近日，由北京探矿工程研究所研发的“用于深海的重力压入式锚固装置及其跨接软管布放方法”（专利号ZL202211145045.9）获国家发明专利授权。

本发明研制的锚固装置主要用于在海底对钻井液上返管柱进行锚固定位，具有锚固稳定、操作简单可靠的优点，可有效提高深海钻井系统的安全性。

近日，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”）承担的东部地区战略性矿产靶区查证技术支撑项目在湖北大冶和湖南永州的钻探施工现场传来捷报，历时40余天，实施的ZK2001、ZK502两个地质岩心钻孔分别钻至900.2米和810米，顺利终孔。

 机台施工

钻探工作于2025年1月中下旬开始，长沙中心与中国地质调查局武汉地质调查中心精诚合作、密切配合，共同实施鄂东南地区铜铁金多金属战略性矿产调查评价项目、湘西南零陵-洞口地区锰锑多金属战略性矿产调查评价项目。其中，ZK2001、ZK502两个钻孔钻探施工任务由长沙中心负责。时值年关岁尾，时间紧、任务重，长沙中心高度重视、迅速行动，精心挑选骨干力量，组建党员突击队，不讲条件、不提困难，在凛冽寒风与年关思乡的双重考验下，义无反顾奔赴野外施工一线。

 现场配置泥浆

 机台施工现场

 炭质泥岩地层岩心

 硅质灰岩地层岩心

鄂东南工作区钻孔长孔段失返性漏失、永州零陵工作区硅质灰岩地层坚硬致密导致机械钻速低、钻头寿命短，炭质泥岩地层水敏性强，极易引发缩径、塌孔和钻孔报废率较高。面对重重困难，项目组技术骨干大胆创新，深入探索研究，通过采用自行申报的专利“一种用于失返性漏失井的取心钻具及方法”克服采矿疏干区近钻头失返性漏失难题；采用自行优化配方低固相泥页岩抑制性防塌钻井液克服炭质、炭泥质水敏性松散地层；通过优选改进钻头金刚石品级和底唇面类型，有效提高钻进效率，钻遇强硅质硬岩层钻速由0.8m/h提升至2.9m/h，钻头寿命由60m提升至280m。实施的两个钻孔均钻获多段矿层，见矿性较好，为后续区域复杂地层施工提供了工程范式，为巩固拓展铜铁金和锰锑资源基地提供了有力支撑，有效保障国家能源资源安全。 

近日，北京探矿工程研究所钻井液技术助力四川省松潘县金矿勘探多个中深孔和一机多孔工程顺利完工。其中，ZK0244-5号孔完钻深度1018.58米，创造了该矿区钻探施工孔深记录。

该项目钻遇地层以蚀变千枚岩为主，水敏性极强，吸水易膨胀和分散剥落，钻探施工中普遍存在坍塌、缩径、掉块等现象，严重影响施工效率，深孔施工难度极大，以往完钻深度基本不超过500米。

针对上述地层特点，探矿工程所设计了环保成膜护壁钻井液体系，并提供了钻井液技术方案和技术支持。施工过程中钻井液性能稳定，防塌护壁效果显著，未出现坍塌掉块情况，有力支撑该地区金矿勘查向深部进军。

2024年，中国地质调查局北京探矿工程研究所开发完成钻探工程远程监测系统V3.0版，与中国地质调查局探矿工艺研究所、中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心合作，在全国油气重点调查区战略性矿产调查评价项目“川马页1井”和东部地区战略性矿产靶区查证技术支撑项目“冀承页1井”中成功部署应用，取得积极成效。

该系统可实时采集井深、钻压等21个钻井工程参数，采集出入口流量、温度等15个钻井液参数和全烃含量、硫化氢等15个地质参数，具有设备小型化、网络安全云端化、传输方式多样化和感知实时化的特点。系统可将采集的数据传回数据中心进行快速、系统地分析，为现场工程师提供即时预警与施工优化建议。项目负责人、管理人员可随时通过Web端和移动端服务掌握机台作业情况和钻井参数，实现对钻探施工过程的全面精准管理，大幅提高了钻探作业效率和指挥效能。

