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    乌山铜钼矿


    我国钼矿业发展的现状


    “十二五”以来,受2005年~2007年钼价格暴涨刺激,钼矿资源储量增长幅度较大。目前,无论钼消费量还是产量,我国均居世界第一位,但行业的发展也带来了环境保护不到位、产能过剩等问题。


    1.1我国钼矿储量分布及特点


    我国钼矿资源丰富,总保有储量840万吨,居世界第2位;探明储量的矿区有222处,分布于28个省(区、市)。我国钼矿的一个重要特征就是大型矿床多,陕西金堆城、河南栾川、辽宁杨家仗子、吉林大黑山钼矿均属世界级规模的大矿。矿床类型以斑岩型钼矿和斑岩-矽卡岩型钼矿为最重要,前者如陕西金堆城、江西德兴,后者如河南南泥湖钼矿;矽卡岩型、碳酸盐脉、石英脉型次之;沉积型钼-铀-钒-镍矿床有较大的潜在价值,伟晶岩脉型钼矿无工业意义。从形成时代来看,除少数形成于晚古生代和新生代之外,绝大多数钼矿床均形成于中生代,为燕山期构造岩浆活动的产物。


    我国钼矿分布就大区来看,中南占全国钼总储量的35.7%,居首位;随后是东北19.5%、西北13.9%、华北12%,西南仅占4%。就各省(区)来看,河南最多,占全国钼矿总储量的30.1%,其次陕西占13.6%、吉林占13%;另外储量较多的省(区)还有:山东占6.7%、河北占4%、辽宁占3.7%、内蒙古占3.6%。以上8个省(区)合计储量占全国钼矿总储量的81.1%,其中前三位共占56.5%。(见下方表一)




    我国钼矿的第一个特点是探明储量虽多,但品位与世界主要钼资源国(美国和智利)相比,显著偏低,多属低品位矿床。矿区平均品位小于0.1%的低品位矿床,其储量占总储量的65%,其中小于0.05%的占10%。中等品位(0.1%~0.2%)矿床的储量占总储量的30%,品位较富的(0.2%~0.3%)矿床的储量占总储量的4%,而品位大于0.3%的富矿储量只占总储量的1%。


    第二个特点是虽然品位低,但伴生有益组分多,经济价值高。据统计,钼作为单一矿产的矿床,其储量只占全国钼总储量的14%;作为主矿产,还伴生有其它有用组分的矿床,其储量占总储量的64%;与铜、钨、锡等金属共生和伴生的,储量占总储量的22%。


    第三个特点是规模大,并且多适合于露采。据统计,储量大于10万吨的大型钼矿,其储量占全国总储量的76%;储量在1~10万吨的中型矿床,其储量占总储量的20%;适合于露采的钼矿床储量占总储量的64%。大型矿床多可以露采,而且辉钼矿的颗粒往往比较粗大,属于易选型。


    就矿石类型来看,我国已探明的钼矿储量以便于利用的硫化钼矿石为主,其储量约占钼矿总保有储量的99%,而不便于利用的氧化钼矿石、混合钼矿石及类型不明的钼矿石只占1%。


    最后一个特点是地质工作程度比较高。经过地质工作达到勘探程度的储量占总保有储量的50.5%,达到详查程度的占41.8%。二者合计,达详查以上工作程度的储量占到我国钼矿总保有储量的92.3%。


    根据地质找矿周期规律,特别是深部(500米~2000米深)找矿难度甚大的规律,预测“十三五”(2016年~2020年)期间,我国钼矿资源储量快速增加的趋势将有所放缓。


    1.2我国钼矿的采选能力、钼精矿产量及采选产能利用情况


    从“十一五”初(2006年)以来,我国钼矿的采选能力及全国精矿产量均大幅增长。其中,钼矿采矿能力从2006年的9.3万吨(实物吨)提高到2008年的17.1万吨,再提高到2013年的31.3万吨;钼矿选矿能力从2006年13.2万吨(实物吨)提高到2008年的21万吨,再提高到2013年35.2万吨;钼精矿产量(金属吨)从2006年的4.5万吨提高到2008年的8.1万吨,再提高至2012年的12.1万吨,再减少至2013年的11.8万吨。


