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    在地质科学探索的广袤苍穹中,中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心分析测试实验室,从荒芜中蹒跚起步,于磨砺中不断蜕变,在挑战与机遇交织、荆棘与繁花共生的时代浪潮中砥砺前行。长沙中心以“拓荒者”的姿态,在设备操作与数据跃动间,将“地质密码”逐一破译。长沙中心实验室的发展巨变,不仅见证着地质分析技术的迭代升级,更书写着分析测试人员以实验室为家、用青春和智慧助推地质事业高质量发展的动人篇章。

    军魂淬志:逆境突围的浴火重生之路

    时间回溯至2020年,长沙中心分析测试实验室自拉萨回迁至宁乡。彼时的它,恰似在汹涌波涛中失去罗盘的孤舟,陷入前所未有的困境。高、精、尖仪器设备缺失,关键岗位技术骨干流失,连最基础的实验室资质都成了遥不可及的目标,发展之路举步维艰。曾经繁忙有序的工作场景不复存在,陈旧设备在角落蒙尘,仿佛无声地诉说着实验室的落寞与沧桑,科研人员于寂静中等待着转机。

    刚从中国地质调查局武汉地质调查中心交流来长沙中心担任分析测试实验室负责人的谭靖,面对困局,他目光如炬,并激励团队:“大家都是曾身披戎装的‘黄金兵’,军人的字典里从无‘退缩’二字。军魂不能遗忘,血性更不能丢。没有资质,我们可以通过努力获取;技术力量流失,可以广纳贤才培养;设备陈旧,可以积极筹措资源更新;业务停滞,可以奋力开拓新局。只要我们坚定信念,撸起袖子加油干,就没有攻克不了的‘娄山关’,也没有逾越不了的‘腊子口’。”在他的鼓舞引领下,团队成员重拾军人退伍不褪色、转改不转志的赤诚信念,于困境中破冰前行,在筚路蓝缕中开启一段凤凰涅槃、换羽新生的奋进征程。

    破茧焕彩:跨越发展的卓越进阶之路

    在长沙中心的领导下,团队积极作为,广泛走访业内多家兄弟单位,深入落实专家论证等系列务实举措,全面推动硬件设施与技术能力的迭代升级。短短数载间,实验室仿若破茧而出的彩蝶,轻盈挣脱往日的青涩与局促,取得一系列令人瞩目的突破性成果。

    为尽早形成分析检测能力,团队加快推进实验室改造升级。在基础设施建设方面,精细优化水电供应系统,确保设备运行稳定流畅;精准配备温湿度控制系统,为仪器设备营造适宜的运行环境;科学规划实验场地,明确化学分析区、样品制备区、仪器操作区等功能分区,有效避免交叉污染,大幅提升工作效率。同时,实验室大力引入高端先进设备,对老旧仪器进行维修与更新换代。目前,实验室已配备124台(套)化学分析测试与样品加工设备,为高质量检测工作提供坚实有力的硬件设施保障。

    为加快推进人才队伍建设,团队大力实施人才引进战略,通过岗位锻炼遴选、社会公开招聘与校园精准揽才等多措并举,吸纳7名优秀专业人才,为团队注入强劲动能。同时,团队构建起完备的“外培内训”人才体系,先后50余次选派技术骨干前往湖北省地质局、武汉地调中心、湖南省地质调查所等行业单位交流学习,通过联合开展科研项目、技术研讨、人员互访、业务讲座等形式,引进前沿技术与先进管理经验,健全完善实验室质量管理与内部培训体系,进一步拓宽工作视野。此外,团队定期选派技术骨干参加国内外行业高端会议与学术交流活动,实时洞悉行业前沿动态。通过一系列扎实有效的举措,团队构建了科学合理、梯次分明的人才队伍体系,孕育出强大的科研生产力。

    创新领航:匠心筑梦的科研腾飞之路

    在科技创新的赛道上,实验室始终以“追光者”的姿态前行,团队始终坚持目标和问题导向,用爬坡过坎、滚石上山的勇气攻克工作中的难点、堵点,积极探索解决方案,通过尝试与努力,将一串串“问题清单”变为“满意答卷”。

    通过几年的接续奋斗,实验室在科技创新领域成果丰硕。通过优化实验流程、改进设备性能,实现检测效率大幅跃升,具备快速、精准完成大量实物工作量分析检测能力,有效提升生产效能。同时,团队积极开展锑矿石标准物质研制等科研项目,不断拓展科研边界、提升科研深度。在学术研究方面,团队获批专利20余项,涵盖实验设备优化、分析方法改进等多个关键领域,发表SCI、EI及中文核心论文10余篇,充分彰显了团队深厚的科研实力与学术水平。

    夜幕降临,实验室灯火通明,依旧是加班忙碌的身影。这里的每一台设备都铭刻着科研人的匠心,每一组数据都凝聚着探索者的执着,每一项成果都闪耀着创新者的智慧。站在新的起点,团队将以“归零”的心态,重整行装再出发,以科技创新为引擎、以人才培养为根基,在地质科研的星辰大海中锚定航向、劈波斩浪,在淬火中锻造一双地质勘探的“火眼金睛”和资源开发的“智慧大脑”,为保障矿产资源勘查和地球化学调查工作提供有力支撑,擘画分析测试科研人转型发展的新画卷。

    将“地质密码”逐一破译——长沙中心分析测试实验室...