图1 钻探工程远程监测系统在川马页1井应用

图2 钻探工程远程监测系统在冀承页1井应用

近日，由北京探矿工程研究所实施的钻井液及固相控制技术助力“东部地区战略性矿产靶区查证技术支撑”项目ZKBY4钻孔顺利完钻，并对钻探废浆进行了无害化处理。

该钻孔钻遇地层主要为弱胶结的泥岩及砂砾岩等沉积岩，泥岩分散性强且泥砂颗粒在钻井液中不易自然沉降，钻井液性能难以保持稳定，施工现场对环保要求较高。

针对上述问题，探矿工程所技术专家一是专门研发了双聚防塌钻井液体系，避免了坍塌掉块等孔内复杂情况，保持了孔壁稳定， 显著提升钻进效率。二是利用自主研发的小型变频离心机维护钻井液性能，减少了钻井液用量及废浆排放。三是采用“化学脱稳破胶+物理固液分离”相结合的工艺，对废浆进行了无害化处理，处理后的液相色度、悬浮物、COD指标达到污水排放二级标准要求，固相含水率低于15%，极大降低了钻探施工对环境的影响。

图1 无害化处理后清澈透明的液相

图2 无害化处理后干燥密实的固相

从神秘的深海地质结构到珍贵的能源资源，科学家如何从几千米深的海底中获得这些信息？“梦想”号，这艘全球最先进的大洋钻探船将带领科学家探索地球深部的秘密。“梦想”号肩负多种作业需求，因此设计时便提出“小吨位、多功能、模块化”的理念。为了在同一艘船上同时实现大洋科学钻探、深海油气勘探和“可燃冰”勘查试采等多种功能，“梦想”号建造团队联合国际顶级油气钻机企业研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机，国际上首次集成了4种钻探模式和3种取心方式。

4种钻探模式

“梦想”号的4种钻探模式分别是传统隔水管模式、“可燃冰”专用测试模式、传统无隔水管模式、无隔水管闭式循环模式。

传统隔水管模式：这种模式常用于海洋油气的开采。隔水管把海底和钻探船连接起来，可以通过钻井液的循环增加钻井的安全性和效率。简单来说，这种方式能确保钻井过程顺畅且有足够的保护措施，是海洋油气开采的“标配”。

水合物专用测试模式：天然气水合物是一种新型能源，经实践证明其开采过程安全环保可控。如使用传统隔水管进行试采，不仅显得过于笨重，成本也高。为此，“梦想”号专门设计了一种轻型隔水管系统，能减轻设备负担，降低钻探成本。

传统无隔水管模式：该模式下，钻杆直接暴露在海水中，并从海底往下钻探，适用于大洋钻探。在钻进海底的时候，需要加入特殊的泥浆（钻井液），起到冷却钻头、润滑钻具和带走钻出的岩屑等作用。虽然没有隔水管保护，但正是因为没有隔水管的负重，钻杆可以达到更大的深度（水深最高可达8000米），适合深海钻探任务。

无隔水管闭式循环模式：传统无隔水管模式下加入的泥浆一般会直接排到海里，既污染环境又增加成本。“梦想”号钻采系统中配置了专门的泥浆循环管线，通过水下泵将泥浆抽回到船上，通过过滤等处理，这些泥浆就能实现循环利用。这种模式既实践应用了绿色勘查的理念，又可以有效做到保护海洋环境。

三种取心方式

“梦想”号的3种取心模式分别是提钻取心、绳索取心、气举反循环取心，可实现不同地层和岩体持续钻进取心。

提钻取心：这是一种很直接的取心方法，把整根钻杆从钻孔中提出来，从而取出暂存在钻杆最底端的岩心。

绳索取心：通过一根钢丝绳从钻杆内取出岩心，不需要将整个钻杆拉出钻孔。它就像是一种“取巧”的方式，不但省力，还节省时间。虽然绳索取心有很多限制条件，操作稍显繁琐，但依然是较为适合较深钻深的取心操作。

气举反循环取心：在常规的钻探中，钻井液从钻杆内壁注入并从孔隙间返回海底，这叫正循环。而反循环则是，钻井液从孔隙进入并从钻杆返回。气举反循环是一种特殊的取心方式，通过往上部钻杆内注入空气，上部钻杆的液体混入空气后的密度变小，而下部液体密度不变，因为上部和下部液体存在的密度差，上部的液体会往上“举”，从而带动下部的钻井液和岩心被“吸”到地面。

“梦想”号的4种作业模式3种取心方式，就像打开通往地心秘密大门的钥匙，将为我们探索地球深部奥秘问题，寻找深海深地资源提供强大助力。

近日，中国地质调查局青岛海洋地质研究所在天然气水合物钻井过程地质风险防控方面研究取得新进展。研究揭示了水合物储层钻井液侵入过程中井周储层变形特性和井眼失稳机理，为水合物储层钻井过程中地质风险防控提供了新思路。该成果发表在油气领域国际权威期刊Energy(一区TOP，IF=8.857)。

