我国地质钻探设备发展战略探讨

  2009年8月17日,中共中央政治局常委、国务院副总理李克强来到中国地质科学院考察工作,李克强在座谈中强调,在我们这样一个有着十几亿人口的发展中大国里解决能源资源问题,需要充分利用国际国内两个市场、两种资源,但必须坚持立足国内,增强国内能源资源的保障能力。这就需要进一步加强地质勘查,努力实现重要资源找矿的重大突破。我国地域辽阔,地质成矿条件较好,但由于地质工作程度较低,资源开发利用的潜力还没有充分挖掘出来。只要下定决心,加大投入,超前谋划,科学部署,深入持久地加以推进,就有可能取得重大进展。要突出重点区块和重点矿种,抓紧组织实施新一轮找矿计划,增加一批重要矿产资源储量,使我国资源安全保障有较大幅度提高。 这是对我国矿产资源保障战略的最新诠释。我们在探讨地质钻探设备行业发展问题时,必须将其放到地质勘查行业及矿业体系乃至整个国家和国际的大背景中去观察。

 

  我国在地质工作改革进程中提出了地质勘查业是一个独立的产业,属于服务性行业(第三产业),连带着钻探就成了地质技术服务业。其实在国际上基础地质工作(我们称公益性地质工作)属于政府投资建设的公众事务,矿产勘探则属于矿业范畴,钻探工作主要服务于矿业。这一错位使得钻探专业从学科分类到标准化各个环节都与国际接不上轨。 今天,探讨钻探发展战略当然要先考察矿业发展情况。2008年矿产品价格出现暴涨暴跌,近来出现触底反弹,尽管世界性金融危机导致的经济衰退还没有过去,但是矿产资源从长期看需求旺盛是绝对的。金融危机是暂时的,资源危机是永久的。因此地质钻探工作的发展是一定有广阔前景的。

 

  这是制定钻探行业发展战略的基点。

 

  从国际大环境看,受人工成本高等因素影响,发达国家正在将传统工业产品转移到发展中国家,而集中发展技术含量高、附加值大的信息技术产业。我国面临着成为世界制造业中心的良好机遇。加之我国目前投资环境好、市场潜力大、人工成本低,吸引了大批加工制造业务,装备制造业呈现出持续增长的势头。 从国内环境看,国家明确提出了大力振兴装备制造业 的目标要求,已将机械制造业作为??十一五 期间重点扶持和发展的产业之一。明确要求装备制造业要依托重点建设工程,坚持自主创新与技术引进相结合,强化政策支持,提高重大技术装备国产化水平。

 

  这为我国装备制造业的发展指明了方向。但是,另一方面也应清醒地看到,中国新型工业化与发达国家智能信息化整整差了一代,中国投资4万亿在铸造铁公鸡 (铁路、公路、机场,简称??铁公鸡 ),越来越多地消耗着地球上有限的资源,而发达国家则在工业化完成后,开始了从初级信息化(信息高速公路)向高级信息化(智慧地球)跨越前进,倾全力进行新能源革命,推进智能网络基础设施建设。奥巴马执政后,制定了一系列应对国际金融危机的经济刺激措施。其中特别强调,科学、技术和创新是解决美国面临诸多紧迫问题的关键,制定了全面的科技创新议程,实施科技新政。美国不仅通过科技发展刺激经济,而且这一系列措施将推动新一轮科技浪潮的发展,对培育21世纪新的经济增长点起到重要作用。奥巴马的科技新政具有4个特点:一是重拾科学对美国国家发展至关重要的理念,以保持美国作为世界头号科技强国的地位。二是联邦政府加大了科研和创新投入。三是鼓励民间组织参与科技计划,促进私营技术巨头加大科研投资。四是酝酿着一场以新能源为主导的跨产业技术革命,培育领导未来世界经济发展的新兴产业。 我国的GDP总量可能在不久的将来达到世界第一,但在核心指标上还不是新型工业化,而只是传统工业化。增长方式转变,远比预想的艰难。 这是我们制定发展战略时应当十分注意的。由于原有地质队规模过大,为生存发展,钻探队伍都两手抓 (一手抓地质岩心钻,一手抓工勘施工钻),这就形成了中国一道独特的风景线 !!!钻探队伍既服务于矿业勘查,也服务于建筑业。这些也是我们制定发展战略时不得不考虑的。

 

  但是,今天我只对服务于矿业的传统的地质勘查钻探设备发展战略做一剖析。

 

  1我国地质钻探行业发展现状

 

  经过几年的低谷后,从2006年开始在国务院??关于加强地质工作的决定 的巨大影响下,地质勘查形势大好。在2007年增长37%的基础上,2008年我国地质勘查资金投入持续增加,全年共投入资金25157亿元,比2007年增加约38%;其中矿产勘查投入资金22841亿元,同比增加38%,中央财政、地方财政、社会资金的投入比重分别为14%、23%、63%。

