中國鉆探技術(shù)發(fā)展綜述

  1古代鉆探技術(shù)的演變

 

  在新石器時(shí)代早期的遺址中，發(fā)現了一些一米左右的豎坑，主要是儲藏東西用的窖穴，此時(shí)還遠遠不能稱(chēng)為鉆探技術(shù)。 夏商周時(shí)代繼承了夏以前的開(kāi)拓方法，并給予開(kāi)拓，發(fā)展起了古代采礦業(yè)，此時(shí)的采礦井已由豎井、斜井與平巷結合而成，而且有支護結構，以防止碎石塌落，在采掘工具和礦井的規格上也是有很大的進(jìn)步。

 

  秦滅巴蜀，李冰入蜀,不僅開(kāi)發(fā)了都江堰水利，更掘鑿了廣都的鹽井，開(kāi)啟了巴蜀鹽井的新篇章。當時(shí)鹽井的掘鑿技術(shù)主要依賴(lài)當時(shí)的鐵器工具，并推廣了北方中原的掘井技術(shù)。 時(shí)至漢代，小口井淺井的掘鑿非常流行，并提升裝置已屬單轆轤型，同時(shí)，大口徑鹽井的開(kāi)發(fā)也很具特色，具代表性的有東漢仁壽的陵井和晉以后的毒狼井，以及南陵井。 到了唐代，鹽井的規模和深度猛增，工藝技術(shù)也有改進(jìn)和進(jìn)步。

 

  （1）應用工具在品種和熱處理技術(shù)方面的提高；

 

  （2）采用了“大絞車(chē)提 升運輸”；

 

  （3）大口井的支護技術(shù)和井的結構有所創(chuàng )新；

 

  （4）發(fā)明了“魚(yú)盤(pán)”，解決了井底有害氣體的問(wèn)題。這種改進(jìn)使得當時(shí)已經(jīng)能夠在堅硬的砂巖層中開(kāi)井。 至北宋慶歷年間，在繼承漢唐以來(lái)大口徑淺井成功經(jīng)驗的基礎上，發(fā)明了竹篦繩索沖擊式鉆探法，出現了一宗全新型式的鉆井方法——— 卓筒井。這時(shí)的探井技術(shù)才能真正被稱(chēng)為鉆探技術(shù)。

 

  明朝初期由于社會(huì )不穩定，鉆進(jìn)技術(shù)沒(méi)什么發(fā)展，到了明朝中后葉，鉆井技術(shù)及規模得到了發(fā)展。

 

  （1）馬驥的《鹽井圖流》中把鉆井工 程劃分了六道工序；

 

  （2）在鉆井深度最深可達百丈；

 

  （3）鉆井結構有宋卓筒井單一的“二徑結構”發(fā)展為“三徑”或“多徑”結構；

 

  （4）開(kāi)始用鐵錐鉆頭和“鐵釬”鉆頭，同時(shí)還發(fā)明了諸如撞子 釬、鐵五爪、攪鐮、搜子等的處理井內事故工具；

 

  （5）在揚和動(dòng)力系統方面開(kāi)始出現牛為動(dòng)力，極大地提高了工作效率。 伴隨著(zhù)鹽井的鉆探，氣、油井的開(kāi)發(fā)受到了重視，當時(shí)也掌握了使用一些采氣裝置和導線(xiàn)，用于燒鍋煮鹽。并且在四川自流井開(kāi)發(fā)了歷史上第一個(gè)工業(yè)開(kāi)采的氣水田。

 

  明末清初，戰亂不斷，鉆井技術(shù)和社會(huì )經(jīng)濟收到了嚴重的影響，清朝建立后，采取了一系列利民政策，自貢市的井鹽達到了全盛時(shí)期。在道光十五年，在自貢市大安區鉆成了深達1001.42m的世界上第一口超1000m深井———海井。并在光緒十八年鉆成了第一口巖鹽水溶開(kāi)采的廣元井。 我國古代鉆井技術(shù)在此時(shí)相當成熟，逐漸形成了一整套具有中國特色的深鉆井工藝技 術(shù)。除了鹽井之外， 天然氣開(kāi)采技術(shù)也得到了極大的發(fā)展，1855年，鉆成了一口最大的天然 氣井———磨子井。

 

  2近代鉆探技術(shù)的西化

 

  鴉片戰爭和甲午戰爭失敗后，帝國主義的大舉入侵，政治受壓迫，經(jīng)濟受剝奪，民生凋 敝。民國以后， 中國人民受三座大山的重重壓迫，人民的創(chuàng )造收到空前壓抑，以至于自先民遺留下來(lái)的鉆探技術(shù)創(chuàng )造發(fā)明，不僅沒(méi)有繼續開(kāi)發(fā)進(jìn)步，反而被資本主義國家作為鋪墊，予 以引用、 改造、開(kāi)發(fā)。1897年，“福公司”取得了河南焦作優(yōu)質(zhì) 煤田的開(kāi)采權，為了勘探地下煤炭資源， 20世紀從英國運來(lái)了幾臺蒸汽鉆機，并訓練了中國第一批機械巖心鉆探工人，開(kāi)啟了中國機械巖 心鉆探的序幕。同時(shí)， 鋼繩沖擊鉆探技術(shù)和旋轉鉆探技術(shù)也引進(jìn)了中國。

 

