2021 年探矿工程十大新闻

《钻探工程》编辑部

1 “海牛号”海底钻机刷新世界深海海底钻机钻探记录

2021 年4 月7 日23 时左右，湖南科技大学领衔研发的我国首台“海牛Ⅱ号”海底大孔深保压取心钻机系统，在南海超2000 m 深水成功下钻231 m，一举刷新世界深海海底钻机钻探深度。这一深海试验的成功，填补了我国海底钻探深度＞100 m、具备保压取心功能的深海海底钻机装备的空白，也标志着我国在这一技术领域已达到世界领先水平。

4 月 3 日，从 广 州 港 口出发的“海牛Ⅱ号”，抵达目标工区并开展深海作业联调联试。7 日上午6 时左右，海试作业进行；8 时30 分 ，“ 海 牛 Ⅱ 号 ”成 功 坐底在水深2060 m 的海底；在海底完成姿态调平后，进行了目标层保压取心钻探作业，持续时间约15 h。“海牛Ⅱ号”钻机本体高7.6 m，腰围10 m，体重12 t，水下重力10 t（100 kN），是目前我国水下最重的地质勘探科考设备。

相比较于目前世界上深海海底钻机海底100 余米的最大钻探深度，“海牛Ⅱ号”本次海底目标层保压取心钻探深度达到231 m，意义非凡。它不仅是目前世界上唯一一台海底钻探深度＞200 m 的深海海底钻机，其采用全新的基于海底钻机绳索取心技术的水合物保压取心原理、保压取心技术与工艺、轻量化设计技术，以及海底复杂地层智能钻进专家系统，使得钻探效率、取心质量、保压成功率显著提高，钻机自重较国外同类钻机大幅减少，水下收放作业难度大幅降低。这次深海试验的成功，意味着我国在该技术领域已达到世界领先水平。

2 钻探专家孙友宏当选中国工程院院士

2021 年11 月18 日，中国工程院公布了共有84 位中国工程院院士和20 位中国工程院外籍院士的2021 年院士增选名单，中国地质大学（北京）教授、钻探专家孙友宏榜上有名，当选能源与矿业工程学部院士。

孙友宏教授是我国地质工程（探矿工程领域）学科带头人之一，长期从事探矿工程理论研究、技术创新和装备研发。围绕天然气水合物和地球深部探测等国家重大战略需求，开展探矿工程前沿技术攻关，取得了系列标志性成果，并用于生产实践，对地质与矿产新发现、地球深部探测的开展发挥了重要支撑作用。主持创建了“复杂条件钻采技术自然资源部重点实验室”和“油页岩地下原位转化与钻采技术国家地方联合工程实验室”，拓展了我国钻探技术的应用领域，推动了我国探矿工程的科技进步。主持承担科技部、国土资源部、教育部和国家自然科学基金委等各类科研项目40 余项。以第一发明人授权发明专利59 件；以第一作者（通讯作者）公开发表论文112 篇；出版著作和教材5 部。“陆域天然气水合物冷钻热采关键技术”获国家技术发明奖二等奖（排名第一）；“‘地壳一号’深部大陆科学钻探钻机关键技术及应用”获教育部“中国高等学校十大科技进展”（排名第一）；“顶部驱动精准控压科学钻探装备关键技术及应用”获国家技术发明奖二等奖（排名第一）。此外，还获得国家教学成果二等奖1 项，省部级科技奖励一等奖4 项，第十三届光华工程科技奖。

孙友宏教授现任中国地质大学（北京）校长。为“新世纪百千万人才工程”国家级人选，第七届国务院学位委员会学科评议组成员，第七届教育部科技委地学与资源学部副主任，教育部高校地质类专业教学指导委员会副主任委员。

3 无源磁导向救援井技术实现“0”到“1”的重大突破

高压油气井井喷失控、储气库泄露等重特大事故给石油行业带来严峻挑战，无源磁导向救援井技术是井喷压井和储气库“封天窗”的核心处置手段，是破解精准测控复杂结构井轨迹难题的关键技术。2020 年，无源磁导向钻井技术在我国还是一项“卡脖子”技术，一直依赖国外服务，费用高昂，亟须创新研发自主产权的救援井技术。

中国石油工程技术研究院联合长城钻探、渤海钻探和吉林、冀东、大庆、辽河等油田，历经10 年自主技术攻关和现场实践，研发成功无源磁导向测量、随钻陀螺轨迹控制、救援井精确导向工艺等关键技术，解决了5000 m 以浅的救援井钻井轨迹测控难题。突破了救援井钻井“卡脖子”技术，实现从“猜着打”到“盯着打”的重大突破。