天然气水合物储层具有埋藏浅、未成岩和弱胶结等特点，钻采过程中易于发生地质风险，严重制约天然气水合物安全高效开发。针对水合物储层钻井侵入过程引发水合物相变分解和井壁失稳的问题，研究团队建立了适用于描述水合物储层钻井液侵入过程的多场耦合模型，该模型能够准确刻画井周储层多物理场变化规律和井壁变形特征，揭示了钻井液侵入和水合物分解对井壁稳定性的影响机理；基于数值模拟结果，指出了钻井液侵入过程中会造成井周出现应力和应变的集中，导致井眼容易出现失稳破坏；同时井眼形状对于应力集中和井眼屈服区域影响较大。此外，考虑中间主应力的影响，基于三向应力建立适用于水合物储层的破坏准则并提出了失效系数，在判断风险区域的同时还能对特定区域风险程度进行定量评价。上述结论对于准确预测水合物储层钻井过程中井眼失稳风险具有重要意义。

该项研究由青岛海洋地质研究所、崂山实验室、中国石油大学（华东）和加拿大滑铁卢大学研究团队共同完成。 

水合物储层钻井过程及其控制机理

北京探矿工程研究所承担的“华北和东北地区战略性矿产快速查证与技术支撑”项目近日通过野外验收。

项目实施过程中，探矿工程所充分发挥浅层绿色钻探技术装备优势，有力支撑服务大兴安岭东南缘铜、锡多金属战略性矿产快速查证工作：一是示范应用空气反循环钻探技术。钻探过程中无需使用钻井液，对工作区环境影响小。通过升级研发车载反循环钻机、铝合金双壁钻杆及自动化加减钻杆系统，钻进速度可达18米/小时，大幅提高了钻进效率。结合野外快速测试分析和孔内视频成像技术，实时获取测试数据和孔内影像资料，实现矿产勘查快速分析查证。二是采用自主研发的浅层轻便钻机、薄壁钻具及长寿命金刚石钻头，高效完成覆盖层揭露和目的层取心，查明了工作区三维地质结构、花岗岩侵入接触带及走向。结合现场快速分析结果，实时优化勘查点位部署，并对异常进行追索，快速圈定了铜、钨等元素异常。

探矿工程所研制的车载空气反循环钻机

工作人员运用浅层轻便钻机进行作业

在世界“第三极”青藏高原，在荆棘遍布的深山老林，矗立着一座座孤独寂寞的钻塔，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”）钻探人用沾满泥浆的臂膀，抱起一根根沉甸甸的钻杆，将钻取的岩心小心翼翼地放入岩心箱。这些日常工作的缩影，彰显着他们对平凡岗位的执着和坚守。他们与大山为伍、与密林为伴，爬冰卧雪、翻山越岭，足迹遍布祖国大地。三尺机台是他们踏梦出征、书写忠诚的舞台。他们用青春探寻地层的繁华，用岁月镌刻资源的画轴。

这支钻探团队具有深厚的历史底蕴，沐浴着改革的春风，与原黄金部队偕行，是金矿勘查获取地下实物资料的重要力量。团队在原部队时期主要从事小口径矿产地质岩心钻探施工任务，四十余年来，累计进尺10万余米，用实际行动践行“地质报国”的赤诚初心；2018年转制改革后，他们由传统地质找矿拓展到“山水林田湖草沙”一体化调查。为适应业务发展新形势新要求，他们胸怀“国之大者”，锚定“为国找大矿、找好矿”目标，按照“进军中深部、拓展多领域”总体思路，抢抓机遇、主动作为，积极组建水文、地热、深部油气等钻探队伍，以培训实操为抓手，以项目实施为平台，钻探综合技术水平和支撑服务能力全面提升，核心竞争力显著增强。

党建引领  凝心聚力谋发展

团队组建之初，钻探骨干流失严重，人员结构不合理、人才力量薄弱的问题十分突出，加之任务转型拓展，需要熟悉新装备，提升新能力。团队发挥党支部战斗堡垒作用，坚持以党建为引领，认真落实“三会一课”制度，遇到重大事项和急难险重任务，就会召开支委会、党员大会，群策群力、集智攻关，全力攻克转型发展过程中遇到的“瓶颈”难关。为解决人员思想不稳定的问题，党支部通过“摆事实、讲道理”，疏通思想“症结”，化压力为动力，并积极开展“我为群众办实事”实践活动，及时解难帮困，让团队干工作没有后顾之忧。为加快提升专业技术能力，团队发挥党员领头雁作用，组建以专业技术干部、机长为主体的授课交流团队，加大钻探基础理论与实操训练频度，并积极开展“师带徒”“结对子”帮扶，浓厚团队学习氛围，团队整体技术水平得到有效提升，一大批钻探班员顺利成长为钻探机长和班长。为加强先进典型引领，党支部努力培塑“学习强能、担当作为、求实创新、敬业奉献”的团队文化，将榜样力量转化为爱岗敬业、奋发向上的不竭动力，团队所在党支部被中央和国家机关工委评为“四强”党支部，1人被中心评为“最具学习力”先锋人物。