 

  随着我国矿业的复苏,地质岩心钻探工作量出现快速增长。2008年我国固体矿产勘查工作量创 历史新高,全年完成钻探工作量1555万米,同比增长34%。完成钻探工作量前十位的省份为:内蒙古3933万米、新疆1593万米、山西972万米、山东898万米、安徽795万米、云南643万米、吉林518万米、陕西516万米、福建500、贵州476万米。 2009年受金融危机及矿产品价格下跌影响,1至3月份商业性地质勘查受到较大冲击,三月份之后逐渐回暖。上半年完成钻探工作量580万米,相当于去年全年钻探工作量的37%。社会资金投入呈小幅萎缩态势;财政资金投入力度明显加大,出现近年来第一次财政投入超过社会资金的现象;勘查走势地区差异明显;贵金属和煤炭勘查依然火热,有色金属勘查受到社会投资者冷落。从目前形势看,地质勘查市场将呈现小幅增长的态势,预计全年钻探工作量将超过1600万米。

 

  (1)从钻探新技术应用情况看以绳索取心为主体的金刚石岩心钻探技术获得广泛应用; 深孔地质钻探技术在部分省市获得良好应用效果; 复杂地层钻进技术及低固相冲洗液的应用技术有一定进步; 在东海大陆科钻的带动下,液动潜孔锤技术逐步完善,在地质钻探施工中获得较大发展; 定向钻探技术只有少数地方有一定应用;空气反循环取样钻探(RC钻探法)仍然处在休眠状态。

 

  (2)从钻探设备发展情况看 近两年中国地质调查局组织勘探技术研究所和中国地质装备总公司对国际钻探技术发展和我国地质装备情况做了一些典型调研,调研报告中提出一些基本数据很有代表性。 在70多个被调查的典型施工单位中,千米以深(含1000米)钻机690台套,占87??8%;300~1000米钻机96台套,占12.2%;立轴式钻机735台,占93.5%;全液压钻机51台,占6.5%。在51台全液压钻机中,国产钻机11台,占21.6%;进口钻机40台,占78.4%。国产设备平均成新率约为64%,进口设备成新率约为70%。

 

  从以上数据不难得出这样的结论,国产立轴式岩心钻机在我国仍占据绝对的主导地位。应当看到作为主力设备使用的是20世纪60和70年代研制的XY系列钻机,不能很好地满足绳索取心钻进工艺和斜孔钻进的要求,通用性和标准化程度较差。 但是也必须看到近年来国产全液压岩心钻机取得飞速发展,2008年国内外销售量超过了150台。

 

  钻具的生产出现了少有的旺势,仅钻杆一项年消耗量大约10万吨。

 

  (3)存在的问题 地质钻探设备行业的特点是:企业规模小,技术创新能力弱,产品同一化,低水平重复,过度竞争。具体表现在以下几点: 原材料差距大。制造业的发展需要各种材料配套体系。但是,从我国目前的情况来看,一些关键材料与国外水平有明显差距。以绳索取心钻杆为例,国产钻杆的差距主要是原材料性能和钢管制造水平低而造成的。 #基础件依靠进口。高档基础件如全液压钻机使用的液压泵、液压马达、绞车部件等主要靠进口,国产的质量有明显差距。

 

  ?主体制造业发展与科技体系基本脱节,产学研合作的矛盾还是非常突出。 %缺乏标准化支撑。 &极度缺乏地质工作对钻探设备的支撑。比如RC钻探方法在发达国家已经占到一半,而我国还不能将这种方法列入勘查规范,与此相关的装备就根本谈不上如何发展。

 

  (4)深层次的原因 ?由于历史原因,在我国过度强调地质工作的 独立性,将地质及勘查技术游离于矿业活动之外,导致专业发展极不平衡,重狭义地质工作,轻勘查技术,更忽略勘查技术装备的研制,从而导致要么是采用低水平的国产装备,要么是高技术装备只有依靠进口。 如果说??科技创新能力不足 是当前地勘工作存在的主要问题之一,那么勘查技术装备的落后和国产化程度低则是最直接的表现。

 

  在地质装备管理体制上出现两个误区,以前是由国家大包大揽,政府直接领导国企,按计划生产分配给地质队使用,造成机制僵硬没有活力;后来则放任不管,一切交由市场,似乎这才是市场经济的真谛,结果是地质工作需要的技术装备没有列入规划,没有纳入政府或准政府机构的视线,而尚没有生存能力的企业专注于生存,更没有力量去研发。十年过去,我国地质勘查装备国产化水平大幅度下降。钻探设备由于原有基础好,相比而言在勘查技术领域中国产化水平还是比较好的,但是行业共性技术水平和标准化程度很低,给基层地质队伍的使用带来极大困难。

