鉆探技術(shù)
中國鉆探技術(shù)發(fā)展綜述
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-10-27 17:18:54瀏覽次數(shù):1573
在新石器時代早期的遺址中,發(fā)現(xiàn)了一些一米左右的豎坑,主要是儲藏東西用的窖穴,此時還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能稱為鉆探技術(shù)。 夏商周時代繼承了夏以前的開拓方法,并給予開拓,發(fā)展起了古代采礦業(yè),此時的采礦井已由豎井、斜井與平巷結(jié)合而成,而且有支護(hù)結(jié)構(gòu),以防止碎石塌落,在采掘工具和礦井的規(guī)格上也是有很大的進(jìn)步。
秦滅巴蜀,李冰入蜀,不僅開發(fā)了都江堰水利,更掘鑿了廣都的鹽井,開啟了巴蜀鹽井的新篇章。當(dāng)時鹽井的掘鑿技術(shù)主要依賴當(dāng)時的鐵器工具,并推廣了北方中原的掘井技術(shù)。 時至漢代,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,大口徑鹽井的開發(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(guī)模和深度猛增,工藝技術(shù)也有改進(jìn)和進(jìn)步。
(1)應(yīng)用工具在品種和熱處理技術(shù)方面的提高;
(2)采用了“大絞車提 升運(yùn)輸”;
(3)大口井的支護(hù)技術(shù)和井的結(jié)構(gòu)有所創(chuàng)新;
(4)發(fā)明了“魚盤”,解決了井底有害氣體的問題。這種改進(jìn)使得當(dāng)時已經(jīng)能夠在堅硬的砂巖層中開井。 至北宋慶歷年間,在繼承漢唐以來大口徑淺井成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,發(fā)明了竹篦繩索沖擊式鉆探法,出現(xiàn)了一宗全新型式的鉆井方法——— 卓筒井。這時的探井技術(shù)才能真正被稱為鉆探技術(shù)。
(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(dá)百丈;
(3)鉆井結(jié)構(gòu)有宋卓筒井單一的“二徑結(jié)構(gòu)”發(fā)展為“三徑”或“多徑”結(jié)構(gòu);
(5)在揚(yáng)和動力系統(tǒng)方面開始出現(xiàn)牛為動力,極大地提高了工作效率。 伴隨著鹽井的鉆探,氣、油井的開發(fā)受到了重視,當(dāng)時也掌握了使用一些采氣裝置和導(dǎo)線,用于燒鍋煮鹽。并且在四川自流井開發(fā)了歷史上第一個工業(yè)開采的氣水田。
明末清初,戰(zhàn)亂不斷,鉆井技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)收到了嚴(yán)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(dá)到了全盛時期。在道光十五年,在自貢市大安區(qū)鉆成了深達(dá)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采的廣元井。 我國古代鉆井技術(shù)在此時相當(dāng)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(zhàn)爭和甲午戰(zhàn)爭失敗后,帝國主義的大舉入侵,政治受壓迫,經(jīng)濟(jì)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的鉆探技術(shù)創(chuàng)造發(fā)明,不僅沒有繼續(xù)開發(fā)進(jìn)步,反而被資本主義國家作為鋪墊,予 以引用、 改造、開發(fā)。1897年,“福公司”取得了河南焦作優(yōu)質(zhì) 煤田的開采權(quán),為了勘探地下煤炭資源, 20世紀(jì)從英國運(yùn)來了幾臺蒸汽鉆機(jī),并訓(xùn)練了中國第一批機(jī)械巖心鉆探工人,開啟了中國機(jī)械巖 心鉆探的序幕。同時, 鋼繩沖擊鉆探技術(shù)和旋轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)也引進(jìn)了中國。
20世紀(jì)初,長年公司開發(fā)了立軸式給進(jìn)“UG”型金剛石鉆機(jī),此鉆機(jī)以具有現(xiàn)代鉆機(jī)的雛形,并在1947年開始引進(jìn)中國。 二戰(zhàn)后,工業(yè)發(fā)達(dá)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(qū)動鉆機(jī),并發(fā)明了用粉末冶重技術(shù)燒結(jié)制成的 “鑄鑲”天然金剛石表鑲、孕鑲鉆頭,并在1947年引入,開始了中國的鉆探歷史。 3當(dāng)代鉆探技術(shù)的飛越建國初期,全國地質(zhì)力量弱,底子薄,更沒有鉆探、掘進(jìn)工程和地球物理探礦人員,無法 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(dāng)時主要是引進(jìn)和仿制手把鉆機(jī),比如前蘇聯(lián)的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把鉆機(jī),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年開始了第一個五年計劃,重點(diǎn)勘探項目多是國家工業(yè)建設(shè)的命脈,成果非常顯著,過程中對74種礦產(chǎn)進(jìn)行了勘探,有63種取得了可供工業(yè)設(shè)計使用的儲量。
1954年12月,國務(wù)院責(zé)成地質(zhì)部(1952年成立)從1955年起承擔(dān)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(yùn)動,忽視地質(zhì)效果,盲目追求進(jìn)尺,一度造成很大浪費(fèi)。60年代初,蘇聯(lián)停止供應(yīng)中國鉆探設(shè)備和器材。 1970年初在上海城里“六二七工程籌備組”,經(jīng)過四年努力,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”開始作業(yè)。 1963年研制成功的第一顆人造金剛石,開啟了中國人造金剛石鉆進(jìn)的篇章,并在1998年生產(chǎn)量達(dá)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(chǔ)”、“上水平”,五年來,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(dá)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(zhuǎn)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(xù)取樣、繩索取芯及繩索取芯沖擊回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qiáng)調(diào)“科學(xué)興地(質(zhì))”的號召,將地質(zhì)找礦和開采礦業(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。如定向?qū)硬甥u井、壓電陀螺測斜儀、微機(jī)自控金剛石攢頭 燒結(jié)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(jì)效益和社會效 益;瞄桿鉆機(jī)、 新型泥漿材料、新型超硬材料及其鉆頭、非開挖鋪管技術(shù)、淺層石油天然氣開發(fā)技術(shù)和對接井等已形成商品技術(shù),贏得了國內(nèi)外市場。
“九五”期間我國面臨的資源和環(huán)境形勢是嚴(yán)峻的,找礦難度日益增大,地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害的防治任務(wù)葉日益加重,科學(xué)技術(shù)稱 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、科研和開發(fā)工作的重點(diǎn),為行業(yè)技術(shù)的發(fā)展起到了導(dǎo)向作用。 2000年以后,鉆探技術(shù)在原有基礎(chǔ)上,積極思考科學(xué)鉆探的發(fā)展和未來,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,同時擴(kuò)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)。
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