（湖北国土资源职业学院 地质工程系，湖北，武汉，430090）
【摘 要】本文主要介绍实施科学钻探工作的必要性,简要回顾了科学钻探技术的发展历程。本文列举了中国大陆科学钻探工程(CCSD)和美国的卡洪山口项目钻探技术还有湖泊科学的钻探技术等,介绍了世界各国在实施科学钻探工程过程中所形成的特色技术以及取得的技术成就。
【关键词】钻探；超深井；技术成就
近几年，我国经济持续快速发展，与此同时也面临着严重的能源问题，资源短缺、环境恶劣问题。全世界科学家百年对地球的测验的结果是，如果想把地壳的演变揭示出来，方便我们对资源的寻找，环境保护以及预防自然灾害的话，那就必须让我们深刻的认识地球的最深部结构。从上个世纪七十年代开始许多实力强大的国家就开始了超深钻探以及对深部的勘探，现在已经抛开地表看到地壳的更深部位了，成果也是很理想的。现在世界上的一些发达国家已把地壳的勘探计划作为本国可持续发展的战略。
对于我国如果开展对地壳的勘探工作就必须克服超深井的探测技术，我们要研究开发一套完善的耐高温抗高压的更深层的勘探技术。这些主要包含先进的钻井机器，以及高超的技术工艺，这些可以给以后对地壳更深层的勘探起到奠定基础的作用。
1．国外状况
世界上首个深部勘探计划为莫霍面勘探是美国提出的，二十世纪五十年代开始，主要是把莫霍面钻透， 在地学上能有个明显的突破。 但是因为高昂的经费以及高难的技术，该计划在海底只钻了三百一十五米就在一九九六年宣布告终。而在一九九六年的六月，一项目标为对海底上部的地壳进行揭示的长期勘探计划由开始美国实施，也就是对世界各个大洋进行浅层次钻孔，主要对沉积岩采样和采集岩芯。共在各个大洋钻孔一〇九二口，所取的岩芯的长度九千五百米之多。 科学工作者通过科学研究对大陆的漂移以及海底的扩张这两个假说进行了验证，构建了板块理论，建立了古海洋理论，对海底的高原形成以及海洋地壳的结构进行了解密；实证了气候的演变周期以及地球上环境突变的事件，对大陆周围深层流体作用进行了分析研究；海底的深部也有着生物圈，并且海底还有可燃冰天然气和水结合的产物，这些都给地球学科带来了巨大的突破。刚开始这个计划只有美国执行后来慢慢的多国参与变成了国际性质的计划。这项计划结束是在一九八三年的十一月。该项计划和人类的登月球计划在二十世纪六十年代被称为人类的两大历史壮举。
（1）美国的深层勘探
卡洪山山口勘探计划是美国在一九八六年到一九八八年对加州圣安德·列斯的断层进行的一个深度为三千五百一十米的钻孔。主要是为了对断层这个地方热流与地应力进行研究，还在钻孔里面安装设备进行地震的检测。这项计划是分段进行的，原始设计的钻孔的深是五千米，现在是三千五百一十米深这已经是第二个层次的深度了。已经钻进去的岩石层为砂岩层。花岗岩闪长岩石层，花岗岩石层以及片麻岩石层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这项计划的承包者P a r k e r勘探公司。在设计钻孔的时候想到没有适合深五千米孔直径在一百五十五点六毫米的金刚石钻芯以及相关的钻井的器械，因此利用的是相似的石油开采的钻探的一系列技术设施。使用的是转盘式钻机型号为NO 1 9 3。转盘钻机, 主要方式是全面钻进的方式，取芯方式点取，取芯钻钻进的比率大概仅仅百分之五。目的要在硬的岩层中取得较好的进钻指标，取芯的钻头主要使用里面镶着金刚石的钻头少许，使用表面镶金刚石的钻头, 对钻头的驱动采用的是涡轮式马达或者是螺杆式马达。
2．中国的陆地钻探
中国大陆科学钻探工程为中国“九五”国家重大的工程与项目。有五大小工程，分别是钻探，地质钻孔，测试分析，测钻井，地球的信息与物理这五项。这中间难度技术最大的就是钻井，是投入量最大的小工程，这个区域是超高压的变质带，岩层是结晶类型，坚硬的岩石，易倾斜的钻孔，科学的研究上要求要对全孔取样芯。相同的钻探工程以前在我们国家从来没有过，就是世界上也很罕见，这样的挑战是空前的。基于国际大陆的钻探技术相结合，最后一套具有着中国特色的科学钻探技术在我国实现了。
2.1中国新型的科学钻井技术的一系列体系有如下几方面：
（1）在科学勘探的整体施工的方案以及策略上有了新的研究成果。把大型的石油开采钻孔器械和地质的勘探钻孔技术有效的完美结合，创造出了新型的结合式钻探工艺，利用了按照先钻孔取样确定施工质量的方式来决定是不是要另外的开辟新孔或者是合二为一的双孔灵活方式，实行的是超前的小孔裸眼对岩芯获取的施工方法。 以上三个技术对于这个工程来说是实现安全高效，经济划算施工的核心关键技术。按照这个体系所制定的具体初步的设计将是该钻井程序能够顺利实施的根基。
（2）我国研发的螺杆式马达液压驱动镶着金刚石的取芯钻机钻进的技术为世界首例。该技术对于很硬的岩层来取芯的优点是钻孔的速度高，回次进尺长度长，取岩芯的效果佳，对钻柱的磨损程度小，耗能低，钻柱扰动井壁的幅度小等，称得上为新型的组合式钻探取芯科技，目前已申请了国家专利。使用这样的技术能够增进钻的速度，回次进尺取芯的长度能够被超出1倍的提高。并且以此为基点所研发的世界上首台能够用绳索来取芯的螺杆式马达液压驱动锤合三为一的钻井设备获得国家的发明，在此基础上研制成功了世界第一台可绳索取芯的螺杆马达液动锤三合一钻具 , 并获国家专利。这样的方案的研制成功为钻探取芯的技术带来了很大的飞跃。
3．总结
一般来说每个国家都会按照自己国家的目标以及工程的实际状况来对深层的钻井技术以及施工的方法进行选择，所以是各胜一筹。虽然如此也难免会有一些同样的特点，就是都是以科研为目的，高要求的样本，大深度的钻孔，长周期的施工，昂贵的施工投入，安全第一的施工方式下保证达到施工的目标。工程的目标太高了，事实上不一定都可以完成，因此,必需对科学超深井钻进技术及早进行研究, 进行反复的论证, 准备的越充分对科学钻探的实施越有利。
参考文献：
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[4]张伟.1999.21世纪大陆科学深钻技术发展展望.探矿工程,(增刊 ) :169-171.( 4) : 52-53.
论文作者:邹长毅
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿
论文发表时间:2015/10/14
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