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挺进地心

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第10章1(1 / 1)
卓筒井工艺技术的&#x,蔚๴为ฦ大观、功能ม奇妙、设计精巧,而后由于生产力展,35米。

乾隆时期富荣盐场在自流井地区钻๵成一口井深513米的老双盛井,就有了储备粮食的储坑。

中国钻๵探技术历经两千多年的展,当居住地离水,取得了划时代的突破,明了竹篾绳索冲击式钻探法,出现了一种全新的钻๵井方แ法——卓筒井今称小口径钻๵井。

这些工具品种齐全,深1。

最原始的“井”大约是先民用来捕捉兽类的陷坑,足以应付各种井内事á,粮食有了剩ທ余,大大突破了明代保持的。到了北宋,就出现了水井。我国最早出现的水“井”的实物证据是晚期河姆渡文化遗址中掘出来的一座干式水井,井口呈方形,边长约2米,。是深入。据炭同位数测量,距今约7๕00่0年左右。

“因此,我建议将大别——苏鲁的高压变质带作为ฦ中国第一口科学深钻的研究目标。”

19๗94年底,专家们在以前工作的基础上,把科钻候选区缩小到4个:阿尔金山地区、青藏高原、京津唐地区及胶南一一大别地区。

专家们认为:曾给地球科学带来革命性进展的板块构造理论主要是来自大洋地球科学调查的成果,但经过国际地球动力学计划和岩石圈计划ฐ20余年的科学验证表明,板块构造理论可以运用于大陆,但也具一定的局限性。因为大陆40亿年漫长演变史、复杂结构和构造多样性是海洋板块未曾经历过的,板块构造理论面临ภ着严峻的挑战。因而美国于8๖0年代末进一步提出大陆动力学概念,并于9๗0年代初制定了国家级的大陆动力学研究计划,试图解决板块构造在大陆的局限性,建立大陆动力学理论或大陆板块构造模式。大陆动力学不仅是展固体地球科学的重大战略点,而且是解决人类当前๩面临的资源、环境和灾害等重大社ุ会问题的重要基础研究。

1989年,对中国的大陆科学钻๵探来说,是一个不寻常的年份。

十年辛苦不寻常,刘广志院士执着的努力开始有了积极的回应。著名地质学家李春昱先生致函刘ถ广志,表示支持在我国开展科学深钻的前期工作,揭示ิ深部地质奥秘,为ฦ国际岩石圈计划ฐ做出中ณ国应有的贡献。

在水文地质工程方แ面,控制上海ร的地面沉降是他的又一杰作。

19๗45年,抗战胜利ำ,举国欢庆,北洋大学也结束流亡迁回天津。刘广志随北洋大学回到了阔别已๐久的津门。19๗4๒7年,刘广志以优异成绩毕业于北洋大学采矿系。

刘广志从四中ณ毕业后考入天津北洋大学。然而当时强敌紧逼,华北之ใ大,已经摆不下一张平静的书桌了。入学不久,学校便在弥漫的战云中迁往四川汉中。青年的刘广志不甘于在日本侵略者的统治下屈辱地生存,同时亦是为ฦ了实现自己้科技兴邦的远大抱负,他和8个四中同学以工ื友的身份,冒着巨大的风险、,结伴离开北平,长途跋涉,万里迢迢步行去投考当时最有名气位于昆明的西南联大。他坚信只有在那样一流大学的学术环境里,只有在那些学贯中西的大师们的耳提面命之下,才可能ม实现自己报国的鸿鹄之志。

再如因为地球表面坚硬的结晶岩石阻隔了人类的视线,又有谁能想像到เ几千米的地下岩石中还存在大量的流体与生物呢?大陆科学钻探打开了人类的视野,使人们确信水和生物在地球内部的存在。在科拉深钻๵中ณ,富含镍锌和金银的矿液从450่0米深处向下流动,在1้0่000米深处富集成为矿层。许多岩心展示出结晶岩石在100่00米深处高温高压下出现大量的裂ฐ隙并富含流体。此外,许多科学深钻都现地下深处存在大量耐温厌氧的细菌。从地表向下温度越来越高,过去人们通常认为ฦ当地温升高到100c,此地下深处便不可能ม有生命的存在。但是在瑞典进行的科学钻探现,生物圈的深度能达到เ地下420่0米深,而温度约为11้ocນ。这些耐高温和厌氧的生命有可能起源于行星形成的初期,即大气圈与水圈尚未育完全之时。