    在地质科学探索的广袤苍穹中,中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心(简称“长沙中心”)分析测试实验室,宛如一颗蓄势待发的启明星,从荒芜中蹒跚起步,于磨砺中不断蜕变,在挑战与机遇交织、荆棘与繁花共生的时代浪潮中砥砺前行。它以“拓荒者”的姿态,在设备操作与数据跃动间,将“地质密码”逐一破译。实验室的发展巨变,是长沙中心高质量发展的缩影,不仅见证着地质分析技术的迭代升级,更书写着分析测试人员以实验室为家、用青春和智慧助推单位高质量发展的动人篇章。

    军魂淬志:逆境突围的浴火重生之路

    2020年,长沙中心分析测试实验室自拉萨迁回宁乡,彼时的它,恰似在汹涌波涛中失去罗盘的孤舟,陷入前所未有的困境。高、精、尖仪器设备缺失,关键岗位技术骨干流失,连最基础的实验室资质都成了遥不可及的目标,发展之路举步维艰。曾经繁忙有序的工作场景不复存在,陈旧设备在角落蒙尘,仿佛无声地诉说着实验室的落寞与沧桑,科研人员于寂静中翘首以待转机。

    面对“一穷二白”、百废待兴的困局,分析测试实验室负责人谭靖激励着迷茫中的团队:“大家都是曾身披戎装的‘黄金兵’,军人的字典里从无‘退缩’二字!军魂不能遗忘,血性更不能丢!没有资质,我们可以通过努力获取;技术力量流失,可以广纳贤才培养;设备陈旧,可以积极筹措资源更新;业务停滞,可以奋力开拓新局。只要我们坚定信念,撸起袖子加油干,就没有攻克不了的‘娄山关’,也没有逾越不了的‘腊子口’。”在他的鼓舞引领下,团队成员重拾军人退伍不褪色、转改不转志的赤诚信念,从零起步,于困境中破冰前行,在筚路蓝缕中开启一段凤凰涅槃、换羽新生的奋进征程。

    破茧焕彩:跨越发展的卓越进阶之路

    在长沙中心党委的坚强领导下,团队积极作为,广泛走访业内多家兄弟单位,深入开展专家论证等系列务实举措,全面推动硬件设施与技术能力的迭代升级。短短数载间,实验室仿若破茧而出的彩蝶,轻盈挣脱往日的青涩与局促,取得一系列令人瞩目的突破性成果。

    团队加快推进实验室改造,提升分析检测能力。在基础设施建设方面,精细优化水电供应系统,确保设备运行稳定流畅;精准配备温湿度控制系统,为仪器设备营造适宜的运行环境;科学规划实验场地,明确化学分析区、样品制备区、仪器操作区等功能分区,有效避免交叉污染,大幅提升工作效率。同时,引入高端先进设备,对老旧仪器进行维修与更新换代,目前已配备124台(套)化学分析测试与样品加工设备,为高质量检测工作提供坚实有力的硬件设施保障。

    团队大力实施人才引进战略,加快推进人才队伍建设。通过岗位锻炼遴选、社会公开招聘与校园精准揽才等措施,吸纳7名优秀专业人才,为团队注入强劲动能。同时,团队构建起完备的“外培内训”人才体系,先后50余次选派技术骨干前往湖北省地质局、武汉地调中心、湖南省地质调查所等多家行业单位交流学习,通过联合开展科研项目、技术研讨、人员互访、业务讲座等形式,引进前沿技术与先进管理经验,健全完善实验室质量管理与内部培训体系,进一步拓宽工作视野;推行“师带徒”培养模式,促成经验丰富的老职工与新入职人员“结对子”,开展“一对一”精准指导,助力新员工快速熟悉业务流程、提升技术水平。此外,团队定期选派技术骨干参加国内外行业高端会议与学术交流活动,实时洞悉行业前沿动态。通过一系列扎实有效的举措,构建了科学合理、梯次分明的人才队伍体系,孕育出强大的科研生产力。

     2022年12月份,实验室获得国家级CMA检测资质证书,目前认定参数已达529项,覆盖岩石、土壤、水质、水系沉积物等5大类19个产品,充分彰显其在分析检测领域的深厚专业底蕴与卓越技术实力。近日,实验室成功通过地球化学调查项目样品分析测试能力(54项)考核,这一成果不仅是对其检测技术精准度与可靠性的权威认证,更是对其在地球化学分析领域综合实力的充分认可。从起步时的艰难蹒跚到如今成为行业佼佼者,实验室的每一次进步,都凝聚着中心党委、领导的关心关怀和全体成员的辛勤汗水,生动展现了分析测试人员不畏艰难、勇于创新的精神风貌。

    微光凝焰:坚守初心的笃行致远之路

    实验室工作每一个操作流程都容不得半点疏忽与懈怠。从精确称量、精准温控到科学用水管理,从器皿细致清洗到仪器参数精细调试,每一个环节、每一处操作,都犹如精密机械上的零部件,环环相扣、缺一不可。在实验室这片安静的一方天地涌动着火热的科研激情,一群默默耕耘的幕后英雄,他们日复一日、年复一年地坚守,在分析检测的“主战场”上冲锋。

    明小银是实验室金元素测试的技术骨干,长期从事岩石、土壤样品中金元素分析的一线工作。实验常用的锥形瓶,传统清洗方式耗时费力且清洁效果欠佳,他看在眼里、急在心头,凭借创新思维与敬业精神,他利用业余时间反复钻研、试验,历经无数次失败与尝试,最终成功发明冲水洗瓶装置并荣获专利。这一创新成果,极大提升实验室锥形瓶清洗效率,为科研生产高效推进节省了大量宝贵时间,成为实验室创新实践的生动范例。

    刘雁峰承担着碘元素测试的重要任务,在地球化学调查项目样品分析测试能力(54项)考核的关键节点,他的妻子刚刚诞下新生命,家庭正需他悉心照料陪伴。然而,面对实验室数据精准度要求极高的考核任务,他深知自己肩负的责任与使命,毅然选择坚守岗位。一个深夜,他仍在实验室仔细核对实验数据,同事询问他家中情况,劝他先回家照顾妻儿。他低声说:“现在团队工作到了节骨眼,实验室更需要我,我走了工作就断了链,等忙完这阵,再好好陪老婆孩子。”那一刻,他的眼眶翻滚着泪花,充满着对家人的愧疚。白天他在实验室争分夺秒分析碘元素,夜晚抽空赶回家照顾妻儿,连续20天的奔波,换来的是考核数据一次性通过的喜讯。

