国家自然科学奖推荐项目地球深部探测.docx

国家自然科学奖推荐项目地球深部探测.docx

《国家自然科学奖推荐项目地球深部探测.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国家自然科学奖推荐项目地球深部探测.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

国家自然科学奖推荐项目地球深部探测

国家科技进步奖推荐项目三

一、项目名称

3000m深部地质岩心钻探关键技术及应用

二、推荐单位意见

该项目重点研发了机械化、自动化程度高、安全适用性强的岩心钻探装备；研发了高强度绳索取心钻杆及系列取心机具；建立了完整的深部地质岩心钻探工艺技术体系，突破了制约3000m深部地质岩心钻探的技术瓶颈，将地质找矿深度从2000m以浅推进至3000m以深水平。

该项目成果广泛应用于国家深部找矿、科学钻探、海洋钻探等领域。

在全国50余大型矿区推广，累计完成钻探工作量200余万米，创4006.17m最深找矿钻孔纪录、海洋钻探全取心钻孔2843.18m世界纪录。

主要完成单位近3年来创产值约15.75亿元，利润1.64亿元。

“十二五”期间，深部找矿中，推广应用的矿区，新增铁矿、铜矿、钼矿、钨矿、金矿等可开采资源量折合价值约1万亿元。

同时，产品出口至俄罗斯等7个国家，取得了一定的社会经济效益，推动了行业技术进步。

项目获国家发明专利16项、实用新型专利52项、软件著作权2项，出版专著4部，发表论文120余篇。

获省部级科学技术一等奖1项、二等奖4项。

推荐该项目申报2017年度国家科学技术进步奖一等奖。

三、项目简介

钻探是获取地下岩矿体实物的唯一手段，为查明矿体的产状、品位、储量等提供必不可少的地质资料。

地质岩心钻探不同于石油钻井，其主要特点是钻孔口径小、钻遇地层复杂多变、岩石坚硬，要求全孔取心。

上天不易，入地更难。

向地下钻探的深度，也标志国家科技水平的高低。

国家科技战略“深空、深海、深地、深蓝”中，“深海、深地”与钻探工程都息息相关。

项目目标主要是解决我国入地3000m深部钻探装备与技术难题，为寻找深部矿产资源和科学钻探提供技术支撑。

项目由安徽省地质矿产勘查局313地质队与北京探矿工程研究所、中国地质装备集团有限公司、中国地质大学（武汉）等单位产学研合作，持续十数年研究与探索，完成了3000m新型岩心钻探装备、机具、工艺技术研究与应用，形成了一套完整的入地3000m深孔地质岩心钻探钻进工艺技术体系。

获国家发明专利16项，实用新型专利52项，国家计算机软件著作权2项，在国内核心刊物上发表论文120余篇，出版专著4部，项目成果获省部级一等奖1项，二等奖4项。

项目主要创新成果有：

（1）研发了3000m新型岩心钻探装备，首次填补了国内3000m孔深钻探关键设备的空白，解决了制约3000m深部地质岩心钻探“无合适设备可用”的问题。

创新性地整合立轴式钻机高塔起下钻效率高、拆卸搬迁方便和液压动力头钻机自动化程度高的优点，采用模块式设计理念，实现了自动化、数字化、视频化、远程监控。

同时，研发了四角高塔不登高自动升降安装、孔口钻杆液压自动拧卸等技术，形成了新型换代的系列钻机及配套钻探装备，作业效率和安全性大幅提高，工作环境极大改善。

（2）研发了3000m新型地质岩心钻探机具，解决了我国3000m深部地质岩心钻探“无可靠机具可选”的问题。

通过优选材质，优化钻杆螺纹设计和等离子弧表面淬火处理工艺，研发出系列高强度绳索取心钻杆，解决了3000m深孔绳索取心薄壁钻杆强度技术难题；研发了松散层原状样取心钻具、破碎胶结性差地层射流式取心钻具、隔水式半合管取心钻具、三重管无污染取心钻具、绳索密封取心钻具等，适应不同地层的取心需求，使复杂地层取心率由50%以下提高到90%以上，并保持原状样，解决了深孔复杂地层取心难题。