    我国钼矿采选能力主要集中在河南、陕西、辽宁、吉林等地,即钼矿资源集中的省。上述四省的钼采矿能力、选矿能力分别占全国总能力的71%和80% 。


    值得关注的是,2008年我国钼矿采矿产能利用率为92%,选矿产能利用率为77%,即:从2008年起,我国钼选矿产能已出现过剩情况。2013年我国钼矿选矿产能利用率大致统计与估算为78.6%,与2008年相似。2013年河南钼选矿产能利用率为68.1%,属产能严重过剩。


    1.3我国钼矿企业状况


    我国钼矿企业多,规模小,淘汰落后产能任务重,优强企业(洛钼、金堆城、龙宇钼业、新华龙钼业等)少。2013年,河南省共有钼(钨)企业45家,钼产品产量2000吨/日以上的仅11家,多数企业属需淘汰落后产能。全国钼矿企业状况与河南省差不多。


    1.4国内外钼价格变化情况


    表2 2003~2013年国内外钼年均价汇总

    (洛阳钼都贸易网提供信息)



    从表2可看出,2013年钼均价高于2003年但低于2004年,已基本触底。2014年钼均价由于惯性,还要下降,向2003年均价趋近。但由于国际市场需求回暧,现货市场供应较紧缺,据此预测2015年国内外钼价格在触底后,可能振荡缓升。


    “十三五”我国钼矿业发展趋势


    若按70%概率分析“十三五”全国钼矿业发展趋势,就要分析其三大影响要素:一是全球钼产业发展战略;二是“十三五”我国钼产业政策导向;三是“十三五”我国钼市场供需变化趋势。


    2.1全球钼产业发展战略


    2.1.1资源控制及储备战略


    目前,全球85%的钼储量集中在美国、中国、加拿大。美国控制着全球41%的钼储量,加拿大控制着全球6%储量,这两个国家的原生钼矿多。近几年,两国出口均逐年下降,美国直接将钼精矿出口到西欧、日本,减少自身污染。美国钼资源虽然多,却是全球第一个实行钼资源控制储备的国家,加拿大跟随美国,也实施了这一战略。日、韩两国虽然是稀有金属资源短缺国家,但已经将钼等稀有金属储备提升到国家战略高度,其储备目标直指我国。日、韩、欧洲通过各种途径及手段,从我国进口钼等稀有战略资源,此举必须引起高度关注。


    2.1.2专业化和规模化战略


    专业化生产是全球钼产业发展的战略性规律。美国及智利的著名钼矿企业,利用钼资源优势,生产钼精矿,销售给专业的焙烧厂进行粗加工。美国、加拿大、日本等国的著名钼加工企业都是外购原料,利用其专业技术,生产附加值高的钼金属制品。这少数全球著名的钼矿企业及钼加工企业,均已实施规模化战略,产能规模大(单个企业年钼精矿产能3万吨实物量以上,年钼焙烧产能2万吨以上),控制了大量市场份额,可以灵活调节产量及价格。


    2.1.3技术开发及企业转移战略


    专业化生产这一钼产业发展规律,决定了必须投巨资进行技术开发。如,力拓集团投资2.7亿美元研究从钼矿渣中回收钼和錸的新技术、新工艺;利用物理、化学特殊转化技术生产高纯钼,研发新技术生产高温钼、钼稀土合金、高温高强钼合金、钼钨合金、钼铼合金等。美国、智利等国将高排放、高污染的钼铁、氧化钼生产企业转移到西欧与日本等国。


    2.2我国“十三五”钼产业政策导向


    “十一五”期间,国家通过关税调整、出口配额、指令性计划总量控制、产业结构调整指导性目录等一系列产业政策,加大了对钼产业的宏观调控力度,保障了钼等稀有金属的战略性安全及国内市场需求。在“十二五”期间,为进一步保障钼等稀有金属战略安全及国内市场需求,国家出台了一系列钼产业政策:严格管理钼矿开采,鼓励钼资源性产品进口和控制其出口,引导钼矿资源向优强企业整合,支持技术开发和鼓励下游深加工,鼓励开展国际化经营等。显然,“十二五”钼产业政策比“十一五”更加严格,更加完善。那么“十三五”钼产业政策走向如何判断呢?