    创新领航:匠心筑梦的科研腾飞之路

    在科技创新的赛道上,实验室始终以“追光者”的姿态前行。水质分析组组长钟奕昕常挂在嘴边的话是:“科研不能等问题找上门,要主动去发现问题、直面问题、剖析问题、攻克问题。”团队始终秉持这一理念,坚持目标和问题导向,用爬坡过坎、滚石上山的勇气攻克工作中的难点堵点,积极探索解决方案,通过一次次的尝试与努力,将一串串“问题清单”变为“满意答卷”。

    通过几年的接续奋斗,实验室在科技创新领域成果丰硕。通过优化实验流程、改进设备性能,样品检测效率大幅跃升,已具备快速、精准完成大量实物工作量分析检测能力,有效提升生产效能。同时,团队积极开展锑矿石标准物质研制等科研项目,不断拓展科研边界、提升科研深度。在学术研究方面,团队获批专利20余项,涵盖实验设备优化、分析方法改进等多个关键领域,发表SCI、EI及中文核心论文10余篇,充分彰显了团队深厚的科研实力与学术水平。从初出茅庐的青涩起步到如今行业中坚的稳健担当,这些科技创新成果,不仅是实验室实力稳步攀升的有力见证,更是团队智慧光芒的璀璨绽放。

    夜幕降临,实验室灯火通明,一个个忙碌的身影依旧穿梭其间。这里的每一台设备都铭刻着科研人的匠心,每一组数据都凝聚着探索者的执着,每一项成果都闪耀着创新者的智慧。站在新的起点,团队将以“归零”的心态,重整行装再出发,以科技创新为引擎,以人才培养为根基,在地质科研的星辰大海中锚定航向、劈波斩浪,为保障矿产资源勘查和地球化学调查工作提供有力技术支撑,擘画分析测试科研人转型发展的新“画卷”。

     

    以奋斗为笔 擘画转型发展新画卷——长沙中心分析测试...

    时而平静,时而狂躁的海浪;时而温柔,时而如刀似剑的海风,还有海底神秘的暗流造成“颠簸”—这是海上工作与生活永恒的旋律。然而,即使在波涛汹涌、暗流涌动中,“梦想”号上的科学家却能够平稳的实施科学钻探。“梦想”号可以在6级海况下正常作业、16级台风下安全生存,仿佛在吟唱“不管风吹浪打,胜似闲庭信步”。

    什么是三级动力定位系统?

    “梦想”号能如此的“稳”,很大原因是该船配备了三级动力定位系统(DP-3)。动力定位系统因其不依赖抛锚或系缆、部署和撤离迅速、对水深不敏感等优点,被广泛应用在深海油气开发、潜水作业、海底管道和电缆敷设及科学考察等方面。它的工作原理是,计算机通过控制推进器的推力大小和方向,以对抗由风、浪、流等造成的外部作用力,从而使船体位置和船头朝向保持不变,保证船体稳稳地保持在同一个定位。在“梦想”号上,动力定位控制系统中的传感器、位置参考系统和控制器均采用冗余设计,动力和辅助系统分布在三个防火分隔区域。这样设计的优势是,任何单个舱室的动力系统一旦发生故障,其它舱室的依然能发挥作用,这就是三级动力定位系统。

    动力定位示意图

    动力定位系统是如何知道自己的位置?

    精确的位置测量是动力定位系统的基础。“梦想”号安装了6套位置参考系统,分别基于卫星和声呐等两类不同的工作原理。其中,3套差分全球卫星定位系统,1套北斗卫星定位系统,2套超短基线声呐定位系统,所有系统的位置测量精度都达到分米级别,并不受作业区域的影响,任何一套位置参考系统都能满足定位要求,大大地提升了动力定位系统的可靠性。如遭遇太阳风暴,卫星定位系统可能会受到影响而失效,这时2套声呐定位系统依然能够保证动力定位系统有可靠的位置参考。

    动力定位系统的大脑—动力定位控制器

    动力定位控制器是动力定位系统的大脑,它接收位置测量、风速风向、船舶姿态以及艏向等信号,通过精密计算,输出正确的控制信号以控制推进器的转速和转向,这样就能使船舶保持在设定的位置和艏向上。三级动力定位系统配置了三个控制器,其中一个作为主控制器,其输出信号控制推进器。当主控制器故障时,另外一个控制器将自动切换为主控制器,实现定位功能不受影响。因此三级动力定位系统可靠性非常高。

    动力定位系统用的电从哪里来?

    “梦想”号安装了七台推进器,采用全电力驱动,为动力定位系统提供动力。为了保障电力供给的稳定,“梦想”号采用了闭环电网技术,即将多个中压配电板首尾互联,形成一个环形的供电网络。与传统的分段电网相比,闭环电网可减少运行发电机的数量,提高发电机的效率,还能减少发电机运行时间,降低维护成本。此外,闭环电网还具有容量大、抗冲击能力强、可靠性高、使用灵活的特点。然而,闭环电网中可能会出现的短路、接地和发电机故障等将会影响其他配电板和发电机的正常运行。为了避免上述情况的发生,“梦想”号闭环电网采用了先进的计算机综合保护系统和高级发电机保护技术,实现了对电网及发电机故障点的精准判断和快速切除。

    目前,闭环电网技术在船舶的应用并不多,主要应用于深水钻井平台或者钻井船等发电机装机数量较多的工程船舶。据了解,国内只有“蓝鲸二号”和“海洋石油982”等钻井平台采用了闭环电网,并完成实船短路实验。而“梦想”号的闭环电网也已完成实船接地和短路实验并通过中国船级社和挪威船级社的验收,在我国钻探船中尚属首例。