（3）建立了3000m深部岩心钻探工艺技术体系，填补了我国3000m深部地质岩心钻探“无一套完整科学高效的工艺技术体系的空白”。

研发了深部钻探环保型泥浆及人工塑造孔壁技术，建立了不同地层的护壁技术体系，降低钻孔事故率90%以上；创新性提出了深孔地质钻探低转速金刚石钻头高效碎岩理论及方法，研发了高效长寿命金刚石钻头，钻进效率提高80%；将计算机辅助设计及钻孔轨迹控制技术集成化，研发了一套小口径地质岩心钻探三维多功能钻孔轨迹设计及钻孔资料处理软件系统，实现了钻孔轨迹高精度控制。

项目成果在全国深部钻探中进行了广泛的推广应用，将地质找矿深度从2000m以浅推进至3000m以深水平。

为我国深部地质岩心钻探技术发展起到了重要的引领和推动作用，使我国地质岩心钻探进入世界领先行列。

四、客观评价

（1）验收鉴定意见

①《深部地质找矿岩心钻探关键技术》、《分体塔式全液压动力头钻机及高强度绳索取心钻杆研制》属安徽省重点科技攻关项目，安徽省科技厅对项目主要验收鉴定意见：

主要评审专家有中国科学院、中国工程院院士常印佛，俄罗斯自然科学院冶金与矿业学部外籍院士鄢泰宁，国土资源部高咨中心、中国大陆科学钻探中心主任、教授王达等多位知名专家。

专家鉴定认为：

深孔分体塔式全液压动力头钻机，将全液压钻机的钻进效率高、操控性能优良的特点与钻塔起下钻速度快的特点有机结合形成了一款具有自主知识产权的新机型。

采用优质管材研制的深孔绳索取心钻杆结构和螺纹形式，改进了热处理和表面处理工艺，提高了钻杆的强度、柔韧性和耐磨性，较好地解决了3000m绳索取心钻探施工钻杆的问题。

该项目在国内首次全面总结了一套完整的、适应性强的小口径深部岩心钻探钻进工艺技术体系，针对我国当前深部找矿和科学钻探遇到的技术瓶颈展开了一系列的深入研究，丰富和发展了我国深部钻探技术，对我国钻探技术的提高起到重要推动作用，整个项目总体上达到国内领先、国际先进水平。

②国土资源部对《难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发》、《新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用》项目主要验收鉴定意见：

经国土资源部组织的专家评审，主要评审专家有国土资源部高咨中心、原地质矿产部探矿司司长赵国隆等多位知名专家，专家鉴定认为：

研究的新型金刚石钻头结构设计独特、新颖、合理，钻头制造工艺先进，采用低熔点粘结金属、高强合金粉末、增强技术，钻头质量稳定，取得高的技术经济指标，创造了很好的经济效益，该新型复合式钻头，国内外尚未发现，属国内外首创；研究的复杂地层射流式取心工具用于普通取心机具难以取心的松散胶结的地层和破碎地层，使岩心采取率从原来的30%提高到90%以上，解决了世界上公认的难以解决的问题；项目成果转化程度高，创造了重大的经济、社会效益，研究成果处于国内领先、国际先进水平。

（2）科技查新报告

项目成果进行了国内外科技查新，查新结论如下。

查新点

查新结果

分体塔式全液压动力头及顶驱系列钻机

国内外尚无相关报道

不登高四角钻塔地面安拆装置

国内外尚无相关报道

环保型泥浆

国内外尚无相关报道

高强度系列绳索取心钻杆

4000m孔深施工能力，国内尚无相关报道

密封液绳索取心钻具

国内外尚无相关报道

深孔复杂地层塑造孔壁技术

国内尚无相关报道

深部复杂地层钻进取心技术

研发的机具，国内尚无相关报道

高效长寿命金刚石钻头研制技术

深孔地质钻探低转速金刚石钻头高效碎岩理论及方法，国内尚无相关报道

松散地层井管一次性起拔技术

国内外尚无相关报道

深部岩心钻探钻进工艺技术体系

国内尚无相关报道

钻孔三维设计软件与轨迹动态监控技术

小口径地质岩心钻探的轨迹设计与控制技术，国内尚无相关报道

（3）获奖情况

项目成果曾获省部级一等奖1项，二等奖4项；第一完成人主要因该成果获得李四光地质科学奖、全国劳动模范、享受国务院特殊津贴、全国优秀科技工作者、国土资源部“十一五”、“十二五”科技与国际合作先进个人等荣誉。