    总体来看,根据国内外政治、经济、社会、改革、发展错综复杂的新形势(缓慢复苏、大国货币、贸易投资、大宗商品价格等)及国际多元利益博弈的新问题[全球矿产竞争,美国“策划两洋战略”,即跨太平洋战略经济伙伴关系协定(TPP)和跨大西洋贸易与投资伙伴关系协定(TTIP)],国家保障钼等稀有金属战略安全及国内市场需求,只能加强,不会减弱——此乃“十三五”钼矿产业政策走向判断的大前提。因此,“十三五”国家钼产业政策将比“十二五”更加系统化、更加法治化、更加国际化,这是对其走向的基本判断。“十二五”钼产业政策基本上要延伸到“十三五”前期。按照中央国务院减少行政审批,减少对市场干预的总体要求,《国家稀有金属管理条例》及《国家稀有金属产业十三五发展规划》及各省市与之配套政策,将在“十三五”前中期对钼市场监管、保障国家钼战略安全及国内市场需求,起决定性作用。


    2.3我国“十三五”钼市场供需变化趋势


    从2010年起,随着国际钼市场需求回暧和钼价的逐步回升以及我国工业化、城镇化、农业现代化、信息化的进一步发展,受出口好转及大量新增资源、新增产能的驱动,即使国家宏观调控开采配额及产量计划对钼产量增加有所影响,但钼产量(金属吨)年平均增速仍可达3%左右,预计2015年钼产量(金属吨)达13万吨,2020年达15万吨。而国内消费量平均增长达10%左右,预计2015年达12万吨,2020年达13.5万吨。


    2.4我国“十三五”钼矿业发展趋势


    由于我国与全球一些发达国家均将钼作为稀有战略资源进行控制与储备,且“十三五”钼产业政策将围绕“控制与储备”为主而制定,有专家预测,“十三五”期间,我国钼市场可能供需两旺,大致平衡;国内钼价在2015年触底后震荡回升的概率大,但在“十三五”触高(2005年国内精矿年均价5336元/吨度)的概率较小;钼资源储量大幅度增加的概率减小。


    根据上述几点,可推断我国“十三五”钼矿业发展环境较好,在保护中开采,在开采中保护,建设钼绿色矿山的趋势不会变。


    献策“十三五”钼矿业改革


    根据我国钼矿业的现状及“十三五”我国钼矿业的发展趋势,笔者从改革、创新、发展方面提出若干建议,进行探讨,供大家谋划钼矿业“十三五”发展参考。


    3.1加大战略合作共赢力度(企业内部治理结构法治化建设)


    根据前述钼产业的发展规律,即专业化,规模化,钼矿企业治理结构的提升,也必然是规模化、专业化,再结合我国优强钼矿企业少,中小企业多的实际,笔者提出建议:在“十三五”期间,钼矿优强企业与中小企业应以政府引导、市场主导为机制,加大战略合作共赢力度,形成混合所有制等多元法人治理先进结构(国有资本、集体资本、非公有资本等交叉持股、相互融合,允许混合所有制经济实体企业员工持股,形成资本所有者和劳动者利益共同体)。按照《国务院关于化解产能严重过剩的指导意见》(国发[2013]41号)的要求,“对整合产能过剩的企业,积极稳妥开展并购贷款业务,合理确定并购贷款利率,贷款期限可延长至七年”。在此基础上,进一步改革、创新、发展,方可逐步形成在全国乃至全球有较强竞争力的专业化、规模化钼矿企业集团,提高产业集中度。这符合国家改革发展产业导向,也符合钼矿业发展规律,势在必行。