    闭环电网示意图

    节能法宝——蓄能蓄电池系统

    三级动力定位船舶作业时平均日耗油能高达40多吨,产生高昂运营成本的同时也造成环境的污染。“梦想”号作为全球最先进的大洋钻探船,配备了蓄能蓄电池系统,这好比汽车的混合动力系统。它如同一台大型不间断电源,在发电机发生故障时快速投入,代替故障发电机实现对电网的支撑。这样不仅能确保运行负载不受影响,使电网稳定、可靠,还能减少动力定位时发电机的运行数量,增加在线发电机的功率,提高柴油机的效率,降低油耗。它还能够存储液压钻机下行时产生的再生电能,实现能量回收和利用。由此,还能减少钻机由势能转化为热能所需的冷却水量,从而降低冷却水泵的能耗,实现进一步节能。此外,蓄能蓄电池系统通过削峰填谷功能实现稳定电网,减少发电机启停次数,降低发电机机械磨损,延长大修时间,节约维护成本。“梦想”号的蓄能蓄电池闭环电网比传统的电网节约超15%的油耗。

    “维稳”高手——能量管理系统

    “梦想”号的能量管理系统由功率管理系统和电池管理系统组成,将它与动力定位系统密切配合,为科学钻探作业的稳定安全实施立下了汗马功劳。为了节能增效、维持电网稳定,能量管理系统使出了2大“高招”。高招1:利用动力定位系统预测推进器负荷,通过提前调节发电机的频率,实现对动态负载的补偿,以减少电网频率的变化。高招2:根据电网中发电机以及蓄能蓄电池系统所能够承担的最大负载变化率(千瓦/秒)来控制大型负载的功率变化速度,实现动态负载的惯性补偿,减小电网波动,进一步增强电网的稳定性,减少在网发电机的数量,提高发电机的运行效率,实现节能增效。

     
    “梦想”号:不管风吹浪打,胜似闲庭信步

    4月26日,维也纳自然资源与生命科学大学岩土工程研究所所长吴伟教授到地质力学研究所开展了学术访问与交流。

    访问交流期间,吴伟教授作了题为“滑坡和泥石流模拟研究进展”的学术报告,展示了地质力学现象分析、实验分析、数值解释与理论公式推导的完整研究路线,分析了有限单元法、光滑粒子流体动力学方法、离散单元法及混合方法等数值计算手段的适用性和局限性,总结了滑坡和泥石流大变形数值模拟研究循序渐进进步的历程。在此基础上,吴伟教授就团队提出的一种可以统一描述颗粒材料固态和流态以及相变过程的本构模型展开了重点讲解,分别从理论推导、数值实现及试验验证等角度分享了该模型在滑坡和泥石流模拟中的前沿进展与潜在问题。

    吴伟教授的报告内容与岩土、工程地质与地质灾害学科领域前沿关联紧密,激发了与会科研人员、学者的强烈兴趣和热烈讨论。在后续的提问与开发性讨论环节,吴伟教授与现场科研人员和研究生,就高速远程碎屑流的运动过程模拟、滑坡内部剪切面的形成和发育、滑动面厚度确定、黄土滑坡稳定性评价等问题进行了深入讨论。

    报告结束后,吴伟教授及团队先后参观了活动构造与地质安全重点实验室的多个岩土力学实验单元,了解了岩土力学测试分析研究的重点。在ICL-2 高速环剪实验室,吴伟教授详细询问了仪器可以模拟的剪切速率与控制系统,对高速剪切过程中的力学机理进行了饶有兴趣的探讨。

    本次学术活动由自然资源部陕西宝鸡地质灾害野外科学观测研究站、活动构造与地质安全重点实验室组织。来自清华大学、中国农业大学、北京工业大学、中国地质大学(北京)以及地质力学研究所的50多名从事岩土力学、地质灾害机理与风险防控的科研人员参加了学术交流活动。 

     

    吴伟教授简介:

    吴伟教授(Univ.Prof. Dr.Ing. Wei WU),维也纳自然资源与生命科学大学终身教授、岩土工程研究所所长,奥地利4位岩土工程教授之一,欧洲华人十大科技领军人才,奥地利维也纳奥拓•普雷格尔(Otto Pregl)岩土工程研究基金委员会主席。吴教授现担任欧盟第六框架、欧盟第七框架、欧盟地平线2020项目等多个大型欧洲共同体项目的负责人,是国际岩土工程领域影响力最高的SCI学术期刊之一《Acta Geotechnica》的创始人及主编,创立了“Springer岩土力学和岩土工程系列丛书”并担任主编,同时担任《Canadian Geotechnical Journal》的副主编。吴教授是土体亚塑性本构模型理论的奠基人之一,在SCI期刊和国际会议上发表学术论文200余篇。

     
    维也纳自然资源与生命科学大学吴伟教授来地质力学研...

    近日,中国地质调查局北京探矿工程研究所研发的“高频焊接金刚石钻头自动化控制系统V1.0”获国家版权局计算机软件著作权登记(登记号2021SR1443926)。

    焊接是金刚石钻头制造过程中必不可少的流程,也是影响钻头制造时间与成本的关键工艺之一,而高频焊接自动化控制系统的定位精度和可靠性则直接决定了金刚石钻头的质量与使用寿命。

    高频焊接金刚石钻头自动化控制系统主要由钻头传送系统、高频焊机移动系统和焊接控制系统组成,能够满足大尺寸、厚壁金刚石钻头的快速焊接需要,通过精准控制钻头焊接温度与时间,有效保证焊接质量,同时可自动控制钻头和焊机线圈的位置,大大减轻人员工作量,节约工时,提高钻头制造效能。

    高频焊接金刚石钻头自动化控制系统V1.0”获国家版权局计算机...

