朱恒银(右)在钻头研究室指导高效长寿命金刚石钻头研制工作。
开栏的话
今年,新中国迎来70华诞。70年间,涌现出了一批批热爱伟大祖国,为建设祖国矢志奋斗的典型人物。
从今天起,本报开设“爱国情 奋斗者”专栏,围绕庆祝新中国成立70周年主题,讲述中华儿女满怀壮志豪情、挥洒汗水建设祖国的追梦故事,展现人民群众热爱祖国、艰苦奋斗、追求美好生活的精神面貌。在新时代凝聚爱国奋斗的伟大精神力量,为实现“两个一百年”奋斗目标、实现中华民族伟大复兴的中国梦不懈奋斗。敬请垂注。
在60岁应该退休时,朱恒银的职业生涯被“延迟”了两年。如今,已经63岁的朱恒银正处在第二个“职业延长期”。
3月,朱恒银和他的团队在某个钻探场地使用了最新研发的“新武器”——可以在大口径地质钻探中深入地球5000米,而在小口径钻探中有望达到6000米之深的“多功能变频,自动化、数字化和信息化程度都较高”的新型钻机,这让他兴奋不已。
作为安徽省地矿局313地质队教授级高工,朱恒银在接受《工人日报》记者采访时说,人可以退休,但是“向地球深部进军”的梦想还要继续追寻下去。
不断刷新钻探深度纪录
有些矿藏处在更深的地下,怎么能找到这些矿藏呢?朱恒银说,主要是“地质出思路,物探圈靶区,钻探来验证”。通过钻探从地下取出岩心,才能确定地下有无矿,以及矿的厚度、位置和含量。因此,钻探是地质找矿和地质研究不可或缺的关键科学技术。
常言道“上天不易,入地更难”。孔深越深,不可控因素就会愈发增多,遇到的难题也会愈发增多。因此,从某种程度上来说,地质钻探的深度往往是地质钻探能力的一个重要标志。
从2006年前后开始,朱恒银不断刷新着钻探深度纪录。
第一次尝到深度给自己带来的惊喜,是他在安徽滁州琅琊山铜矿深部找矿时的经历。当时,这座已经开采了50多年的铜矿在500米以浅的深度范围内资源接近枯竭,矿山里3000多名职工甚至面临再就业问题。
曾有一些地质钻探部门在周边钻孔,希望能在深部找到矿藏,可是都未能如愿。曾有一家地质队将孔钻探到地下600米,因地层复杂无法延伸,且不能解决地表建筑物非常密集的琅琊山铜矿布孔安装钻机等难题,只好放弃。矿山深部找矿也因此停滞了几年时间。
朱恒银的团队后来应用可以让钻孔在地下“转弯”的定向钻进技术以及复杂地层钻进新工艺,最终解决了老矿区地表房屋密集和其他建筑物下部矿体勘探的技术难题。
609米!也就是比之前放弃的那个钻井多钻了9米,朱恒银就找到了新矿藏。采用新技术后,朱恒银将钻进深度延长到1000米以下,并发现了储量10万余吨的铜矿体。这个储量能将该矿山服务年限延长30年。
“这件事让我十分兴奋,也成为我不断向地球深部进军的前奏。”朱恒银说。此后,朱恒银开启了地质深部钻探技术课题的研究。
2010年,朱恒银主持研制的新型深孔钻机,在霍邱矿区深部找矿项目试验孔中,打出2706.68米的深孔,创当时国内小口径地质岩心钻探最深纪录。
2013年,在庐枞盆地科学钻探选址预研究中,朱恒银团队仅用一年时间就完成了终孔深度达3008.29米的特深孔。这在当时全国范围实施的6个科学钻探预导孔中不仅孔深最深,而且施工周期最短。
始终走在解决难题路上
突破2000米,甚至3000米,钻杆的长度和韧性不行,钻机以及钻头等设备不行,钻孔孔壁的稳定性不行,根本打不下去怎么办?
“钻井越深,效率往往越低。”朱恒银说,对于500米以浅的孔提下一次钻2个小时就可以了;3000米的钻孔,提下钻可能需要24小时。对于一个上下3000米的通道,上面掉一个小石块下去,就会造成钻杆被卡死,无法回转,就有可能造成无法再钻下去的事故。
“地下地层千变万化,孔深越深,事故率就越大,不可预测的因素也就越多。这些都是深部钻探过程可能遇到的技术瓶颈。”钻机不断向深部打,他就不断突破这些瓶颈。
在选择材料方面,朱恒银不仅选择优质钢材,还要对所选钢材进行热处理。对于不同的岩石,朱恒银又根据需要使用不同配方的金刚石钻头。尤其是对于钻杆的性能,朱恒银都是反复研究,确保防拉和不泄漏。
深部钻探还有一个棘手的不确定因素是,孔内高温对泥浆性能的调整。“泥浆是钻孔的血液。泥浆搞不好,钻孔就钻不下去。”朱恒银说,随着钻孔的逐渐加深,地层温度也会梯度上升。一般向地下每延伸100米,地层温度就上升2摄氏度至3摄氏度,钻到3000米,孔深处温度接近100摄氏度。当钻至2000米时,问题越发凸显,同时地应力也增大,对钻孔孔壁的稳定性带来不利因素。
为此,朱恒银所做的攻关成果可谓一个连着一个。
研发的三重管单动隔水取心钻具,首创松散地层采取不扰动原状岩心样的技术突破;采用新型集成创新模块化思路,设计出分体塔式全液压动力头3000米钻机;率先将数字式全景钻孔摄像技术应用于深部钻探;研发了适应深孔低转速条件下,金刚石钻头特殊结构和加工方法,使金刚石钻头在同一地层情况下,钻头寿命提高约2倍,效率提高1.5倍以上……
“钻探需要使用多工艺、多技术。”朱恒银说。随着一个个难题的攻克,朱恒银被业界认为是“率先建立了3000米深部岩心钻探工艺技术体系,突破了制约3000米深部地质岩心钻探的技术瓶颈”。
还想带出更多的年轻人
最近两年,朱恒银在主攻页岩气勘探关键技术方面的研究。
页岩气钻探深度一般在1500米以下,口径大,提钻过程中需要快速取岩心,减少取心过程中造成气体泄漏,减少气体外泄,提高现场解析的准确性。为此,朱恒银带领团队研发了大直径绳索取心和密闭取心互换双作用工作,可以不提钻换钻头,将原本2000多米提下钻30小时的周期缩短为40分钟可取一筒岩心。
谈及这些成果,朱恒银很开心:“每次技术革新都能为地质钻探带来立竿见影的效果,这种成就感实在太强了。”
让他更开心的是,他的团队里已经涌现出一批优秀的后继人才。团队里破格提拔的3个教授级高工里,有一个只是中专学历。“钻探是个苦差事,后备人才充足,向地球深部进军的梦想才会实现。”朱恒银说。
来源:工人日报
编辑:周怡琳