复杂地层钻探与机具制造工艺技术及实验装置

项目名称：复杂地层钻探与机具制造工艺技术及实验装置

提名单位：中国地质大学（武汉）

提名单位意见：提名该项目为国家技术发明奖二等奖

1、项目简介：

本技术发明属于矿产资源勘探、工程勘查与施工科学技术领域，涉及复杂地层（包括深孔、不稳定地层、干旱缺水区和深海）钻探前沿和关键共性技术。本技术发明为在复杂地层安全、快速、高质量实施钻探提供了一套工艺技术体系与实验装置及相关机具和浆液材料的制备技术，包括已授权国际专利9项、国家发明专利82项和实用新型专利32项、软件著作权4项，受理公示国家发明专利22项：

（1）复杂地层优快钻进与固井工艺技术。包括新型节水钻探技术及配套机具；复杂地层新型孔底动力钻具；孔底参数随钻实时检测监测与钻孔轨迹跟踪设计技术；孔壁不稳定地层深孔固井与成井一体化施工方法等。既可提高钻进、固井效率，又可有效控制钻孔偏斜、保证钻探与固井质量，同时为干旱缺水地区提供了一套高效、安全、低成本新型节水钻探技术。

（2）复杂地层钻井液与固井液工艺技术及实验技术。包括含水合物地层钻井液与固井液实验技术；复杂地层钻井液工艺与护壁堵漏技术；含水合物/冰地层固井新材料等。为安全、高质量地实施取心钻探提供了保障。

（3）复杂地层钻探系列化钻头及其制造技术。包括胎体配方和钻头性能优化设计方法及性能测试装置；孕镶金刚石钻头冷压成型和自动化热压烧结复合制造工艺；难钻进地层系列化钻头等。大幅度提高了深部及复杂地层钻头的可靠性、钻进效率和工作寿命，降低了起下钻辅助作业时间。

（4）系列化高效高强钻杆钻具及其制造技术。包括深孔、大直径及深海高强钻杆结构优化设计及其制造技术；系列化取心钻具等。极大提升了我国绳索取心钻进技术的钻深能力，提高了复杂地层取心质量。

本技术发明在国际、国内权威期刊《Nature communications》、《SPE Drilling & Completion》、《中国科学: 物理学 力学 天文》等上发表学术论文250余篇（SCI\EI收录100余篇），出版相关专著8部（其中两部俄文）。团队培养了博士后9人，博士43人，硕士137人。

项目相关成果曾获教育部高等学校技术发明一等奖和二等、中国地质调查成果一等奖、湖北省科技进步二等奖（证书待发）。

2、项目客观评价

（1）湖北省国土资源厅组织的关于“复杂地层钻探新工艺技术研究与开发”成果鉴定的专家组一致认为“该成果对促进地质找矿、水文地质与工程地质、煤层气、页岩气、农业地质富硒产业的勘探开发等具有推广应用价值。总体上达到国际先进水平，其中基于纳米材料的可降解钻井液和保真取心钻具达到国际领先水平。”

（2）中国地质调查局组织的关于“新型节水钻探技术及配套机具研究”成果报告评审组专家认为成果“可节约钻探用水80-95%，提高钻速10-25%，并可显著降低钻探成本”，评定等级为“优秀”，为干旱缺水地区提供了一套高效、安全、低成本新型节水钻探技术，被国务院国家外国专家局编入“科技之光”第四集，入选中国地质学会2009年十大地质科技进展，获2009年教育部高等学校技术发明二等奖、2013年中国地质调查成果奖一等奖。

（3）中核集团地质矿产事业部组织的关于“岩心钻探综合技术研究”成果验收专家组认为成果“为相山“中国铀矿第一科学深钻”...提供了可靠的技术保障...顺利以2818.88m深度终孔，实现钻探台月效率391m，岩心采取率99.89%...并创造了国内大口径（Φ122mm）绳索取心钻孔深度和绳索取心裸眼钻进长度两项纪录”。“小秦岭金矿田2000m深孔钻探技术研究”获河南省国土资源科学技术一等奖。

3、应用情况

本技术发明已在青海、贵州、河南、陕西、新疆、湖北、湖南、山东等地的地质钻探、地热钻探、油气钻探等工程中得到了广泛应用，同时，在我国实施的几乎所有地球深部探测科学钻探工程和深部固体找矿科学钻探工程中都有相关应用，完成2292个孔（井）、500余万米进尺，高强钻杆、天然气水合物钻探实验装置打破了国外技术，钻杆出口国外，钻探质量各项指标显著提升，钻进效率显著提高，钻探成本显著降低，有效提高了见矿率，在复杂地层地区找矿、深部找矿等方面发挥了重要作用，取得了很好的经济效益和社会效益，有力提升了我国钻探技术水平。

4、主要知识产权和标准规范等目录（10项）

5、主要完成人情况

    主要完成单位：中国地质大学（武汉）、江苏和信石油机械有限公司、无锡钻探工具厂有限公司、湖北省城市地质工程院、武汉万邦激光金刚石工具有限公司、湖北长江精工材料技术有限公司

主要完成人：蒋国盛、宁伏龙、段隆臣、蔡记华、卢春华、赵钧羡

6、完成人合作关系说明

中国地质大学（武汉）项目主要完成人与江苏和信石油机械有限公司、无锡钻探工具厂有限公司、湖北省城市地质工程院、武汉万邦激光金刚石工具有限公司、湖北长江精工材料技术有限公司都有长期科研合作关系：联合承担过省部级项目、获得过省部级科技奖、有共同完成的多项知识产权和学术论文等，中国地质大学（武汉）项目主要完成人承担过上述企业的科技项目，上述企业也承担过中国地质大学（武汉）项目主要完成人的委托项目。

项目完成人宁伏龙、段隆臣、蔡记华、卢春华是项目第一完成人蒋国盛负责的湖北省创新群体、湖北长江精工材料技术有限公司湖北省院士工作站的主要成员，在武汉万邦激光金刚石工具有限公司下属钻头分公司（湖北长江精工材料技术有限公司控股）开展钻头及制造技术服务和新技术研发，与蒋国盛一同承担过多项国家\省部级和企业委托项目、有共同完成的多项知识产权和学术论文等。

中国地质大学（武汉）和江苏和信石油机械有限公司联合成功申报了江苏省科技成果转化专项“矿用大直径硬岩钻进钻具国际合作研发及产业化”，赵钧羡为项目负责人，段隆臣是技术负责，蒋国盛、宁伏龙、卢春华是主要成员。段隆臣也是江苏和信石油机械有限公司江苏省“双创团队”的主要成员，主要开展钻杆钻具和钻头技术服务和新技术研发，段隆臣、赵钧羡有共同完成的多项知识产权和学术论文等。

段隆臣、蔡记华共同承担过青海省科技厅高新技术项目“青海省东昆仑成矿带强研磨性地层钻进技术和祁漫塔格地区岩心钻探堵漏技术研究”，共同申请了国家专利、发表了学术论文。