    “海洋地质十号”总长75.8米,宽15.4米,深7.6米,排水量约3400吨。

    昨天上午,中国自主设计、建造的综合地质调查船“海洋地质十号”,在珠江口东莞市麻涌镇广东中远船务工程有限公司正式启动下水程序。这是继今年成功下水的中国“海洋地质八号”“海洋地质九号”之后的第三艘综合地质调查船。至此,中国地质调查局海洋地质保障工程配套装备项目中的3艘调查船已全部下水,这将整体提高海洋地质调查精度,全面提升海洋地质调查能力,标志着中国全新一代高精度、多种类型调查船共同组成的海洋地质综合调查船船舶体系基本成型,中国海洋地质综合调查能力正跻身世界前列。

    续航力8000海里

    广州海洋地质调查局局长叶建良介绍,“海洋地质十号”由中国自主设计、建造,是集海洋地质、地球物理、水文环境等多类型调查手段为一体的综合地质调查船。总长75.8米、宽15.4米、深7.6米、结构吃水5.2米、排水量约3400吨,续航力8000海里,定员58人,调查船采用电力推进全回转舵桨、二级动力定位等世界先进航行及控制系统,可以实现在全球无限航区开展海洋地质调查工作。

    广州日报:海洋地质十号昨下水可全球无限航区游弋

    近日,勘探技术所自主研发的RN254型铁钻工在陕西延安某气井施工现场成功进行了生产应用试验。本次试验中,RN254铁钻工配合钻机钻井进尺4164m,实现零故障零事故自动化拧卸各种扣型千余次,获得现场人员的一致好评。

    RN254型铁钻工是基于勘探技术所承担的“智能化深部钻探技术升级与应用示范”项目研发的井口自动化拧卸装置,可在3.5英寸—10英寸范围内安全、快速、平稳的实现钻具连接、上卸扣。该型号铁钻工将钻台上液压大钳、B型钳、套管钳等所有上卸扣工具功能进行集成,可以实现多种型号的钻具上卸扣,极大减少了人工作业的劳动强度,有效提高了深孔地质钻探的辅助作业效率。该装置还创新设计了可靠稳定的液压控制系统和电气控制系统,通过有线、无线以及本地三种方式进行控制,可根据现场使用条件设定参数实现智能化一键操作拧卸,并在本次生产试验中得到了充分验证。

    RN254型铁钻工是我所在智能化钻探设备体系中的又一次有效尝试,旨在解决深部钻探技术中自动化程度低、能耗较高、安全性较低等问题。下一步该所将继续完善优化智能化钻探技术装备,为深部资源勘探与开发提供安全、高效、节能的技术支撑。

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    勘探技术所RN254型铁钻工成功进行生产应用试验

     

     

     

    欧洲的火山和沉积盆地中蕴藏着丰富的地热资源,熔岩驱动的高热烩地热资源主要分布在冰岛、意大利、希腊和土耳其,多用于发电;可供直接利用的中、高温地热资源多分布于盆地地区,如法国、德国、波兰、意大利、匈牙利、罗马尼亚等国家;而随着地源热泵技术的开发和应用,浅层地热资源随处可用,尤其在奥地利、瑞士、德国和瑞典等多个国家得到广泛推广应用。

    目前,欧洲将地热利用方式划分为地热发电、直接利用和地源热泵三类,这三类地热利用市场均占据重要地位。欧盟委员会联合研究中心(JRC)报告显示,全球地热装机总容量2015年大约为82GW(吉瓦),地源热泵利用比例最高,达到61%,其中欧洲占据着最大的地源热泵市场。从具体国家来看,地热能装机总容量最高的前15个国家的总装机容量达到全球的85%,这其中有10个国家分布在欧洲。

    从整个欧洲来看,地热发电、直接利用和地源热泵三种地热利用方式都得到较好的应用和发展,而且都已具备相关的成熟技术。目前的研究和攻关焦点在于进一步降低成本,使地热利用更具市场竞争力。

    1 高温地热发电占主导,中低温地热发电势头正旺

    在欧洲,地热发电已经成为一种环境友好,且可持续的能源供应方式,这也使欧洲的地热发电市场在全球占有一席之地。截至2014年底,全球地热发电厂装机容量达12GW,其中欧洲地热发电装机容量约为2060MW(兆瓦),占全球总量的17%左右。

    近10年来,全球地热发电量也在持续增长,年均增长率在3%左右,2014年全球地热发电量达到74TWh(太瓦时)。其中,欧洲88座地热发电厂总发电量为12TWh,占全球地热发电量的16.2%,10年间6.3%的年均增长率更是高于全球水平。目前,欧洲地热发电主要分布在意大利、冰岛和土耳其三个国家,占比分别为44%、43%和10%。其中,近几年地热发电量的增加主要集中于土耳其和冰岛,而意大利地热发电量相对稳定。由于2014年试运转和维修的原因,欧洲地热发电厂的产能利用率在76%左右,与过去几年的水平相当。

    发电技术方面,主要有干蒸汽发电、闪蒸发电和有机朗肯循环发电等,其中干蒸汽发电和闪蒸发电技术主导欧洲市场,占比分别为40%和42%。比如,意大利以干蒸汽发电技术占据主导;冰岛地热资源为高温湿蒸汽资源,几乎都采用闪蒸发电技术。但最近10年,利用中低温地热能的有机朗肯循环(简称ORC)发电技术发展较快。由于土耳其拥有丰富的中低温地热资源,ORC发电技术成为主流。

    2014年欧洲地热发电容量较2013年新增170MW,并全部来自于土耳其。从发电方式来看,新增容量全部集中在ORC方面,这主要是由于中温地热发电的增加,但传统发电装置仍占据主导地位。为了更加高效地利用地热资源,冰岛、法国、德国和土耳其已启动了围绕地热发电的地热综合利用项目,以地热发电为主,采用“热电联供”或“冷热电联供”模式,在解决电力的同时为周边地区的居民提供供热或制冷需求,这将显著提高当地地热资源利用效率。

