術語進行科學定義并依據概念體系進行合理歸類，確保定義的準確性、適度性、簡明性，保證標準的規范性、適用性和先進性，為地質鉆探技術規范化和相關學科發展奠定堅實基礎。

8 302 m！我國陸架海域第四系全取巖心深度創新紀錄

2023 年8 月，中國地質調查局廣州海洋地質調查局“海洋地質十號”船成功實施了科學航次，首次在南海北部陸架完成了302.07 m 進尺全取巖心科學鉆探，刷新了我國陸架海域第四系全取心的深度紀錄。

此次科考利用了自主研發的液壓活塞取心器和沉積物繩索錘擊取心器，創新了海洋深孔鉆井工藝，在松散—半固結砂層上實現了地質鉆探技術方法新突破，實現了粘土質地層鉆孔取心率約91%，砂質地層鉆孔取心率約79%，為科研獲取高質量樣品提供了堅實保障，為我國自主開展深海鉆探提供了重要技術支撐和經驗儲備。

本航次鉆探工作海域離珠江口約175 km，鉆探水深92 m，鉆至海底以下302.07 m，獲取了我國陸架海域第四系最連續的地學鉆探巖心。獲取的地質樣品將有助于研究陸架古珠江三角洲第四紀以來的碳埋藏歷史，分析全球氣候變化與粵港澳大灣區海平面變化之間的聯系，探究古珠江三角洲地質演化規律，進一步為粵港澳大灣區涉海工程與生態文明建設提供地質科學支撐。

9 607 m！煤礦井下碎軟煤層氣動定向鉆進孔深再創新紀錄

2023 年7 月，中煤科工西安研究院（集團）有限公司采用自主研發的煤礦井下氣動定向鉆進技術與裝備在山西陽泉華陽二礦碎軟煤層中鉆成了深度607 m 的水平定向鉆孔，創造了煤礦井下碎軟煤層定向鉆孔深度新紀錄！

針對碎軟煤層定向成孔困難、瓦斯抽采治理效率低、礦井需抽掘采矛盾突出的問題，西安研究院首創了煤礦井下氣動定向鉆進工藝和礦用氣動螺桿鉆具，發明了系列化氣動定向鉆機，研制了隨鉆測溫測斜裝置、壓風監控裝置和鉆渣分離裝置等輔助裝備系統，形成了適用于碎軟煤層的成套鉆進技術裝備。2023 年7 月，在華陽集團二礦開展工程示范，成功鉆成了深度607 m 的碎軟煤層順層定向鉆孔，單班最大進尺76 m，煤層鉆遇率100%，并取得了顯著瓦斯抽采效果。

煤礦井下氣動定向鉆進技術與裝備為西安研究院首創成果，擁有完全自主知識產權，成套技術裝備入選了2022 年“科創中國”先導技術榜單，獲得了2023 年中國煤炭工業科學技術一等獎。

碎軟煤層607 m 定向鉆孔的成功實施，既是氣體鉆進技術的重要發展和突破，也見證了煤礦井下氣動定向鉆進技術與裝備逐漸走向成熟完善。目前氣動定向鉆進技術已成為煤礦井下瓦斯治理的重要技術手段，在安徽、貴州、山西、河南、河北等地區廣泛推廣應用，對革新碎軟煤層瓦斯治理模式，提升碎軟煤層礦井瓦斯抽采治理水平具有重要意義。

10 36.74 m！白鶴灘“中國心”再創世界新紀錄

2023 年4 月，三峽集團采用中國地質裝備集團有限公司研制的GQ-60 型鉆機在白鶴灘水電站大壩成功取出一根長度為36.74 m 的混凝土巖心，再創大壩巖心的世界新紀錄。這是繼白鶴灘大壩2019 年取出25.7 m 長心，2022 年取出34.86 m 長心之后，再次打破世界最長常態混凝土心樣紀錄。

白鶴灘水電站位于金沙江下游干流河段上，是三峽集團在金沙江下游投資建設的4 座梯級電站中的第二個梯級。是當今世界在建規模最大、綜合技術難度最高的水電工程。白鶴灘水電站大壩壩高289 m，澆筑混凝土達803 萬m3，作為整個水電工程的擋水建筑物，大壩混凝土澆筑質量是關乎“無縫大壩”建設的重中之重?；炷寥⌒氖菣z查大壩澆筑質量的重要方式，心樣長度是全面體現壩體混凝土精益管理成果的關鍵指標。

GQ-60 型工程鉆機采用龍門形結構，動力頭上下滑動形式，強度大、剛性好，體積輕巧新穎，便于靈活操作和搬遷，適用于房屋、高層建筑、堤壩、港口碼頭、橋梁工程的基礎灌注樁孔施工及大口徑水井孔鉆進。該鉆機負責本次白鶴灘水電站左岸11 號壩段的取心工作，從壩頂高程833.5 m 取至高程796.75 m，長36.74 m，直徑245 mm，穿越13 個澆筑單元，12 層水平施工縫面，73 個澆筑坯層，25 層冷卻水管，心樣整體表面光滑，結構密實，骨料分布均勻，膠結清晰完整。