  20世紀初，長(cháng)年公司開(kāi)發(fā)了立軸式給進(jìn)“UG”型金剛石鉆機，此鉆機以具有現代鉆機的雛形，并在1947年開(kāi)始引進(jìn)中國。 二戰后，工業(yè)發(fā)達國家鉆探工業(yè)得到了極大發(fā)展，已經(jīng)用新型水壓給進(jìn)鉆進(jìn)代替了蒸汽驅動(dòng)鉆機，并發(fā)明了用粉末冶重技術(shù)燒結制成的 “鑄鑲”天然金剛石表鑲、孕鑲鉆頭，并在1947年引入，開(kāi)始了中國的鉆探歷史。 3當代鉆探技術(shù)的飛越建國初期，全國地質(zhì)力量弱，底子薄，更沒(méi)有鉆探、掘進(jìn)工程和地球物理探礦人員，無(wú)法 進(jìn)行多學(xué)科多工種綜合勘探。

 

  中國和蘇聯(lián)的合作，對我國鉆探起了很大作用。當時(shí)主要是引進(jìn)和仿制手把鉆機，比如前蘇聯(lián)的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把鉆機，后期引進(jìn)了BW100/30、BW200/400型泥漿泵和四腳金屬鉆塔，鉆探技術(shù)得到了不斷提高。 1953年開(kāi)始了第一個(gè)五年計劃，重點(diǎn)勘探項目多是國家工業(yè)建設的命脈，成果非常顯著(zhù)，過(guò)程中對74種礦產(chǎn)進(jìn)行了勘探，有63種取得了可供工業(yè)設計使用的儲量。

 

  1954年12月，國務(wù)院責成地質(zhì)部（1952年成立）從1955年起承擔石油普查任務(wù)。1956年3月3日至6月22日，我國第一口定向雙筒井鉆成。 1958年的“大躍進(jìn)”運動(dòng)，忽視地質(zhì)效果，盲目追求進(jìn)尺，一度造成很大浪費。60年代初，蘇聯(lián)停止供應中國鉆探設備和器材。 1970年初在上海城里“六二七工程籌備組”，經(jīng)過(guò)四年努力，建成了我國第一條鉆井船———“勘探一號”。1974年6月，在黃海試鉆成功，譜寫(xiě)了海上油氣鉆探的新篇章。1978年我國第一條坐地式鉆井船———“勝利一號”開(kāi)始作業(yè)。 1963年研制成功的第一顆人造金剛石，開(kāi)啟了中國人造金剛石鉆進(jìn)的篇章，并在1998年生產(chǎn)量達到4-5億克拉，居世界首位， 成為人造金剛石大國。 “六五”期間探礦工程立足于“打基礎”、“上水平”，五年來(lái)，完成了“五大改變”、“五大配套”，形成了“六大系列”，其得了七項接近或達到國際先進(jìn)水平的成果。 “七五”期間，金剛石鉆探技術(shù)、沖擊回轉鉆探、受控定向鉆探、氣舉、泵吸、潛空錘等各 種反循環(huán)鉆探和多工藝空氣鉆探、 反循環(huán)中心連續取樣、繩索取芯及繩索取芯沖擊回轉技術(shù)、 電鍍金剛石鉆頭制造工藝、小口徑螺桿鉆、射流式?jīng)_擊回轉鉆具、不提鉆鉆頭裝置、改進(jìn)膨脹潤土等技術(shù)都取得了巨大成效。

 

  “八五”期間，地礦部強調“科學(xué)興地（質(zhì)）”的號召，將地質(zhì)找礦和開(kāi)采礦業(yè)和工程鉆探掘進(jìn)工程列為部的支柱產(chǎn)業(yè)，在探礦工程完成任務(wù)情況、科研等方面取得佳績(jì)。如定向對接采鹵井、壓電陀螺測斜儀、微機自控金剛石攢頭 燒結技術(shù)、 貫通式潛孔錘技術(shù)等，已走在世界前列；“新奧法”掘進(jìn)即使和“多工藝重點(diǎn)鉆進(jìn)技術(shù)”得到推廣并產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和社會(huì )效 益；瞄桿鉆機、 新型泥漿材料、新型超硬材料及其鉆頭、非開(kāi)挖鋪管技術(shù)、淺層石油天然氣開(kāi)發(fā)技術(shù)和對接井等已形成商品技術(shù)，贏(yíng)得了國內外市場(chǎng)。

 

  “九五”期間我國面臨的資源和環(huán)境形勢是嚴峻的，找礦難度日益增大，地質(zhì)環(huán)境保護、地質(zhì)災害的防治任務(wù)葉日益加重，科學(xué)技術(shù)稱(chēng) 為振興地堪工作的關(guān)鍵。 《90年代發(fā)展地質(zhì)勘查工作的關(guān)鍵技術(shù)》中，明確90年代地勘行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向、科研和開(kāi)發(fā)工作的重點(diǎn)，為行業(yè)技術(shù)的發(fā)展起到了導向作用。 2000年以后，鉆探技術(shù)在原有基礎上，積極思考科學(xué)鉆探的發(fā)展和未來(lái)，并將地球科學(xué) 的研究領(lǐng)域延伸到了地球深部、海洋底部、 冰川、冰層凍土層等，同時(shí)擴大了地質(zhì)學(xué)的范疇，形成了全新的、多學(xué)科多工種東層次的地球科學(xué)。