    2 地热直接利用技术已成熟,新技术出现较少

    地热的直接利用主要包括:区域供暖、洗浴和游泳加热、温室加热、水产养殖池加热、工业用热、农业干燥和融雪等方式。目前,欧洲地热直接利用最为活跃的部门仍然是集中供暖,欧洲地热能委员会(EGEC)统计显示,2014年欧洲地热供暖产热量新增大约80GWh(吉瓦时),总计达到4260GWh,占到地热直接利用的40%。2015年欧洲地热直接利用装机总容量估计为4701.7MW,主要利用国为冰岛、土耳其、法国和匈牙利等。目前欧洲共有257个地热集中供暖厂,主要分布在法国、冰岛和匈牙利等国家,2014年和2015年共新增23个。

    地热直接利用技术已经成熟,最近,除了在建筑供暖的集成利用方面有一些新的进展外,地热能直接利用领域并没有多少新专利。目前,供热系统是推动地热直接利用最有力的部门,由于地热流体往往不适合直接被分配到区域供热网络中,因此地热直接利用的发展取决于其他行业热交换器先进技术的发展。而在地热资源开发方面,一个新的概念“三重系统”被提出来,主要是通过钻探一个新的生产井,同时把前两个钻井转换成回灌井,以此来延长设计项目的寿命。这个概念已经在法国付诸应用,它可以使地热能源延长30年的使用寿命。目前,越来越多的供热系统开始采用此三重系统。

    3 地源热泵技术方兴未艾,环保型技术成为关注点

    地源热泵技术在欧洲获得广泛推广应用,2013年“欧洲地热大会”(EGC)将地源热泵作为地热利用的一个独立分类进行统计。据JRC2015年报告,全球地源热泵总装机容量约为50GW,其中欧洲装机容量达到19GW,全球占比最高,达到38%左右,其次为美洲和亚洲。

    EGEC数据显示,目前瑞典、德国、法国、瑞士和挪威成为欧洲地源热泵领域的领头羊,5个国家地源热泵装机容量之和占欧洲的69%。欧洲的地源热泵市场已经从过去由许多小型本地公司组成的市场发展成为主要由供暖和空调制造商组成的大规模的市场。目前,欧洲热泵及地源热泵市场被几个主要生产商所控制,这些大的制造商主要来自于地源热泵发展较为迅速的德国和瑞典。

    当前,地源热泵技术研发的主要目标在于提高地源热泵系统的效率和减少运作成本,主要进展包括:降低维修和养护成本,改进控制系统,使用更有效的液体工质,提高辅助设备(如泵和风扇)的工作效率。目前,地源热泵的COP值(用于评价热泵的能源转换率)通常在3~4左右,通过优化设计提高热泵的COP值是目前技术发展的主要关注点。同时,开发环保型的,并且具有更好的热特性的新型防冻液也是地源热泵技术发展的关注点。通过降低钻孔热阻指标(RB)以提高浅层地热系统的“赫尔斯特伦效率”也被寄予厚望。可以预期这些技术进步都将有助于提高地源热泵系统的效率。

    4 针对不同利用方式推出系列支持政策

    欧洲地热资源利用的发展离不开欧盟在区域层面推出的一系列支持政策和联合行动计划。欧盟通过其“研究和创新框架计划”和其他鼓励机制来支持地热资源的开发,并且通过建立相应的法律和政策框架来促进地热资源的有序健康发展。从1998年欧洲地热能源委员会成立、2000年欧洲热泵协会成立,到2010年EERA地热联合计划启动、2012年地热ERA-NET计划启动,欧洲地热能开发利用的平台和联合计划不断完善;从2004年欧洲经济和社会委员会起草决议以促进地热开发,到2012年《地热科技的战略研究重点》发布,明确欧洲地热开发利用的方向和目标,欧洲对地热能开发的支持政策不断细化。

    针对地热能开发和利用,欧盟内部存在着一系列形式多样的政策支持制度。这些支持政策在不同成员国间有所不同,同时因三种不同地热利用方式(发电、直接利用和地源热泵)的发展现状而有所差异。

    欧盟地热发电补贴形式多样,但进展较慢。地热发电项目通常具有前期投入大、开发时间长的特点,至少需要3年时间,平均开发时间大约为5至7年。鉴于此,欧盟在2009年立法要求在传统电力系统运行条件允许的情况下,要优先安排可再生能源发电。欧盟对地热发电的政策支持方式主要有:风险保险基金、上网电价补贴政策(FIT)、可再生能源溢价机制(FIP)、可交易证书、投标和软贷款等。虽然FIT和FIP这些基于市场的机制通常适用于多种新能源技术,但在地热发电项目的应用并不理想,因此欧盟对地热发电提供类似政策支持的国家并不多,目前实行FIT政策的有奥地利、法国、德国等9个国家,实行FIP的则仅有意大利、荷兰等4个国家。

    目前,欧洲地热能的直接利用和地源热泵技术已经较为成熟,补贴正在逐渐减少。政府财政支持的方式主要有投资补助、减税、碳排放税减免、保险和低息贷款等,目前欧盟多数国家仅保留投资补助这一项支持政策,只有少数几个国家仍实行多种财政支持政策,比如法国在投资补助、减税、碳排放税减免和保险等方面都有支持。EGEC认为,从成本的角度看,地热取暖技术(增强型地热系统除外)与化石燃料采暖技术相比变得更有竞争力,这使得政府对地热直接利用和地源热泵技术的补贴逐步降低。但同时,地热开发前期投入大依然阻碍着地热相关技术的发展,因此需要引进一些创新性的融资工具,例如能源服务公司(ESCO)或对地源热泵消耗的电力给予折扣。