但是,陆壳坚硬的岩石屏障顽强地阻碍着人们探索地球内部秘密的努力。

定于今日正式开钻的中ณ国科钻๵一井,将是亚洲国家的科钻๵第一深井,也是全世界ศ穿过造山带最深部ຖ的科学深钻。通过钻孔可以直接把作为“眼睛”的仪器送到เ地下50่00่米的深处,声色不动地观察和直接获取第一手地下数据和信息。新的科学钻探方法克服了以前地表方แ法的间接性和假想性,获得的数据都是最直接最强有力的事实材料。

从196๔3年我国成功制造出第一颗人造金刚石到เ19๗98年,我国的人造金刚石产量已๐达到5๓亿克拉,产量居世界位,成为人造金刚石大国。

围绕金刚石钻探的新า设备、新า技术、新工艺、新管材、新า钻头等的科研也取的重大成就。据不完全统计,到เ“六五”计划末,已获得科研成果224项,其中ณ获奖项目1้54项ำ,包括一等奖4项、二等奖1้7๕项、三等奖4๒4项ำ、四等奖82๐项、省部ຖ级奖7项ำ,为ฦ金刚石钻探设备工ื艺配套奠定了坚实的基础。

金刚石钻๵探全面推广,稳定展后,19๗76年地矿部又提出以金刚石绳索ิ取心为主ว体的展方แ针。经十多年努力,绳索取心钻๵探设备已形成系列ต,绳索取心的最深钻孔记录达到เ25๓05米。

金刚ธ石钻๵探与绳索ิ取心钻探取得了巨大成果。

先是地质效果获突破性改善。仅据1้966年——1้9๗88๖年资料统计,累计金刚ธ石钻探工作量131้3๑万米,完成钻孔4๒40่00个。满足地质要求的钻๵孔比率逐年增高,由1้97๕8年的63。9%增长至1้988年的88。9%ื。

其次是经济效益大幅度提高。1981้年以后,人造金刚石每米钻๵探成本降低到86。7๕9元,比大口径每米节约1้4。04元。而当时美国每米的承包成本为1้0่0่美元约合当时人民币472๐元。仅此一项,每年可为国家节约投资200่0万元,钢材6000余吨。

三是一批有关金刚石钻探工艺的理论和专题๤研究成绩斐然。

至此,我国的钻探工程已跻身于国际钻๵探先进行列。

在金刚石钻进与绳索ิ取心取得巨大成就的同时,受控定向钻探技术也在突飞猛进。

所谓受控定向钻探,就是用专用的钻探造斜工ื具及相应的钻๵探工ื艺,按设计轨迹进行人工控制钻孔方向﹐使钻๵孔按最终设计的空间坐标钻๵到预定目的层的钻探方แ法。

20世纪30่年代﹐定向钻探先用于石油钻井。50年代初ม开始用于地质钻探。随着新式连续造斜器和小口径螺杆钻๵马达研制成功﹐金刚石钻头和随钻๵测斜仪器的应用﹐使受控定向钻探展成为ฦ现代先进的钻探技术之一。

因受控定向钻๵探技术能精确的地质资料﹑节省钻探现场场地和钻๵探工ื作量﹐从而加快地质勘探度﹐从而获得广泛推广和应用。

受控定向钻探的主要技术要素有定向钻๵孔设计﹑造斜和定向器具﹑随钻๵测量和施工技术等。

定向钻๵孔设计。先必须规定钻孔预定要达到เ目的层的中ณ靶点和靶区﹐然后选择定向钻孔孔身剖面型式。型式有曲线型﹑直线-ๅ曲线-直线型﹑直线-曲线-曲线型3种。只有顶角变化而方位角基本不变的平面弯曲型钻孔在金刚ธ石受控定向孔中应用最广。定向钻孔的设计方แ法有绘图法和计算法两ä种﹐两者并无实质区别。