    “十三五”期间,我国企业(包括钼矿企业)新的发展模式将是“1+3”。“1”为企业治理结构法治化,此乃主题;“3”为抓手,即诚信法制化、贸易法制化、监管法制化。


    3.2继续加大钼矿资源勘查投入力度


    与铜、铝、铅等常用有色金属不同,钼的再生性能差,其生产消费主要依赖原生资源的消耗;尽管我国钼矿资源丰富,但人均占有资源量较少;“十三五”末,我国要基本实现小康及中国复兴梦,钼的消费需求将日益加大。为此,在“十三五”期间,应继续加大对斑岩型-矽卡型等工业类型钼矿资源的勘查投入力度,建立更多可供开采的钼矿山资源基地,这符合控制与储备钼矿资源的规律,也是政府与企业责任。


    3.3坚持培育自主创新能力


    我国优强钼矿企业内部治理结构比较先进(诚信较为法制化、贸易较为法制化、监管较为法制化等),可坚持培育自主创新能力;中小钼矿企业治理结构不够先进,培育自主创新能力甚难。为此,我国优强钼矿企业走“探、采、选、治、加”一体化的创新特色之路,是合理的。“十三五”期间,优强钼矿企业自主创新,应坚持两条腿走路的方针。一要加大科技投入,加强产学研三结合,将研究成果及时向生产技术、工艺设备、产品开发、综合利用转化;与此同时,对钼精深加工的技术设备,要舍得投巨资强化引进、消化、吸收与再创新。中小钼矿企业必须与优强企业进行战略合作共赢,搭车率先提高自身治理结构能力,否则,中小企业坚持自主创新是很难的。


    3.4扩大矿产经营范围和境外资源开发利用


    我国已查明钼矿资源是以钼为主矿产,并共(伴)生多金属为主流类型。钼与铜、钨(伴)共生成矿规律决定了,在“十三五“期间,深部找矿将可能发现若干个大型铜钼矿床及钼钨矿床。建议钼矿企业主动抓住查明铜钼矿床及铜钨矿床的机遇,扩大矿产经营范围,从单一钼矿开发利用向铜钨等多金属开发利用转型。


    “走出去”开发利用境外资源,是我国铜资源等短缺矿种持续利用的基本战略,境外铜钼共(伴)生资源较多,控制占有铜资源,也就可能控制占有钼资源。“十三五”国家产业政策,必将鼓励优强钼矿企业“走出去”,开发利用境外铜钼资源。


    3.5关注研究上海自由贸易试验区动态


    3.5.1“开放促改革再试验”是后危机大变革的必然选择


    实践一再证明,一次大经济危机之后必然会大变革,此乃马克思揭示的资本市场经济规律。本次后危机时代,即自2011年以来,出现了一系列大变革新情况;旧平衡被打破,新平衡(欧美服务业创新板块与东亚中、日、韩制造业板块的冲突与合作)正在建立;互联网经济(制造的智能化与服务的数字化融合)产业价值链不断涌现新的高附加值结点,多数为欧美所掌握;全球跨国公司生产从离岸布局转向近岸布局。全球贸易投资规则出现了一场革命:美国正在策划“两洋战略”,即TPP(跨太平洋战略经济伙伴关系协议)及TTIP(跨大西洋贸易和投资伙伴关系协议);美国与多国谈判新《服务贸易协定》(TISA)。与此同时,全球商贸也涌现了许多新议题:服务贸易谈判、实体贸易转向数字贸易谈判、从关境处事转向境内处事谈判、从正面清单到负面清单谈判、从自由贸易到公平贸易、从经济标准到道德标准谈判等。国内取得了举世瞩目的社会经济建设成就,也出现一些新问题:部份产能严重过剩、房地产过热、政府企业个人年负债之和已大大超过全国年GDP值,这三大要素引发金融危机的概率越来越大;人口能源环境的矛盾日以突出等。通过国内外新情况新问题对比分析,不难判断:已往“以开放促进增长”(招商引资、遍地开花)的发展模式已难以为继。为了抓住战略新机遇,迎接新战略挑战,中央下定决心,“以开放倒逼改革、以改革促进增长”的新发展模式在上海进行试验,以制度创新为核心的自贸区涌现于上海,此乃后危机大变革的必然选择。