    地热“点燃”绿色未来

    叶建良,男,53岁,博士,专业技术二级,广州海洋局局长、党委副书记。专业方向:天然气水合物试采

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    作为水合物试采工程现场总指挥,成功从水深1266米海底的天然气水合物矿藏开采出天然气,连续产气60天,总产气量30.9万立方米,为实现水合物试采成功、推进产业化进程做出了卓越贡献。作为陆域能源矿产地质调查计划协调人,重点开展松辽盆地外围、羌塘盆地和天山-兴蒙构造带油气基础地质调查,以及页岩气、煤层气、特种煤、地热和干热岩等非常规能源矿产、北方砂岩型铀矿调查,推进煤铀、油铀兼探,为改善我国能源结构发挥基础性和先行性作用。作为海洋地质调查计划协调人,统筹部署海洋地质调查工作,实现水合物勘查和试采重大突破,强力推进南黄海和南海北部油气井位论证,为实现海洋油气突破奠定了重要基础。 

    实现转化应用和有效服务情况:

    水合物试采成功后,积极组织并参加了水合物新矿种申报工作,最终通过专家论证。经国务院批准,将天然气水合物列为我国第173个矿种。为加快天然气水合物资源开发进程,促进成果转化应用做出了重要贡献。依托水合物试采中形成的核心技术,积极组织23项试采核心技术的专利申报工作,目前已完成专利申报和优先审查材料的提交,为建设水合物试采技术体系、试采技术的成果转化和推广应用奠定了重要基础。积极开展了水合物先导试验区建设工作,明确了先导试验区的建设任务,阶段目标、工作内容和合作方式,统筹部署了先导试验区的勘查试采工作,为推动省、部、企合作,促进水合物产业化进程发挥了重要的支撑作用。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    建立天然气水合物“三相控制”开采理论,攻克了国外天然气水合物开采试验中出砂和产气通道易堵塞的技术难题。形成未固结储层钻完井技术,攻克了水深大于1000米、埋深小于300米储层难以成井的世界性难题。建立了一套深水水合物钻采全过程的井控技术,天然气水合物开采双层管完井技术和储层改造技术填补了国际空白。建立了天然气水合物开采集成综合测试和实时调控系统,高精度防砂筛管,试采环境安全防控技术体系。在“三相控制”理论指导下创造了以地层稳定为核心的环境安全参数控制系统,为天然气水合物绿色开发奠定基础。

    促进人才成长和团队建设情况:

    建成天然气水合物工程技术中心。本人到广州海洋地质调查局担任局长后,积极开展水合物工程技术中心的筹建工作。中心已于2016年6月正式挂牌成立,为我国成功实现海域首次水合物试采提供了重要的人才团队和业务平台保障。锻造天然气水合物试采团队。任用在科技攻坚、团队管理方面经验丰富的同志担任团队带头人,任用年轻科研骨干担任攻关方向带头人。通过团队建设和水合物试采工程实施,一批青年骨干脱颖而出,其中1人获得中国地质学会青年地质科技奖—金锤奖,1人获得局2017年度“杰出青年”称号,15人因在天然气水合物试采成功过程中表现突出,被授予先进个人称号。 

    叶建良

    游击队、侦察兵、开路先锋?没错!新中国的缔造者是这样形容建设时期的地质工作者的。随着科学水平的不断发展,如今我们已不再满足于在地面打游击,而是以上帝的视角鸟瞰大地,在空中做侦察;不仅侦察地表的地貌地物,还会用“穿山镜”窥视地下的金银珠宝。不同于现在许多人使用的航拍无人机,地质工作中的无人机航空物探配备的并不是司空见惯的照相机,其中大有学问。

    听说过“隔墙有耳”么?这是因为声波的振动,是一种物理场。物理场还有许多,如磁场、电场、引力场等。科学家就用这些“场”作“穿山镜”的镜片,来窥视隔着墙呢喃地诉说秘密的“人”。这类“穿山镜”就是通常所说的物理仪器。

    在新疆克拉玛依试验区的无人机磁放综合测量系统

    无人机航空物探航迹规划测网示意图

    在利比里亚执行无人机航空物探任务

    人背着仪器,跑到墙边去“偷听”,存在着伤亡的危险。因此,我们就想办法不用人亲自背仪器,而让机器背着,避免了人员伤亡。被选中的机器正是飞行器。飞机是飞行器中的一种,能行动自如,能快速飞翔,能抵达靠人的双脚、车的四轮不能抵达的地方。在早期,靠物理仪器的飞机还不能独立使用“穿山镜”,需要人的同行,靠人来驾驶飞机、操作仪器——此时,称“有人机航空物探”。而有人在机上,在现场工作,总是存在危险的。例如,2011年3月29日,在新疆执行航空物探任务的“B-7026”飞机失事,驾龄高达36年的特级飞行员与年仅24岁的仪器操作员均献出了宝贵的生命。多年来,中国地调局物化探所一直在研究能够背负“穿山镜”去执行航空物探任务的无人机。

    当我们真正操纵无人机在黑龙江省嫩江多宝山铜矿区上空望眼穿山时,已是2013年6月。但这并不是无人机第一次背起“穿山镜”去执行勘查任务。作为军用转民用的高科技产品,早在2003年,英国人就把“穿山镜”装载在了无人机上;2009年,我国也让无人机带着“穿山镜”翱翔在了蓝天下。不过,无人机与无人机不同,“穿山镜”与“穿山镜”也不相同。早先使用的无人机,如航模无人机,尺寸小、动力弱、载荷小,飞不了多远的距离。这次,我们在中国地质调查局的支持下,研究的是中型至大型的无人机,要求飞行时间长、能装载多样的“穿山镜”,以保障开展大面积的地质与环境的综合调查。在多宝山铜矿区的试验中,工作人员只在白天飞了3架次、在夜深人静时飞了4架次,每架次飞行7小时至10小时,在5天内总共不到70个小时,就完成了2980测线公里的任务。这个工作量,若靠人在多宝山密林中做测量,至少也需要2000多人天!

