中国钻探技术发展综述

  1古代钻探技术的演变

 

  在新石器时代早期的遗址中，发现了一些一米左右的竖坑，主要是储藏东西用的窖穴，此时还远远不能称为钻探技术。 夏商周时代继承了夏以前的开拓方法，并给予开拓，发展起了古代采矿业，此时的采矿井已由竖井、斜井与平巷结合而成，而且有支护结构，以防止碎石塌落，在采掘工具和矿井的规格上也是有很大的进步。

 

  秦灭巴蜀，李冰入蜀,不仅开发了都江堰水利，更掘凿了广都的盐井，开启了巴蜀盐井的新篇章。当时盐井的掘凿技术主要依赖当时的铁器工具，并推广了北方中原的掘井技术。 时至汉代，小口井浅井的掘凿非常流行，并提升装置已属单辘轳型，同时，大口径盐井的开发也很具特色，具代表性的有东汉仁寿的陵井和晋以后的毒狼井，以及南陵井。 到了唐代，盐井的规模和深度猛增，工艺技术也有改进和进步。

 

  （1）应用工具在品种和热处理技术方面的提高；

 

  （2）采用了“大绞车提 升运输”；

 

  （3）大口井的支护技术和井的结构有所创新；

 

  （4）发明了“鱼盘”，解决了井底有害气体的问题。这种改进使得当时已经能够在坚硬的砂岩层中开井。 至北宋庆历年间，在继承汉唐以来大口径浅井成功经验的基础上，发明了竹篦绳索冲击式钻探法，出现了一宗全新型式的钻井方法——— 卓筒井。这时的探井技术才能真正被称为钻探技术。

 

  明朝初期由于社会不稳定，钻进技术没什么发展，到了明朝中后叶，钻井技术及规模得到了发展。

 

  （1）马骥的《盐井图流》中把钻井工 程划分了六道工序；

 

  （2）在钻井深度最深可达百丈；

 

  （3）钻井结构有宋卓筒井单一的“二径结构”发展为“三径”或“多径”结构；

 

  （4）开始用铁锥钻头和“铁钎”钻头，同时还发明了诸如撞子 钎、铁五爪、搅镰、搜子等的处理井内事故工具；

 

  （5）在扬和动力系统方面开始出现牛为动力，极大地提高了工作效率。 伴随着盐井的钻探，气、油井的开发受到了重视，当时也掌握了使用一些采气装置和导线，用于烧锅煮盐。并且在四川自流井开发了历史上第一个工业开采的气水田。

 

  明末清初，战乱不断，钻井技术和社会经济收到了严重的影响，清朝建立后，采取了一系列利民政策，自贡市的井盐达到了全盛时期。在道光十五年，在自贡市大安区钻成了深达1001.42m的世界上第一口超1000m深井———海井。并在光绪十八年钻成了第一口岩盐水溶开采的广元井。 我国古代钻井技术在此时相当成熟，逐渐形成了一整套具有中国特色的深钻井工艺技 术。除了盐井之外， 天然气开采技术也得到了极大的发展，1855年，钻成了一口最大的天然 气井———磨子井。

 

  2近代钻探技术的西化

 

  鸦片战争和甲午战争失败后，帝国主义的大举入侵，政治受压迫，经济受剥夺，民生凋 敝。民国以后， 中国人民受三座大山的重重压迫，人民的创造收到空前压抑，以至于自先民遗留下来的钻探技术创造发明，不仅没有继续开发进步，反而被资本主义国家作为铺垫，予 以引用、 改造、开发。1897年，“福公司”取得了河南焦作优质 煤田的开采权，为了勘探地下煤炭资源， 20世纪从英国运来了几台蒸汽钻机，并训练了中国第一批机械岩心钻探工人，开启了中国机械岩 心钻探的序幕。同时， 钢绳冲击钻探技术和旋转钻探技术也引进了中国。

 

  20世纪初，长年公司开发了立轴式给进“UG”型金刚石钻机，此钻机以具有现代钻机的雏形，并在1947年开始引进中国。 二战后，工业发达国家钻探工业得到了极大发展，已经用新型水压给进钻进代替了蒸汽驱动钻机，并发明了用粉末冶重技术烧结制成的 “铸镶”天然金刚石表镶、孕镶钻头，并在1947年引入，开始了中国的钻探历史。 3当代钻探技术的飞越建国初期，全国地质力量弱，底子薄，更没有钻探、掘进工程和地球物理探矿人员，无法 进行多学科多工种综合勘探。

 

  中国和苏联的合作，对我国钻探起了很大作用。当时主要是引进和仿制手把钻机，比如前苏联的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把钻机，后期引进了BW100/30、BW200/400型泥浆泵和四脚金属钻塔，钻探技术得到了不断提高。 1953年开始了第一个五年计划，重点勘探项目多是国家工业建设的命脉，成果非常显著，过程中对74种矿产进行了勘探，有63种取得了可供工业设计使用的储量。

 

  1954年12月，国务院责成地质部（1952年成立）从1955年起承担石油普查任务。1956年3月3日至6月22日，我国第一口定向双筒井钻成。 1958年的“大跃进”运动，忽视地质效果，盲目追求进尺，一度造成很大浪费。60年代初，苏联停止供应中国钻探设备和器材。 1970年初在上海城里“六二七工程筹备组”，经过四年努力，建成了我国第一条钻井船———“勘探一号”。1974年6月，在黄海试钻成功，谱写了海上油气钻探的新篇章。1978年我国第一条坐地式钻井船———“胜利一号”开始作业。 1963年研制成功的第一颗人造金刚石，开启了中国人造金刚石钻进的篇章，并在1998年生产量达到4-5亿克拉，居世界首位， 成为人造金刚石大国。 “六五”期间探矿工程立足于“打基础”、“上水平”，五年来，完成了“五大改变”、“五大配套”，形成了“六大系列”，其得了七项接近或达到国际先进水平的成果。 “七五”期间，金刚石钻探技术、冲击回转钻探、受控定向钻探、气举、泵吸、潜空锤等各 种反循环钻探和多工艺空气钻探、 反循环中心连续取样、绳索取芯及绳索取芯冲击回转技术、 电镀金刚石钻头制造工艺、小口径螺杆钻、射流式冲击回转钻具、不提钻钻头装置、改进膨胀润土等技术都取得了巨大成效。

 

  “八五”期间，地矿部强调“科学兴地（质）”的号召，将地质找矿和开采矿业和工程钻探掘进工程列为部的支柱产业，在探矿工程完成任务情况、科研等方面取得佳绩。如定向对接采卤井、压电陀螺测斜仪、微机自控金刚石攒头 烧结技术、 贯通式潜孔锤技术等，已走在世界前列；“新奥法”掘进即使和“多工艺重点钻进技术”得到推广并产生巨大经济效益和社会效 益；瞄杆钻机、 新型泥浆材料、新型超硬材料及其钻头、非开挖铺管技术、浅层石油天然气开发技术和对接井等已形成商品技术，赢得了国内外市场。

 

  “九五”期间我国面临的资源和环境形势是严峻的，找矿难度日益增大，地质环境保护、地质灾害的防治任务叶日益加重，科学技术称 为振兴地堪工作的关键。 《90年代发展地质勘查工作的关键技术》中，明确90年代地勘行业技术发展方向、科研和开发工作的重点，为行业技术的发展起到了导向作用。 2000年以后，钻探技术在原有基础上，积极思考科学钻探的发展和未来，并将地球科学 的研究领域延伸到了地球深部、海洋底部、 冰川、冰层冻土层等，同时扩大了地质学的范畴，形成了全新的、多学科多工种东层次的地球科学。