    3.5.2“十三五”我国经济社会加快转型发展新模式的大致判断


    自十一届三中全会以来,从深圳、到浦东、再到加入WTO,其发展模式均是“开放促进增长、开放促进改革”。此模式有三个抓手:一是搞特区,二是优惠政策,三是招商遍地开花。三十余年实践后,此模式使我国成为最大贸易体,第二大经济体;但也出现部份产能严重过剩、房地产过热、负债风险甚大、污染严重、行政过强、市场过弱等突出问题。再加上后危机大变革出现的新情况、新议题要求我们必须进行“以开放倒逼改革的创新试验”。因此,笔者判断,按照中央的要求,“十三五”将由“开放促增长、开放促改革”的发展模式加快向“开放促改革、改革促增长”的新发展模式转变,即加快“十三五”我国社会经济转型。


    3.5.3上海自贸区的内涵


    一是转变政府职能,从事前审批为主,转向事中、事后对市场进行监管为主;二是对外商投资准入各阶段享受国民待遇的同时,要实施“负面清单管理”,提高政府管理的透明度(不公布不执行,凡公布必执行);三是提高贸易和投资便利化程度,金融及海关监管制度均要创新,长期目标是人民币境内外自由流动。该区试验的总要求是制度创新为核心,拒绝跑马圈地,遍地开花;坚持试验,总结出在全国可复制、可推广的实施方案。2015年及“十三五”初,中央与国务院计划出台“推广复制上海自贸区”的有关政策,全国将以“开放促改革,改革促(有效)增长”的新模式发展。此乃“十三五”经济社会转型的主题。


    3.6关注我国稀土、钨、钼等产品被世贸组织终裁败诉的政策变化


    败诉后,应对措施可能有:调整稀土、钨、钼等产品出口的管理措施,如关税、配额等,但出口总量控制近期不会改变;按规模化、集团化、法治化规律提高企业内部治理结构,加大资源整合力度,提高资源税,提高环保标准,大力发展稀土、钨、钼等深加工产品相关政策,继续推动稀土、钨、钼等产业结构调整,逐步减少世贸组织终裁败诉的影响。


    (作者系河南省人民政府资深参事)

    我国钼矿业发展的现状、趋势及对策
       

    内蒙古自治区地质调查院承担的“内蒙古河套农业经济区生态地球化学调查”项目,其范围包括内蒙古河套平原、土默川平原区。涉及呼和浩特市、包头市、鄂尔多斯市、巴彦淖尔盟四个盟市,总面积约32000km2。

    从二十世纪六十年代开始,西方发达国家将地球化学成果应用到农业、环境保护、城市污染研究方面取得了重大成果。为农业土壤改良,提高农产品产量、质量,保护环境等领域发挥了巨大作用。

    “生态地球化学调查”是国土资源部从二○○二年开始实施的多目标填图计划的一部分。是以农业科学、环境科学、地质科学等综合理论为指导,运用地球化学方法解决农业、环境及生态等方面的有关问题。是中国地质调查局与各省、自治区共同投资、共同管理,各省(自治区)直接受益的综合调查研究项目。中国地调局先期在珠江三角洲、江汉平原、四川盆地开展的生态地球化学调查示范性工作,已取得令人瞩目的成果。目前广东、湖北、四川、浙江、福建、安徽、山东等省的工作已经或正在开始实施。

    我区河套平原是全区重要的农产品基地,其产品要打入国际和国内市场必须发展优质和绿色无公害产品,这就需要做好农业生态环境基础调查。通过内蒙古自治区地质调查院的积极争取联系,自治区国土资源厅及政府的大力支持,项目现已步入立项论证阶段。

    项目实施的重要意义:生态地球化学调查主要是查明土壤中有益、有害元素分布、富集、贫化以及元素的地球化学背景等特征,同时利用其研究成果进行地球化学分区,并以此为依据进行种植结构调整和规划。