    在多宝山铜矿区的试验,只是我们研究无人机航空物探的起步,属牛刀小试。但对无人机能否在任何复杂的地形环境中使用,大家心中都没底。2014年,我们转移了试验场,选择了新疆的克拉玛依中-低山区,旨在解决复杂山区中超低空飞行测量的技术瓶颈。这里的海拔最低仅400米、最高达1500米,落差大,且地形切割较剧烈。无人机能否仅挨着地面(距离地面不得超过120米)安全飞行?为此,我们研发了基于高精度地形高程数据(DEM)的三维航迹规划模块,载入无人机控制系统中,只要预先告诉无人机怎么飞,它就怎么飞。经过不断磨练,我们终于掌握了复杂地形条件下的飞行控制技术,让无人机可以在任何地方携带“穿山镜”工作。在地形复杂克拉玛依试验区,我们只飞了13架次,完成了11600测线公里的测量任务,获得了2500平方千米的高精度探测数据。

    从黑龙江多宝山的铜矿区转移至新疆克拉玛依的油矿区,我们使用的“穿山镜”与国内外使用的“穿山镜”有了些不同。以往的无人机航空物探,多是通过测量磁场来开展地质与环境调查。虽然全球大约90%的铁矿由磁场测量发现,但矿产中不止有铁矿,还有铜矿、金矿、铀矿,不仅需要金属的铀矿也需要化石的油矿,不仅需要探查宝藏也需要调查或者监测我们的家园所处环境的变化,因此就需要各种各样的“穿山镜”。在克拉玛依的油矿区,我们给无人机带上了另一种“穿山镜”,其镜片是特殊的晶体,能够测量放射性,不仅可用于探测铀矿和油矿,也能调查地质环境质量。2015年开始,我们在执行中国地质调查局“西北地区重要盆地和成矿带无人机航空物探资源调查”中,就同时使用磁场测量与放射性测量两种“穿山镜”。当然,这两种“穿山镜”还不够,科研人员们正在研究将测量大地电场、重力场等的“穿山镜”给无人机戴上呢!

    目前,我国的无人机航空物探技术已挤身世界先进国家的行列,其应用不仅在国内,也走向了国外。我们的队伍已经在赞比亚、利比里亚执行无人机航空物探工作,仅与这两个国家的合同工作量就达到了20测线千米。可以说,我们对无人机航空物探在地质环境调查、矿产资源勘探中的应用信心满满。

    (作者单位:中国地调局物化探所)

    无人机航空物探是怎样炼成的

    11月9日,4名来自巴西地调局的地质科学家在地调局南京地调中心相关人员的陪同下赴地调局航空物探遥感中心开展遥感地质交流。

    巴西地质科学家们参观了航空物探遥感中心展室和卫星运控大厅,现场观摩了国产卫星运行控制系统的大屏演示,了解了航空物探遥感中心境外遥感地质工作的情况,通过对国产卫星数据在非洲、南美洲等国开展的遥感地质解译成果和基于国外卫星数据的解译成果的比对,充分了解了国产卫星数据较好的数据质量和应用成效。巴西地质科学家们对航空物探遥感中心国土资源业务卫星运控系统深感兴趣,结合展示的16m中分数据在巴西的覆盖情况,仔细询问了数据在线查询、服务等具体问题,并对未来系统全面实现数据及产品的在线服务充满了期待。双方还围绕卫星遥感技术开展了多角度的技术研讨。

    航空物探遥感中心通过交流了解到,巴西地调局的遥感地质工作主要是基于美国LANDSAT和ASTER数据开展地质环境灾害监测和地质找矿工作。

    此次交流活动多角度展示了航空物探遥感中心的技术实力,加深了中、巴双方的相互了解,有利于双方在遥感地质领域开展更加深入的技术交流与合作。

    巴西地调局地质科学家到航空物探遥感中心开展交流访...

    2017年10月18日,中国地质调查局武汉地质调查中心承担的江西赣县五云镇夏潭饮水示范工程成功实现试供水,解决了夏潭村1000余人的安全饮水,实现了夏潭村群众期盼已久的喝上安全自来水的愿望,为举世瞩目的中国共产党第十九次全国代表大会献上了一份厚礼!

    夏潭饮水示范工程是国土资源部在江西省赣州市精准扶贫定点帮扶村实施的惠民措施之一,是武汉地调中心在支撑服务赣州扶贫攻坚中落实姜大明部长用“非常之策落实非常之举”指示精神、中国地质调查局打通支撑脱贫攻坚的“最后一公里”要求的体现。该工程于2016年10月开始实施,经过一年时间的努力,切实有效地解决了困扰夏潭村几代人的安全饮水问题,实现了“一户一表一龙头”的目标任务,打造了国土资源部地质扶贫安全饮水的样板工程。

    试供水仪式上,武汉地调中心项目负责人介绍了夏潭饮水示范工程设计与施工、供水水量与水质、高质量供水管材与品牌智能水表、无线自动供水控制系统等情况,并对参与、支持示范工程建设的有关单位、领导和专家表示感谢。定点扶贫驻村单位赣州市不动产登记中心主任、五云镇镇长高度赞扬了夏潭饮水示范工程给夏潭村群众带来的实惠,并对中国地质调查局、地调局武汉地调中心及参与工程建设的有关单位表示感谢。会后,参会领导、专家与夏潭村党员群众一起品尝甘甜的井水自来水。

    夏潭饮水示范工程试供水仪式

    品尝甘甜的自来水

    村民用上自来水

    夏潭饮水示范工程成功实现试供水