国家科技进步奖推荐项目

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