该技术已在储气库复杂老井封堵、老油田错断井处置等领域成功应用，一次作业成功率100%，解决了制约吉林、冀东、辽河等油田储气库建设的完整性难题，也为我国自主实施深层井喷失控救援井奠定了技术基础。

4 国家重点研发计划重点专项“5000 米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目创两项亚洲纪录

2021 年 9 月 11—12日，中国地质调查局勘探技术研究所组织召开了国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项“5000 米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目下设课题绩效评价会，6 个课题全部顺利通过了专家组的绩效评价。

项目启动伊始就确定了“钻探装备轻量化，钻进控制智能化，孔口作业自动化，孔内钻具系列化，钻探工艺标准化，泥浆体系绿色化”的技术路径和顶层架构，重点研发了5000 m 智能交流变频电驱地质岩心钻机、地质钻探技术智能钻进控制系统、P-5000 高性能薄壁绳索取心钻杆、小口径高效系列钻具、绿色环保冲洗液体系与废浆处理技术等深孔钻探关键技术与装备，构建了以金刚石绳索取心工艺为主体的5000 m 以内地质特深孔钻探技术体系。2021 年6 月，勘探技术所牵头组织实施5000 米智能地质钻探技术装备集成应用示范工程，在钻深4007.01 m 的JZ04 地热地质勘探井，按照小口径绳索取心满眼钻进要求，下入4007.01 m 的Ø 146 mm 套管，实现了新的小口径钻孔结构，采用P 规格绳索取心钻具智能化控制钻进，终孔深度达到4017.50 m，岩心采取率达到97.08%，实现了钻探装备配套集成、功能操控、钻进能力的实钻验证，创造了P 规格绳索取心钻进应用深度、下入Ø146 mm 地质套管深度两项亚洲纪录，形成了一支年龄搭配合理、专业配置高效的深部地质钻探专业科研团队，再次体现了勘探技术所牵头承担国家重大项目的研发能力与组织、协调能力。

5 5000 米新型能源勘探智能钻探装备与技术项目成果达到国际先进水平

由安徽省地质矿产勘查局313 地质队主持承担并与河北永明地质工程机械有限公司、安徽理工大学、北京六合伟业科技股份有限公司、中国地质大学（武汉）等单位合作完成的安徽省科技重大专项“5000 米新型能源勘探智能钻探装备与技术”，于2021 年9 月15 日通过第三方评价，项目成果总体达到国际先进水平。

该项目研发了国内地勘行业首台5000 米多功能交流变频电动钻机，创新了自动平衡起降直升式井架、钻机整体自移、高塔防寒防暑、钻杆提升自动洗刷、集视频与通讯功能的安全帽等技术，改善了人机工作环境，显著提高了钻探工作效率和安全性；研发了泥浆性能多参数一体化自动测量装置，实现了泥浆粘度、密度、失水量、含砂量、pH 值5 项参数的自动化测量，研发了耐260 ℃高温环保型水基泥浆体系，填补了该领域的技术空白，对地下深部新型能源勘探开发提供了技术支撑；研发了多参数孔底自动监测装置，完成了近钻头钻压、扭矩、转速、内/外环空压力、井斜、温度等参数的测量，解决了孔底真实钻探工况获取的重大技术难题；研发了一种取心和全面钻进不提钻切换装置，实现了取心和全面钻进工艺高效切换，极大提高了钻探效率，填补了国内空白。

该项目获授权发明专利8 件、实用新型专利13 件、软件著作权5 件。成果已在新疆、安徽、河南、河北等地进行了推广应用，累计完成钻探工作量5 万余米，完成钻孔15 个，其中在新疆克拉玛依油田完成4000 m 以深钻孔10 个，最深钻井4359 m，单井（井深4208 m）最短施工周期37.75 天，最高日进尺1082 m，水平段平均长度2200 m，取得了显著的社会与技术经济效益，具有良好的推广应用前景。

6 我国首套“一键式”人机交互7000 米自动化钻机顺利完成百天工业化试验

2021 年 12 月 10 日，我国首套“一键式”人机交互 7000 米自动化钻机在川庆钻探威204H62 钻井平台投入工业性试验达到100 天，设备运行良好，各项参数达标。这个“巨型机械”是目前中国石油自主研发的最先进钻机。通过“一键式”操作“控全程”，随着屏幕数字跳动，钻机钻头朝着数千米地下持续挺进。