获奖项目名称

获奖时间

奖项名称

奖励等级

授奖单位

深部地质找矿岩心钻探关键技术

2015

安徽省科学技术奖

一等奖

安徽省人民政府

分体塔式全液压动力头钻机及高强度绳索取心钻杆研制

2013

安徽省科学技术奖

二等奖

安徽省人民政府

深部矿体勘探钻探技术方法和设备研究及应用

2015

国土资源科学技术奖

二等奖

国土资源部

难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发

2006

国土资源科学技术奖

二等奖

国土资源部

新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用

2006

国土资源科学技术奖

二等奖

国土资源部

（4）国内外同行评价

项目成果被我国探矿工程专业委员会评为2009年、2010年、2011年、2012年、2013年、2015年度全国探矿工程“十大新闻”之一。

金振民院士于2013年6月29日在山东召开的“深部钻探和海上钻探最新进展”高级学术研讨会上，对中国岩金勘查第一深钻（终孔孔深4006.17m）顺利竣工评价：

突破了我国最深钻孔纪录，这些新成果显示我们国家钻探技术已经达到很高的水平。

最近科技部正在围绕地球生物作用和成矿，攻深找盲，开辟找矿第二第三空间，但是找矿理论的发展，最终要靠钻探来解决，只有钻探能解决矿产找矿成矿理论。

许志琴院士在会上对项目成果在海上钻探中的推广应用评价：

海上钻探的成功实施，标志着我国地质工作已从大陆走向海洋，我们已从地质大国向地质强国迈步。

五、推广应用情况

项目成果在全国50余大型及特大型矿区深部地质找矿、国家科学钻探、海洋地质钻探中进行了推广，多次刷新全国地质找矿钻探孔深纪录，最深钻孔达4006.17m，在海洋地质钻探中完成总进尺150000m，创海上地质岩心钻探全取心钻孔2843.18m世界最深纪录。

推广应用中累计完成深部钻孔1200余个，科学钻探孔7个，完成工作量200余万米。

项目成果推广使钻探效率提高80%，钻孔事故率降低90%，复杂地层取心率提高至90%以上，钻探作业安全性大幅提高，工作环境极大改善。

近3年来创产值（或产品销售额）约15.75亿元，利润1.64亿元。

同时项目成果还出口至秘鲁、俄罗斯、巴西、阿根廷、越南、蒙古、柬埔寨等国，创外汇183万美元。

“十二五”期间，新增铁矿约15.1亿吨、铜矿114.3万吨、钼矿245万吨、钨矿11万吨、金矿1230吨，折合价值约1万亿元。

产生了显著的经济效益和社会效益，为我国深部钻探技术发展起到了重要的引领及推动作用。

近年来研究成果已推广应用于地热、地下水资源、页岩气勘探开发、矿山尾矿充填孔、地面沉降防治、地震监测等工程领域。

六、主要知识产权证明目录

知识产权类别

知识产权具体名称

国家

（地区）

授权号

授权日期

证书编号

权利人

发明人

发明专利有效状态

实用新型

分体塔式全液压动力头钻机

中国

ZL200820041783.8

2009年6月10日

第1235260号

安徽省地质矿产勘查局313地质队；中国地质装备总公司

朱恒银，刘跃进，王亚萍，应忠卿，程抱银，王正平

有效专利

发明专利

四角钻塔地面起塔装置

中国

ZL201110139342.8

2013年2月27日

第1142881号

安徽两淮科力机械制造有限责任公司

刘宪全，宋双进，闵令平，张翔，张随

有效专利

发明专利

管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺

中国

ZL201210435489.6

2014年3月26日

第1369423号

唐山市金石超硬材料有限公司

田波，何蕙岚，那顺桑，王久全，曹兴龙，安东远

有效专利

发明专利

松散地层井管解卡装置

中国

ZL200810195812.0

2011年7月20日

第813520号

安徽省地质矿产勘查局313地质队

朱恒银，张文生，蔡正水，周勇前，漆学忠

有效专利

软件著作权

钻孔设计与轨迹动态监控系统

中国

2011SR093749

2011年12月12日

第0357423号

安徽省地质矿产勘查局313地质队，中国地质大学（武汉）

有效专利

实用新型

地质绳索取心钻杆专用快速拧卸液压钳

中国

ZL201120209634.X

2012年1月18日

第2074873号

中国地质装备总公司

朱江龙、张文举、张雅石，高杉

有效专利

实用新型

钻探孔