造斜工具。其作用是控制ๆ钻孔顶角和方位角。造斜工具主ว要有如下几种﹕

偏心楔。用钢制楔体强制ๆ改变钻孔顶角﹑方แ位角的工ื具。其主要参数是楔子顶角和导斜槽直径﹐楔子顶角通常为3°。楔体在孔内固定后不能回收的为固定式偏心楔﹐楔体在孔内固定后﹐造斜完毕还能从孔内取出的称回收式偏心楔。

连续造斜ฒ器。由á内转动部件和外不转动部件组成。不转动部件包括外管﹑上楔体﹑滑块﹑下楔体等,通过滑块与孔壁定位卡固以后﹐在轴向压力下沿钻孔轴向移动的同时﹐转动部件带动钻头回转。由á于楔形滑块与对孔壁的作用﹐使钻头产生侧向造斜力﹐实现连续改变钻孔方向的目的。

有孔底动力机配合的造斜工ื具。其孔底动力钻๵具有涡轮钻﹑电钻和螺杆钻๵。用于受控定向钻๵探的最好工具是螺杆钻﹐其钻杆不转动﹐可随钻监测钻๵孔方向变化﹐不受地层变化的限制。1974年地矿部ຖ勘探技术研究所即开始研制螺杆钻具,80่年代初取得成功,并形成系列ต产品。螺杆钻的显著优点是:钻进时钻๵杆不转动,可以减少钻杆的疲劳和磨损;由á于钻杆不转动,传递到井底的功率大大提高;与专用造斜工ื具和随钻๵定向仪配合,可精确控制钻๵井方向;结构简单,易损件少,工作可靠,操作方แ便,容易维修;钻๵进时可通过调节输入的泵量来改变输出转与功率;除极坚硬地层外,几乎ๆ所有地层均可采用螺杆定向钻探。

定向器具是对造斜工ื具进行准确定向﹐以便使钻孔轴线按设计方向延伸的器具。定向方法有﹕直接定向法﹐用钻๵杆直接定向﹐可在顶角小于3°钻孔中采用﹔间接定向法﹐在已知造斜ฒ点钻孔的倾斜平面方向上﹐按需要将造斜工ื具的对称面相对于钻孔倾斜平面实行定向﹐从而最终达到造斜工ื具相对于子午线的定向。此法适用于顶角大于3°的钻๵孔。

随钻测量,又称遥测系统。当采用孔底动力机造斜钻探时﹐装置在造斜钻具内的传感器能在钻进过程中ณ随时测出钻๵具的实际轨迹﹐即其顶ะ角和方位角﹐指示ิ出钻๵头的空间位置﹐并根据钻孔设计靶区﹐计算出钻具应有的新า的空间位置﹐并迅校正造斜工具的方向。所有数据能及时在地表显示和记录。随钻测量仪一般包括传感器﹑传导系统﹑微型电子计算器和读出显示ิ等组成部ຖ分。

造斜钻头。通常用“牛鼻”式和盘式金刚石钻๵头﹐在软岩层中用硬质合金钻头。造斜钻๵头不取岩心﹐为避开钻๵头中心的度“零”区﹐中心作一个直径为6~8毫米小孔。钻头侧刃要有优良的保径金刚石并能ม克取岩石。

施工时精确合理选择造斜点﹐计算造斜ฒ工具的安装角﹐用测斜ฒ仪正确给造斜工具进行定向﹐根据造斜强度控制ๆ造斜进尺长度﹐及时测量钻孔顶角和方位角。钻进分支孔时﹐应建好人工ื孔底﹐即在放置造斜器具处﹐把旧ງ钻孔牢固堵塞﹐常用的办法是用水泥塞或液ຂ压金属制的孔底塞。新孔底形成后﹐即可按定向孔施ๅ工工ื艺进行。

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