自9 月1 日这台钻机投入工业性试验以来，中国油气钻井正式步入“一键式”操作时代。12 月25日前后，随着第二口试验井的完钻，这台钻机将结束工业化试验，意味着这类钻机将在更宽阔空间大显身手，助推我国由钻机制造大国向制造强国迈进。

“一键式”钻机通过机器人自动感知、精准定位、智能协同等技术，在井口区8 m2范围内整合11 种设备的360 余个动作，实现了并行自动化作业。“一键式人机交互”就是控制人员只需按下一个按键，就能实现钻机多个设备的协同联动和数据的实时交互，帮助钻井工人高效完成复杂的作业任务。

该钻机在应用中体现出“三高一优三降低”的显著特点：自动程度高，安全水平高，作业效率高；操控性能优；井队人员配备降低，钻井工人重体力劳动降低，与进口钻机相比采购成本降低。创造了威远区块水平段长度、机械钻速、一趟钻进尺、旋转导向钻进周期4 项钻井纪录。

该钻机的成功研制与应用，使我国石油钻机由“作业机械化、操控多人化”发展为“流程自动化、操控一键化”，打造了国家钻井工程领域的“国之重器”。应用该钻机承钻的首口井钻井周期、储层钻遇率、靶体钻遇率等多项工程参数创造了纪录，有效提升了油气勘探开发的施工效率、作业安全性。

7 5256 m，川庆钻探再破亚洲陆上油气井最长水平段纪录

2021 年7 月22 日，在鄂尔多斯盆地致密气区域，由川庆钻探长庆钻井总公司70232 钻井队施工的靖51-29H1 井顺利完井，并以5256 m 刷新亚洲陆上最长水平段纪录。

该井位于靖51-29 水平井平台，平台共部署井位14 口，每口井相距8 m，防碰饶障难度很大，钻头需要在两井之间的缝隙中穿插而过，考验的是精准制导技术。

水平段越长，井下摩擦阻力越大。钻具紧贴下井壁，下放阻力达到700 kN，相当于常规井的6 倍，动力传递到钻头，功率渐次衰减。水平段井眼尺寸小，环空间隙小，泵压达到40 MPa，对于设备、井下工具都是一大考验。

该井使用旋转导向工具，钻头就像“贪吃蛇”一样，追着储层精准穿行，储层钻遇率达97.58%。自研水力振荡器的应用，有效减轻了井底摩擦，有效提升钻井效率，钻井周期减到3 个月之内。升级的CQSP-RH 水基钻井液体系，不仅有效支撑5000 多米裸眼地层，而且因为高润滑性能，让钻具在井底畅通无阻。据悉，该体系已达到国际先进水平，与油基钻井液相比，成本大幅下降，环保性能更高。不仅如此，该井使用双漂浮接箍，让套管悬浮在水平段，顺利抵达目的层，为长水平段水平井完井作业开辟了一条新路。

8 《探矿工程（岩土钻掘工程）》期刊更名为《钻探工程》

创刊于1957 年的《探矿工程》期刊，虽历经沉浮，两次停刊、复刊，几次变更刊名（《探矿工程》→《探工零讯》→《探矿工程》→《勘探技术》→《探矿工程》→《探矿工程（岩土钻掘工程）》），几易主办单位（地质出版社，地质部探矿司，地质部勘探技术研究设计院，地质科学院勘探技术研究所，地质矿产部勘探技术研究所，中国地质勘查技术院，中国地质调查局，地质出版社和中国地质科学院勘探技术研究所），更深受体制改革、行业变化、学科调整等的冲击和影响，然而正是几代探矿工程工作者不离不弃的坚守，并为之付出了大量的心血与汗水，使她顽强地走过了63 年不平坦的道路。

随着专业技术的迅速发展和学科融合，作为地质工作重要手段之一的探矿工程技术，已不再作为一个独立学科存在，学科中的几个专业已变更名称融合到了不同的学科中。新时代党和国家对地质工作提出了新要求，中国地质调查工作将探索构建天—空—地（陆、海）立体协同的探测技术体系，原探矿工程技术中的主要技术——钻探工程技术的发展，是新时代地质调查转型升级发展的重大需求，是推动地质科技创新的重大支撑，从2021 年开始，《探矿工程（岩土钻掘工程）》期刊更名为《钻探工程》，恰逢其时，也正如当年的《探矿工程》期刊一样，应运而生。

