摘要:

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摘要:全面总结了中国地质科学院勘探技术研究所“十三五”期间在定向钻井技术及仪器、深部钻探技术与装备、海洋钻探技术与装备等方面取得的重要成果，主要包括：创新突破定向水平井钻井及中靶技术，助力海域天然气水合物第二轮试采实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的重大跨越；牵头实施完成“松科二井”重大科学钻探工程，实现了理论、技术、工程、装备的重大突破；成功研发了首套国产深海井口吸力锚，解决了深海浅软地层井口支撑力不足的难题。同时，分析了目前存在的问题，并结合当前所面临的挑战，对“十四五”期间的业务发展进行了展望。

摘要:“嫦娥5号”探测器的成功发射与采样返回，揭开了我国月球采样的序幕。面对当前月球（未来深空）探测的需求，钻进技术作为能够获取深层地质样品的最常用手段，受到越来越多的关注。然而，地球环境下的常规钻探机具与工艺在面对月球（太空）环境时并不能直接进行应用。基于此，本文就当前各国月球钻探技术的研究进展进行了广泛调研与分析，具体包括真实月壤的性能及模拟月壤的研发、月球环境对钻进的影响、月球钻探机具结构和月球钻探规程的探索等几个方面；并对未来月球钻探技术的发展进行了分析思考。

摘要:近十年来，随着我国地浸砂岩型铀矿钻探工作量稳步增加，以及铀矿新层位、新地区、新类型、新深度找矿思路调整，对地浸砂岩型铀矿钻探工艺及装备提出了新的要求。在分析目前地浸砂岩铀矿钻探施工现状基础上，从工艺技术与装备等方面提出了一系列提高钻探效率的改进措施。主要包括实行地表退心平行作业、采用低固相聚合物泥浆、优化钻头钻具组合、松散地层应用单动双管和大口径绳索取心钻进技术、开展无岩心钻进技术、开发自动化数字化的砂岩铀矿钻探设备，以大力提升行业钻探水平。

摘要:我国正在计划打一口13000 m的特深地质井，以超过目前世界上最深的俄罗斯12262 m科拉超深井，意义重大。深井、特别是超深井钻进中，除了钻井设备、钻具（含钻头）之外，钻井工艺和操作规程也非常重要，后者实施与优化有赖于操作规程地面仪表显示的井底参数数据。但是这些井底数据与实际情况可能有较大差异，导致相应的钻井操作出现偏差和失误，直接影响钻进技术经济指标的提高。俄罗斯阿斯特拉罕国立技术大学Есауленко В.Н.教授等人，设计出了井底参数自动测量控制系统以实现高精度井底监测。其中传感器设计是该测量控制系统实施的关键，本文以方位角传感器设计计算为例对其测量原理进行讨论和分析，以期为未来我国特深地质井井底参数测控设计提供参考。

摘要:空气反循环钻进技术具有钻速快、能耗低、可不提钻连续取心取样、能有效避免积雪层漏失等优点，在冰层钻探中极具应用潜力。本文针对冰层钻探技术特点，提出了双壁钻杆式、双通道高压胶管式和寄生高压胶管式等3种空气反循环冰层钻探技术，分别介绍了其工作原理及特点。基于气力输送和气体钻井基本理论，对冰屑颗粒气体介质中的悬浮速度进行了分析，建立了单颗粒冰屑悬浮、运移方程和冰屑颗粒群悬浮方程，并设计了冰屑悬浮实验台，对冰屑悬浮所需的风速进行了实验测试。理论计算值与实验实测值吻合较好，最大误差约10.91%，结果表明冰屑粒径、冰屑密度和风量是影响其悬浮和上返速度的关建因素。可用本文建立的冰屑运动方程来计算实际钻进时携带冰屑所需的风量，为后续在极地实施冰层空气反循环钻进技术提供了依据。

摘要:我国油页岩地质资源量巨大，是潜在的油气资源，也是保证我国能源安全的重要战略资源。油页岩地下原位转化开采是油页岩工业的发展趋势。在系统收集相关资料、数据和调研的基础上，总结了国内外油页岩地下原位转化与钻采技术的发展历程，对反应热加热、传导加热、对流加热和辐射加热4类加热技术和水力压裂、地下爆破、冷冻墙、注浆帷幕和气驱止水5种储层改造技术的主要特点和发展现状做了进一步分析。针对我国油页岩储层的特点，提出了地下原位转化与钻采必须突破和采用的3大关键技术，主要包括：以复合加热、高效井下加热器和催化增效为核心的高效加热技术；以旋转导向钻进、精准测距双井导向为核心的水平井导向钻井技术；以CO₂干法压裂技术、酸化压裂技术和气驱止水为核心的复合储层改造技术。以期为我国油页岩地下原位转化开采技术的研发提供指导和参考。

摘要:近年来，纳米二氧化硅由于其本身超高的比表面积及与水泥的火山灰反应，在石油天然气工业中引起了广泛的关注。本文系统梳理了纳米二氧化硅在固井水泥浆中的研究现状，着重介绍了纳米二氧化硅对固井水泥浆的失水量和稠化时间、对水泥石的力学性能和微观结构的影响，总结了纳米二氧化硅在高温条件下的性能表现，探讨了纳米二氧化硅在固井水泥浆的应用中存在的问题、面临的挑战以及未来的发展方向，以期对纳米二氧化硅在固井领域的应用和发展有所帮助。