    河套平原已往的土壤调查只对土壤中少数元素的含量进行了分析,环保部门的监测也主要是一些常规指标的分析,实际土壤中多种元素的含量影响农作物的生长,通过饮食间接地影响人类的生命健康。

      通过本项目工作,能够获得河套农业经济区54种元素和指标的区域地球化学特征,查明各种农作物与常量和微量元素的相关性等基础地球化学资料。将对土壤改良、土壤环境质量评价,土地资源配置,尤其是对不同农作物的有益有害性元素进行评价,建立绿色无公害食品基地,发展“名、优、特”产品和效益农业,做好农业综合开发以及地方病防治都是非常有益的。

      项目的实施能够全面评价我区两个重要城市(呼和浩特、包头)及人口密集区的环境污染信息,建立地球化学预警系统,为环境污染及防治提供决策依据。

    项目的社会经济效益:项目的基础性、公益性调查资料与研究成果,将为今后有关部门制定产业结构调整,建立绿色农业生态基地和城市环境地球化学预警,以及生态环境污染综合治理、规划等提供详细、全面的基础地球化学资料。服务地方经济发展,为地方政府宏观决策提供科学支持。其社会与经济效益将是持久与深远的。

    我们坚信,在内蒙古自治区各级政府、中国地调局的大力支持下,生态地球化学调查协作项目一定会圆满成功,获得丰硕成果。

    内蒙古自治区地质调查院供稿
    二○○三年七月

    生态地球化学调查为内蒙河套地区社会经济服务
      自古以来就有种说法叫“上天容易入地难”。人类可以借助天文望远镜观测成百上千光年远的浩瀚太空,但对地表以下、我们脚踏的这片土地深处还一头雾水,地表以下几万米甚至于几千米的深度都处处存着这挑战。所以,你能够想象在几千米深度的地下“穿针引线”吗?

      如今,我们真正实现了这种地下的“穿针引线”—“高精度对接连通井技术”,钻孔地下“导航”,是将相距数百米或上千米的井组在地下矿层连通的技术。该技术的核心是“慧磁”高精度中靶导向系统,源于勘探所承担的“高精度定向钻进中靶系统研究”项目。该项目由中国地质调查局2008年立项,旨在通过试验研究建立起定向钻进中靶模型,引导钻进进入靶区,实现精确中靶。

      近年来,中国地质调查局一直全力支持、支撑该技术的研发与突破,目前,“慧磁”高精度中靶导向系统”所取得的成果具有完全自主的知识产权,打破了国外公司的技术垄断,使勘探所成为国内首家、全球继美国之后第二家拥有该项技术的单位,达到国际领先水平。同时比美国更加先进:首创低电压可充电电池供电,可用于煤矿井下等高危作业环境(美国仪器采用220V电源供电,不适应煤矿等使用);其入井探管直径和长度分别为42mm和1.4m,可用于穿过60mm直径中心管(美国仪器为45mm、1.9m,最小用于73mm直径中心管)下入探管至井底,可完成更小曲率半径的定向井导向。

      讲到“慧磁”技术,不得不说说它的发明人—勘探所定向钻探室主任胡汉月教授及其带领的团队,多年来从事着定向钻探技术科研开发工作,凭借着地质人的一股子 不服输、坚定执着的热情将实践和科研相结合,实践中科研、科研中反复实践,终于研制开发成功“慧磁”高精度中靶导向系统,成果转化突出。“慧磁”成功的消 息一传出,就在圈内引起的不小的震动,原来占尽技术优势的美国的同类产品立即由提供技术服务到降价出售仪器,奈何也是挣扎。目前,胡汉月常年驻土耳其主持 开展对接井水溶采集卤工程,继续升级“慧磁”。