《钻探工程》期刊将围绕其办刊宗旨，全力支撑服务新时代地质工作“三大转变”，推动钻探技术发展，满足全国钻探工程技术人员的迫切需求，提高期刊自身的生存发展动力。一是广泛交流钻探工程技术与装备的研究成果和实践经验。二是搭建自然资源探测和地质调查学术交流平台。三是服务生态文明建设和国家重大工程建设。近20 年来，我国钻探技术的发展日新月异，逐步走向成熟和高端，在许多方面达到了世界先进水平，有些钻探技术、装备已处于世界领先地位。可以预见，随着学科交叉以及产学研用深度融合，钻探技术会有更重要的突破和发展，这将是《钻探工程》重新启程的强力保障。

新时代，新期刊，新起点，新征程，《钻探工程》将传承63年的办刊史，不忘初心，努力践行新的历史使命。

9 山东笏山金矿爆炸事故救援，快速打通救援“生命通道”，赢得时间与生命赛跑的胜利

2021 年1 月10 日14 时，山东栖霞笏山金矿发生爆炸事故，22 人被困井下，自11 日晚，来自全国各地的救援力量星夜驰援，奔赴栖霞。1 月 24 日 15 时 18 分许，“五中段”最后 2名被困矿工升井，至此有11 人成功升井。1 月12 日至25 日，14 天争分夺秒，14 天永不放弃，这是一场时间与生命的赛跑。

在此次“地心营救”中，山东省地矿局第六地质大队、国家矿山应急救援大地特勘队接力救援，于1 月17 日13 时率先打通首条生命维护通道3 号钻孔，为成功救援发挥了关键作用。

国家矿山应急救援大地特勘队，在寒风刺骨的笏山金矿事故现场，努力克服各种困难，团结协作，不分昼夜，科学施救。这支有着钢铁一般的信念、担当和纪律的队伍，从讲政治、为人民的高度出发，临危不乱、服从大局，勇敢地肩负起了中央企业的社会责任，体现了“主力军”的实力，“国家队”的担当，为地质工作者“特别能吃苦，特别能忍耐，特别能战斗，特别能奉献”的行业精神赋予了新的内涵。

山东省地矿局第六地质大队，于1 月 13 日凌晨紧急施工 3 号钻孔，克服围岩硬度高、裂隙发育、涌水量大等不利因素，快速钻进至521 m，为救援工作争取了时间，后由拥有定向钻进设备的国家矿山应急救援大地特勘队接续钻进。山东省地矿局受到省委省政府表彰并被授予“笏山救援争分夺秒，攻坚克难彰显担当”锦旗。

10 深覆盖层大口径绳索取心钻进创国内最深纪录

山西省清徐测区1∶5 万覆盖区区域地质调查项目是山西省自然资源厅2018 年度地勘基金项目，由山西省地质调查院和山西省第三地质工程勘察院合作完成。项目工作目的是揭露第四系、新近系地层，获取地层样品，查明覆盖层及以下隐伏基岩的地层、岩石、构造及其它地质体等基本特征，为相关专项调查及研究等提供基础实物资料。项目共设计勘探钻孔3 个，ZK01 孔设计孔深800 m、ZK02 孔设计孔深2000 m、ZK03 孔设计孔深3000 m，终孔深度以揭露三叠系基岩30 m 完钻。技术质量要求：岩心直径≮60 mm，采取率≮85%；需要采用PVC 管采取原状保真岩样。

该项目自工作任务书下达之后，项目团队充分发挥现有设备优势，精心组织，创新工艺，采用转盘水源钻机和CHD127 绳索取心钻杆进行绳索取心钻进。施工过程中，不断优化改进绳索取心钻具和钻头结构，对传统水源钻机进行自动化升级，实现了恒压送钻给进，强化泥浆使用维护管理等施工措施，创新性探索出“水源钻机+绳索取心+取心钻具内衬PVC 管+全孔裸眼”施工工艺，高质量完成了该项目钻探施工任务。其中，ZK03 钻孔于2021 年7 月2 日完钻，终孔深度2729 m、终孔直径133 mm、岩心直径68 mm、岩心采取率93.8%，创造了国内覆盖层钻探P 口径绳索取心钻进最深纪录。

12 月15 日，该项目通过了山西省自然资源厅专家组评审，专家组经过合议评定认为，该项目是山西省第一个覆盖区区域地质调查项目，首次在新生代盆地中完成深钻全孔取心、采样工作，重新厘定了晋中盆地新近系—第四系岩石地层单元，建立了晋中盆地新近系—第四系典型地层标准孔、精确年代地层和层序地层框架，项目开创了覆盖区区域地质调查先河，取得了极为丰富的成果和经验，为山西省六大盆地部署1∶5 万区域地质调查提供了一条切实可行的技术路线，项目成果质量达到国内领先水平。