当前,我国已成为地下工程建设数量、规模和难度最大的国家。我国西部尤其是青藏高原地区建设的重大工程,普遍面临高海拔、高埋深、高应力、高水压和高地温的极端地质环境,精细化勘察势在必行。
受制于西部山区高海拔、深切割的复杂地表环境,水平钻孔探测深度受限,高山钻孔难以实施。因此,大曲率超深定向取心钻探,是实现极端地质条件精细化勘察的关键技术与核心需求。国内外尚无大曲率定向取心钻孔成功先例。
重大突破
为坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求,不断向科学技术广度和深度进军,中国电建成都院、中国地质调查局探矿工艺研究所、山东大学、成都理工大学等单位在国资委未来产业重大技术攻关项目、国家自然科学基金等支持下,针对重大挑战开展联合技术攻关, 历时8年,取得重大技术装备和核心关键技术突破:
系统研发了超深孔定向钻进与曲线连续取心技术,攻克了曲线连续随钻取心的国际技术难题;
创建了极端地质工程环境复杂地层钻进成套工艺,实现了高能环境复杂地层快速钻进;
构建了随钻地质信息智能感知与深孔综合测试技术,实现了随钻地质信息综合感知;
研造了国内首台长行程-大扭矩-全液压-智能化3000米级定向钻机;
研发了前端采集系统与地质信息应用平台,实现了勘探信息的一体化应用。
成果丰硕
取得30余项发明专利,其中包括大角度曲线定向取芯方法、柔性导向取芯钻具等核心发明,相关成果纳入8项标准,新编制行业标准《水电工程导向钻探技术规程》,中国岩石力学与工程团体标准3项,分别为《工程勘察定向钻探技术规程》《工程勘察深孔钻探技术规程》《覆盖层绳索取心钻探技术规程》,出版专著8部,其中在科学出版社新出版《连续取心定向钻探》《隧道地质信息探测》,发表高水平论文40余篇。所研发的3000米级全液压长行程大扭矩水平定向取心钻机成功被认定为四川省重大技术装备首台套产品。
国际领先
“极端地质工程环境大曲率超深定向钻探连续取心关键技术与装备研发”经何满潮、丁林、冯夏庭、多吉等院士及专家评审;“全液压长行程大扭矩水平定向取心钻机”成果经何川等院士和专家评审;“超深埋TBM隧道(洞)地质信息透明化关键技术”经周创兵、何川、冯夏庭、朱合华等院士和专家评审。三个成果均被认定为总体达国际领先水平。
工程应用
成果成功应用于西部重大水电工程项目,完成1256米、1282米超深水平定向连续取心钻孔,推动了水电工程水平定向钻探技术的突破式进步;实施完成1004米超深大曲率连续取心定向钻孔,500米弯曲50°,岩心采取率大于95%,引领了定向钻探连续取心技术的跨越式发展。正在实施2000米超深大角度定向连续取心钻孔,该钻孔的实施将成为大角度定向孔连续取心技术的新里程碑。
经济社会效益
装备及相关技术在西部山区水电、水利、公路、铁路等国家重点工程,成功实施超千米钻孔20余个,累计完成3万余米,为推进重大工程建设发挥了重要支撑和保障作用,助力深地工程勘察技术水平实现重大突破。成果产生经济效益30余亿元,社会和生态环境效益显著,加快“现代能源”“交通强国”“国家水网”战略实施。同时,可有效降低生态环境破坏,实现绿色高效勘察,践行“绿水青山就是金山银山”理念。
来源:印象成都院 科技信息档案部