攻坚克难  转型拓展求突破

2021年，团队首次承担江西省赣州市宁都县找水打井任务。面对全新业务领域，他们毫无头绪、压力巨大，团队负责人鼓励大家说：“革命老区面临水资源短缺‘瓶颈’，作为地质勘探的‘国家队’‘中央军’，我们责无旁贷。只要我们发挥好自身专业优势，宁都的老百姓用水难题将迎刃而解。”团队开始翻阅大量调查报告和文献，总结研究先进施工工艺方法，以找红层区地层隐伏破碎构造和不同地层接触构造形成导水、储水含水层为靶向，因地制宜采用空气潜孔锤快速钻进工艺及复杂破碎地层跟管钻进技术，在旱垴、南必蔬菜基地实施水文水井5口，孔孔出水，总出水量近1600吨/天，解决了当地1650亩蔬菜灌溉用水和1200余名村民饮用水需求，进一步巩固拓展脱贫攻坚成果，有效支撑赣州市宁都县革命老区乡村振兴。5口水井移交当地政府的竣工仪式上，长沙中心向南必村党支部书记询问出水、用水情况，书记激动地说道：“感谢长沙中心酷暑天气给咱老区人民找水，甘甜的井水，喝在嘴里，甜在心里。这是促进我村产业发展的‘经济之水’，也是带领村民奔小康的‘致富之水’”。

在水文水井成功实施的基础上，钻探团队成员不断总结经验，创新工作方法，以浙南诸河流域地下水资源调查评价项目为依托，建立了一套从钻探成井、测井、洗井、抽水试验、水样采集、保护装置安装、井口高程点建设到自动化监测系统安装及调试完整的地下水监测井监测体系，先后在浙南地区实施地下水监测井28口，有效保障国家地下水监测工程实施，为浙南地区合理开发利用地下水资源、监测地下水污染、有效防治地质灾害以及解决生态环境问题等提供了科学依据。

2023年，长沙中心承担地热资源预可行性勘查地热钻探项目，工作区地层为胶结性差、水敏性强的红砂层。针对其红砂层易引发孔底压力剧增、钻具磨损严重等问题，钻探团队不断加强地层研究，创新工作方法，采用钻井液离心固控技术、空气潜孔锤钻进扩孔和胶塞固井技术，有效减少废浆排放，降低环境影响，提高钻进效率和固井质量。项目历时65天顺利竣工，终孔孔深1500.8米，实现地热钻井施工新领域零的突破。

攀过一山，再登一峰。鄂鹤页3井，是该中心组建深部油气钻井队伍实施的第一口页岩气参数井，设计井深2300米，旨在初步查明鄂西鹤峰地区二叠系页岩气储层发育情况，助力鄂西地区页岩气开发。受领任务之初，面对全新的业务领域以及更加突出的安全风险隐患，团队发扬湖湘子弟“敢为天下先”的精神，立即组建以钻探业务骨干、机长为主的技术攻关小组，积极学习先进经验，因地制宜优化完善钻井施工设计。项目启动后，团队建立起标准化、精细化、科学化管理机制，落实工程进度“一日一报、一周一会”制度，做好保障工作，全面提升钻探施工效率。面对井内漏失、坍塌掉块、易跑斜等复杂情况，项目技术骨干反复研究地质资料，集中研讨，制定科学对策。团队众志成城、团结协作，历时65天，成功钻至目的层二叠系栖霞组并成功点火，终孔深度2326米，标志着该中心在深部油气钻井领域初步形成战斗力和生产力，实现了从传统矿产地质钻探向水文地质钻探、工程地质钻探、地热钻探、大口径深部油气钻井等领域拓展转型。

开拓创新  接续奋斗谱新篇

创新是推动地质调查现代化的“驱动力”。团队着力发挥科技创新“引擎”作用，加强地质科技自主创新，打造科技创新高地，赋能业务高质量发展。近年来，团队累计发表学术论文10余篇，获批专利10余项（发明专利2项），为钻探施工转型发展奠定了坚实基础。

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。在新一轮找矿突破战略行动的“主战场”上，团队将始终保持着“冲锋”姿态，踔厉奋发、笃定前行，立足深部钻探重大需求，按照中国地质调查局党组“三步走”“三级跳”战略目标，不断巩固拓展转型发展成果，建实建强深部钻探“国家队”，打造支撑地质找矿亮点名片，用青春热血致敬伟大的新时代，用一串串沉甸甸的成果为中华人民共和国75周年华诞献礼！