摘要:干热岩作为一种可再生的清洁能源，如何开采具有重要意义，但温度和深度双重因素导致干热岩型地热资源开采难度大。在开采过程中，储层建造是其中的关键技术。储层建造产生大规模的体积裂隙网络，以保证有大面积的换热通道进行长期的热能提取，二氧化碳爆破致裂技术作为一种新方法为储层建造提供了新思路。本文简述了二氧化碳爆破致裂技术，以及爆破过程中二氧化碳充装量、活化剂用量、定压片厚度之间的内在关系，重点优化了用于干热岩型地热储层建造的二氧化碳致裂器，设计了致裂器内部结构的具体参数，完善了外部结构和整体系统，最终研发了一种可用于干热岩型地热储层建造的新型二氧化碳致裂器，为干热岩型地热储层建造提供有效的技术手段，填补了耐高温高压的井下二氧化碳致裂器领域的空白。

摘要:煤矿坑道钻探装备技术在发展过程中受到诸多不利条件的限制，导致新技术发展滞后，随着我国煤矿大力推进智能化建设，给煤矿坑道钻探装备技术带来了革命性的发展机遇。通过分析国外坑道钻探装备的技术特点和发展状况，以及国内坑道钻探装备技术的3个阶段发展，包括初级阶段的分体式钻机与稳定组合钻具轨迹控制方法，蓬勃发展阶段的履带式钻机、定向钻进装备技术及松软煤层钻进技术，新发展阶段的自动化和智能化装备技术，提出了今后我国煤矿智能化发展阶段钻探装备技术需要解决的关键问题，为推进钻探装备技术智能化水平的提高提供支撑。

摘要:桅杆是钻机的重要组成部分，本文对勘探技术所自主研制的4000 m地质岩心钻机桅杆进行了结构设计分析，为确保桅杆满足强度、风载等使用工况要求，在SolidWorks中完成桅杆的建模，运用ANSYS Workbench对桅杆装配体进行有限元分析，完成对桅杆结构强度和刚度的校核，并对其进行模态分析，得到前10阶固有频率和振型。与激振源进行对比，分析发现第1阶、第2阶固有频率与钻机转盘和起升系统频率有重叠，可能会发生共振。通过调节钻机转盘和起升系统转速避免发生共振，振动时最大变形处变形量较小，说明桅杆结构设计合理，能够满足实际应用要求，具有一定的工程应用价值。

摘要:钻探技术是污染场地调查中唯一可直接获取地层样品的科学手段。其中直推钻探技术具有无冲洗介质、机动灵活、推进速度快、样品干扰小等优点。本文在已有国内外研究基础上，对比分析了西班牙TEC15和美国7822DT两类直推钻机的结构、推进工艺特点，后者具有较高静推进力和起拔力；研究了单管和双管两种直推钻具的结构组成和取样过程，并指出由于单管内设PVC取样衬管，可有效保持土样的完整性，效率较高；分析了核磁共振（NMR）、土体水力测试（HPT）、膜界面探测（MIP）的技术原理和设备组成，MIP对污染物三维浓度探测具有更大技术优势；分析了国内直推钻探技术与设备的发展状况，并结合我国污染场地的地质条件和研究现状，指出能够实现精准控制的、便携式的推进钻探和原位检测一体化装备和技术验证是主要的发展趋势。

摘要:钻探是工程地质勘察的重要技术手段，通过钻探方式获取的工程地质资料是水利水电工程规划、设计和施工的重要依据。近年来，钻探技术和装备、仪器等在水利水电工程实践中不断地创新和发展。本文中水利水电钻探技术进展主要包括：随钻压水试验技术，自振法抽水试验技术，砂层、软土层和卵砾石层钻进及取样技术，大顶角斜孔钻进技术，声波钻进技术，全液压动力头式钻机，浅海钻探技术以及水利水电帷幕灌浆自动记录仪等。合理选择和应用这些钻探技术和设备对于优化水利水电工程勘察具有重要的意义。本文还对水利水电工程钻探技术的发展趋势进行了分析和展望。

摘要:季冻区草炭土是沼泽环境中植物残体在氧化分解作用下，堆积形成的含有大量未分解纤维残体的特殊土。草炭土纤维及其含量对其强度和变形特性具有重要影响，目前考虑纤维含量对草炭土强度和变形特性影响的本构关系研究还相对匮乏。K-G本构模型因其模型参数与土的体积模量和剪切模量能建立直接联系，因此在岩土工程非线性理论和数值计算分析方面广泛应用。以不同纤维含量的草炭土为研究对象，进行三轴剪切试验，研究了草炭土的应力应变曲线，得到了草炭土非线性K-G模型参数，分析了各模型参数随纤维含量的变化规律，建立了模型参数与纤维含量之间的线性函数关系。对实际公路工程建设具有一定的指导意义。

摘要:对不同初始饱和度红砂岩冻融循环前后进行物理及力学试验研究，探讨初始饱和度对红砂岩冻融损伤的影响。本文设定红砂岩试样初始饱和度为20%、40%、60%、80%、100%，冻融次数设定为20次，对冻融前后试样分别测定质量、纵波波速以及进行单轴压缩试验。试验结果表明：（1）冻融后不同初始饱和度红砂岩的物理性质发生变化，纵波波速降低、质量损失率增大，但变化程度不同；（2）随饱和度的增大，试样经冻融后峰值强度和弹性模量均呈降低趋势，但只有饱和度＞60%时，降低趋势较明显；（3）随饱和度增大，试样冻融系数逐渐减小。本文研究为寒区边坡工程治理、地下工程建设以及岩土地质灾害监测与治理提供理论依据和试验基础。