 

  2??国外发展趋势

 

  (1)在常规岩心钻机方面,国际上已普遍采用全液压动力头式钻机,传统的立轴式钻机目前在发达国家已很少制造和应用。

 

  (2)RC钻进的工作量这几年在不断增长,一些主要钻探国家RC法占总钻探工作量的平均比例在50%左右,其中澳大利亚最高,超过80%;美国80%左右;东南亚等国家60%左右;加拿大最少,不到10%。

 

  (3)直升机吊运钻机在偏远地区已获得十分广泛的应用。

 

  (4)钻具采用国际通用标准,设计与制造技术不断改进,针对不同地层的差异化应用日益标准化和程序化。

 

  (5)在钻探设备方面实施以??提高智能化、信息化、自动化 为目标的数字化战略。积极倡导高技术化、个性化和多样化以及增加环保功能。

 

  (6)石油钻井技术突飞猛进,出现一批带有成套装备的新技术。例如自动导向及地质导向钻井技术;自动垂直钻井技术;气体钻井技术与装备;全过程欠平衡钻井技术;膨胀套管钻井技术;连续管技术与装备;超深井钻井技术与装备等。这些成套技术大多可移植到地质岩心钻探,但是受小口径的限制,移植和转化的难度很大。国外对真正的核心技术、高新技术是不售卖的。

 

  3??关于发展战略的指导思想

 

  首先,钻探设备国产化和现代化,必须追求三个境界,即高端化、高新化、高质化。换言之,惟创造出具有高端、高新、高质三大特点的重大装备,才是真正意义上的国产化。国产化不是目的,现代化才是根本。当然,我们追求的三高也不是无止境的,更重要的是一种信念,一种指导思想。 其次,要依靠信息技术来发展资源领域的传统装备制造业。

 

  有人认为从事钻探工作的工人多是农民工,文化水平低,高技术设备不会使用,还是皮实的立轴式钻机好用;还有一种呼声,说我国要走低成本、低消耗之路,全液压钻机不符合国情,立轴式钻机应进一步改造再发展。这都是一种短视,是在一定时间里,一定条件下,少数地区满足眼前工作的一种临时技术措施,而不能成为钻探设备发展战略的指导思想。

 

  第三,对于装备制造企业来说,粗放式、求全式的发展模式必须改弦更张。企业要精于心,简于形,苦练内功;要提升自主创新能力,形成一批具有自主知识产权的高端名牌产品,以及适应用户需要的个性化产品。装备行业应扩大集中度,调整产业布局,通过体制创新和机制转换,形成结构合理、强强联合、加快发展的态势,实现全行业的持续、有效、协调发展。要有做成全球钻探设备第一,将中国创造和制造的钻探设备销售到世界各地的战略规划。 随着成本优势减弱,以前那种产出来就能低价卖出去的火热场面肯定将不复存在。装备制造业不可能永远靠低成本战略来开拓国际市场,必须在研发创新上取得更大的突破才有立足之地。

 

  4??关于目标与任务

 

  不久前,中国地质调查局在编制十二五 部署时,组织专家对勘查技术的需求做过一些分析。钻探提出到2015年全国平均台月效率应达到800m(国际水平在1000m以上),台年进尺达到4000m,全液压钻机比例达到30%,金刚石钻头平均寿命达40m,钻杆使用寿命达10000m。如果拿一个队或一个省来看,指标并不高,但是全国平均达到指标还是 相当困难的。 这是硬指标方面的指标,要实现必须有具体的技术发展目标和任务。

 

  (1)装备方面要实现全液压化、智能化和模块化、轻便化,提高以金刚石绳索取心技术为主体的新型钻探方法的效率和质量,解决我国西部特殊景观区资源调查需要的轻便高效钻探技术装备,发展直升机搬迁、易拆装的钻探设备及相关工艺技术方法;

 

  (2)要重点发展深部资源勘探的相关技术和装备,解决第二勘探空间安全、高效、精确、低廉的成套取样技术;

 

  (3)研究新型能源勘探的技术与装备。包括地热、天然气水合物、煤层气、油页岩等新能源的勘探技术装备;

 

  (4)研发先进、快速的系列浅层取样钻机及覆盖区填图取样钻进技术,应用于基础地质系列图件、矿产资源系列图件、地质环境评价系列图件等的编制;

 

  (5)推广与示范如下新方法新技术:金刚石绳索取心钻进技术、液动冲击回转钻进技术(硬岩、深孔钻进)、受控定向钻进技术(固体矿产易斜地层)、新型泥浆材料、多介质反循环钻探组合钻探技术(典型示范,野外矿区施工);