    “慧磁”钻井中靶导向系统
     
      服务“一带一路”战略——“中国技术”扎根土耳其
      在国家“一带一路”战略中,土耳其作为一个横跨欧亚大陆的重要节点具有显著的地理位置。2009年,“慧磁”高精度中靶导向系统第一次应用于实井测量就是在土耳其首都安卡拉西北的BEYPAZARI天然碱采集卤工程。在当地一个20平方公里的丘陵地带下,储藏着近2亿吨的天然碱。2009-2010年勘探所与当地碱矿合作,成功完成了23对对接井的施工任务。井组类型包括三井井组、四井井组和双通道井组等多种类型。



      随着第一次应用的成功,“慧磁”钻井导向系统开始大量参与到对接中靶作业中。2014年,勘探所作为独立承包商签订了BEYPAZARI天然碱矿钻井工程四、五期合同,总计145口井,全部取得了预期的效果。此次施工完成了当时世界上规模最大的采用对接井水溶开采方法的钻井工程。

      2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着这一世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕。而采用的核心技术就是“慧磁”技术,该项目将在2015-2018年三年时间内共计施工74个采卤水平井组,单井总数达222口,旨在为卡赞天然碱矿年产250万吨纯碱厂提供卤水。

      “慧磁”在土耳其对接井工程中成功应用,创造性的设计并实现了多井组的连通,真正实现了地下“穿针”技术,使勘探所的地下对接连通井技术在国内外处于主导地位。同时,也是勘探所在施工中克服地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难的大胆创新,为未来推动“慧磁”定向中靶引导系统等优势技术向其他国家推广、承揽国际工程打下了坚实的基础。

      服务新能源开采——煤层气开采拓展应用
      自煤层气水平对接井领域引入美国Vector公司生产的RMRS旋转磁测距系统以来,我国煤层气和水溶开采领域的定向对接井的施工技术取得了重大突破。然而,大多数应用仍局限于传统的U形井组,属于由一个垂直井和一个水平井组成的井组,而华晋焦煤柳林煤层气项目DS井组是由2个水平井组成的煤层气井组,由于“慧磁”钻井中靶导向系统具有无需外供电、体积小、中文软件界面等优点,可精确测量钻头与靶点之间的方位偏差、顶角偏差和距离,因此该煤层气井组首次采用勘探所自主知识产权的“慧磁”钻井中靶引导系统使2井实现“点对点”对接。该井组也是国内首次采用地面施工水平井与巷道施工水平井进行连通的工程.

      凭借“慧磁”中靶导向系统的高精度性能,在山西柳林沙曲煤矿使用该系统,把地表钻进的1500m深定向水平孔,与煤矿巷道内钻出的顶角为106°水平孔成功实现对接,取得了“点对点”的精准连通效果。既保证地下采煤时的安全,又提高了能源的开采与利用率。该工程共有两个主分支,四个侧分支,将两个主分支分别与井下瓦斯抽放钻孔实现对接,对接成功后进行井下瓦斯预抽采。目前,其中一分支已进入试抽采期,经抽采数据表明,该分支日产气量10000m3以上,抽采瓦斯浓度达90%以上,瓦斯流量最高达10m3/min以上。该水平井的产气量目前已超出了预期效果,据已往同类井型抽采效果表明,该井产量将会继续攀升,有望创造新的产气记录。

      服务固体矿产水溶开采——天然碱矿、盐矿开采应用
      当水溶采矿方法与定向对接井技术相结合起来,一种低投入、高产出、高效率、绿色环保的采矿方法诞生了。
      
      在盐、碱、磷、芒硝等的钻孔水溶或水力开采领域,采用定向对接井是一种事半功倍的方法。不但矿山投资小,而且占地面积最少,地表无尾矿产生,可开采深度可达3000米,这无疑是一种绿化环保矿山开采方法。
      
      2014年11月,勘探所在河南安棚天然碱矿采用该技术引导SP01水平井与其靶井实现了一次对接连通,连通点垂深达2850米,创全球薄层碱矿对接井水溶开采垂深最深记录。该井组连通后,在注水流量达60m3/h的条件下, 出卤浓度高达120g/L,成功实现了稳产和高产的目的。