 

  (6)在西部干旱、半干旱缺水地区,大力推广节水钻探技术和空气泡沫钻探技术;

 

  (7)研制大型地下水资源勘探开发和抢险救援用快速成孔钻探技术装备;

 

  (8)尽早开展超深孔科学钻探技术体系与适用装备的研究。

 

  这是整个钻探行业的目标,同时也是钻探设备的发展目标。

 

  5几点建议

 

  (1)应加强国家层面的宏观管理,加强政府对勘查技术装备行业发展的规划、指导和监督管理。对行业共性的技术和标准规范要加强统筹和协调,对行业发展现状和基础分析数据要有全盘的掌握。 将勘查与工程技术以及地勘装备制造业的发展规划纳入部科技发展规划的体系中来,而且要认认真真当做一个重点来抓,而不是当成点缀。落后的勘查技术装备将严重影响我国整个地质矿产事业的发展,靠买外国的仪器设备是换不来现代化的,这是衡量一个部门是否具有全盘观念和领导能力的试金石。在地质找矿改革发展大讨论之际,回顾十年来在勘查技术与装备管理方面所走的弯路是十分有意义的,现在不是要倒退,更不是像有人说的找矿的和探矿的彻底分家就解决问题了;二是政府该做些什么事,宏观管理不等于片面管理,管理不等于收队伍、抓项目。

 

  国土资源部徐绍史部长讲过:近10年,地质找矿工作体制进行了重大改革,主要是公益性、商业性的分离,地勘单位属地化管理。总体上看,改革的方向是对的,成效是显著的。但也还存在许多问题,需要继续通过深化改革来解决 。国土资源部的职责主要是行政管理、社会管理和公共服务。这其中涉及全国地质勘查行业的科技进步,特别是勘查技术装备的发展应不应该管?应该如何管?值得探讨。但是10年来完全放弃了对全国勘查技术装备发展的规划、指导和监督,任由市场自由发展,结果导致了我国勘查技术装备整体水平大幅度下滑,与国外的差距由原来的10年左右,扩大到20年左右,国家投资的数十亿装备只好大量向国外采购,这不能不说是值得我们深深反思的。

 

  (2)政府应支持产业共性技术开发,建立产业共性技术支持体系。国家可以在一些公共性和不可分割性强的技术中选择支持可能对制造业发展起重大作用,可能有较大未来经济效益,能显著提高产业技术水平,带有综合性,需要跨产业、跨地区组织攻关的项目。共性技术的选择可以通过定期征询企业、研究院所、高校的建议或者定期进行工业技术需求普查来获得。共性技术的开发既要体现国家在公共产品 生产中的作用,又要加强开发和应用、推广的联系。可以采用新的机制,针对不同情况,组织共性技术供需各方联合攻关。组织形式可采取技术合同合作模式、技术项目合作模式、制造技术基地合作模式或技术联合体合作模式等。

 

  (3)加强制造业技术攻关。制造业技术攻关包括:基础件技术攻关、原材料技术攻关、成套装备技术攻关、%重大工艺技术攻关。国家基础工业产品的水平和质量必须上去。材料、液压元件、电子器件、橡胶件、齿轮、轴承等如果不能达到世界先进水平,整机就不可能达到世界水平,各个厂家的努力只能是低水平的重复。

 

  低水平是包袱,高水平是财富 ,高新技术支撑起高端产品,而高端产品最终要以高质量的形式表现出来。

 

  (4)要研究和探索新的技术攻关机制,提高攻关效果。要引导、支持大学、研究院所与企业的合作,改变脱节状况,使大学、院所成为产业技术体系的重要组成部分。通过市场机制和计划机制加强这种结合。一方面用国家和地方政府科技计划、经费加以引导;另一方面要实现??双赢 机制,通过联合技术项目攻关、技术服务、技术支持等手段,把大学、研究院所与企业结合起来,使大学、研究院所在以企业为创新主体的基础上发挥中坚作用。

 

  (5)充分发挥大型国企的龙头作用。国有企业应进一步深化企业改革,加快建立和完善符合市场经济要求的现代企业制度,着力在企业内部形成适应国际合作和竞争要求的管理体制和经营机制,增强自主创新能力,提高核心竞争力,努力发展成为拥有自主知识产权和知名品牌、具有较强国际竞争力的大企业集团,在更大范围和更深程度上参与国际经济合作和竞争。应增强消化吸收能力,主动承接发达国家产业转移,采用兼并、嫁接、合作等形式,加强与国际大公司、大财团的合作。同时,积极发挥带动作用,影响和带动其他经济类型的企业走出国门,充分利用国际国内两个市场、两种资源,发展开放型经济,振兴民族产业,促进国民经济持续健康发展。