      该成果是勘探所继在湖北沙隆达盐矿连通2800米深井后又一新突破,创水平对接井深新记录。河南安棚天然碱矿是国内发现的大型天然碱矿之一,是世界上埋藏最深的天然碱矿床。勘探所实施的水平井开采的矿层埋深达2800米以上,该矿层是由厚度从0.1米至1米不等的矿互层及夹层组成,矿层顶、底板及夹层主要为白云岩。而且矿层极不稳定,起伏比较大,电测井时经过3次对比才确定矿层。勘探所钻井工艺除了采用合理的钻具组合、井身结构外,在井眼轨迹控制方面采取了特殊工艺方法。一是采用无线随钻测斜仪,二是引入了地质导向仪引导钻头;三是中靶仪器采用勘探所研发的深孔高温磁中靶仪。实践表明,该仪器实现了一次指导中靶成功。这种工业生产与科研成果紧密结合的模式对勘探所今后的科研工作起到了较强的示范作用。

      在国内,勘探所生产的“慧磁”钻井中靶导向系统已成为水溶采矿钻井设备的标配,正在发挥着越来越重要的作用。据不完全统计,自2009年“慧磁”系统首试成功以来,成功完成了百余次以上的对接连通指导作业,实现了100%连通。在盐碱采卤井对接领域,“慧磁”的市场占有率以较大的优势超过了美国RMRS仪器。
     

      开辟服务新领域——避障防碰、引导巷道掘进
      避障防碰:在钻探区域,有时存在一些废弃井或其它地下管道,在钻进时需要避开它们,这时可以借助磁引导技术,引导钻进避开这些障碍物。2013年月4日从大连旅顺传来喜讯,勘探所为北京万地地质工程公司因地质原因出现埋钻事故的热水井而实施的纠斜绕障工程圆满竣工。该工程要求绕过位于井深1394m的事故头位置,事故地层为千枚岩,硬度达7-8级,常规钻进钻速仅为20-30cm/h该绕障工程的成功实施充分展现了勘探所雄厚技术实力和团队协作精神,为定向钻进技术开辟了一个新的应用领域。

      “慧磁”钻井导向系统成功还可用于引导钻孔与巷道之间的连通。2014年2月,勘探所“慧磁”钻井导向系统在河南省三门峡卢氏县杨家湾铁矿成功引导巷道掘进,实现其与钻孔连通。在之前该钻孔与巷道贯通的过程中,由于钻孔测斜受铁磁性金属矿干扰,连通失败。勘探所技术人员抵达工地后,经7个小时的地下巷道和地面测量作业,为业主提供了钻孔相对于巷道的偏差测量结果。业主按提供的测量结果掘进巷道,仅用1天多的时间就使巷道与钻孔实现了连通。

      服务矿山救援—完成“慧磁“系统在矿山救援的首次尝试
      在智利矿难采用钻井救援成功后,勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高援救效果和效率。

      在山东平邑玉荣石膏矿坍塌事故救援现场,勘探所技术人员提出了上述方案,作为备选方案完成了现场实施的技术准备和地面验证,得到了国家安全生产救援抢险指挥中心及工程施工单位的高度肯定,并将磁信标下入井内交到被困矿工手中。最后由于救生井的成功贯通未能实施,但完成了我国“慧磁“系统在矿山救援的首次尝试,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

      “慧磁”中靶引导系统自2009年10月在土耳其工地成功连通第一对井后,其应用领域正在不断地扩展,技术水平不断提高。从国外钻井市场到国内钻井市场,从天然碱矿到盐矿,再到煤层气领域,打破了国外同类产品的技术垄断,逐步形成了本土化技术服务优势,使勘探所在定向钻井领域走在业界前列。

      目前,勘探所在中国地质调查局公益性行业科研专项经费项目支持下,正在开展深孔高温磁中靶系统“慧磁”的升级,其成果将在未来的页岩气勘探开发市场、地下热能开发的拓展应用、在矿山救援井的拓展应用中发挥重要作用,为我国的页岩气勘探开发、地下热能开发、矿山救援等方面提供坚实有力的技术保障。



    高精度对接连通井技术