国家科技进步奖推荐项目三.docx

1、国家科技进步奖推荐项目三国家科技进步奖推荐项目三一、项目名称3000m深部地质岩心钻探关键技术及应用二、推荐单位意见该项目重点研发了机械化、自动化程度高、安全适用性强的岩心钻探装备；研发了高强度绳索取心钻杆及系列取心机具；建立了完整的深部地质岩心钻探工艺技术体系，突破了制约3000m深部地质岩心钻探的技术瓶颈，将地质找矿深度从2000m以浅推进至3000m以深水平。该项目成果广泛应用于国家深部找矿、科学钻探、海洋钻探等领域。在全国50余大型矿区推广，累计完成钻探工作量200余万米，创4006.17m最深找矿钻孔纪录、海洋钻探全取心钻孔2843.18m世界纪录。主要完成单位近3年来创产值约15.

2、75亿元，利润1.64亿元。“十二五”期间，深部找矿中，推广应用的矿区，新增铁矿、铜矿、钼矿、钨矿、金矿等可开采资源量折合价值约1万亿元。同时，产品出口至俄罗斯等7个国家，取得了一定的社会经济效益，推动了行业技术进步。项目获国家发明专利16项、实用新型专利52项、软件著作权2项，出版专著4部，发表论文120余篇。获省部级科学技术一等奖1项、二等奖4项。推荐该项目申报2017年度国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介钻探是获取地下岩矿体实物的唯一手段，为查明矿体的产状、品位、储量等提供必不可少的地质资料。地质岩心钻探不同于石油钻井，其主要特点是钻孔口径小、钻遇地层复杂多变、岩石坚硬，要求全孔取心

3、。上天不易，入地更难。向地下钻探的深度，也标志国家科技水平的高低。国家科技战略 “深空、深海、深地、深蓝”中，“深海、深地”与钻探工程都息息相关。项目目标主要是解决我国入地3000m深部钻探装备与技术难题，为寻找深部矿产资源和科学钻探提供技术支撑。项目由安徽省地质矿产勘查局313地质队与北京探矿工程研究所、中国地质装备集团有限公司、中国地质大学（武汉）等单位产学研合作，持续十数年研究与探索，完成了3000m新型岩心钻探装备、机具、工艺技术研究与应用，形成了一套完整的入地3000m深孔地质岩心钻探钻进工艺技术体系。获国家发明专利16项，实用新型专利52项，国家计算机软件著作权2项，在国内核心刊物

4、上发表论文120余篇，出版专著4部，项目成果获省部级一等奖1项，二等奖4项。项目主要创新成果有：（1）研发了3000m新型岩心钻探装备，首次填补了国内3000m孔深钻探关键设备的空白，解决了制约3000m深部地质岩心钻探 “无合适设备可用”的问题。创新性地整合立轴式钻机高塔起下钻效率高、拆卸搬迁方便和液压动力头钻机自动化程度高的优点，采用模块式设计理念，实现了自动化、数字化、视频化、远程监控。同时，研发了四角高塔不登高自动升降安装、孔口钻杆液压自动拧卸等技术，形成了新型换代的系列钻机及配套钻探装备，作业效率和安全性大幅提高，工作环境极大改善。 （2）研发了3000m新型地质岩心钻探机具，解决了

5、我国3000m深部地质岩心钻探“无可靠机具可选”的问题。 通过优选材质，优化钻杆螺纹设计和等离子弧表面淬火处理工艺，研发出系列高强度绳索取心钻杆，解决了3000m深孔绳索取心薄壁钻杆强度技术难题；研发了松散层原状样取心钻具、破碎胶结性差地层射流式取心钻具、隔水式半合管取心钻具、三重管无污染取心钻具、绳索密封取心钻具等，适应不同地层的取心需求，使复杂地层取心率由50%以下提高到90%以上，并保持原状样，解决了深孔复杂地层取心难题。（3）建立了3000m深部岩心钻探工艺技术体系，填补了我国3000m深部地质岩心钻探“无一套完整科学高效的工艺技术体系的空白”。研发了深部钻探环保型泥浆及人工塑造孔壁技

6、术，建立了不同地层的护壁技术体系，降低钻孔事故率90%以上；创新性提出了深孔地质钻探低转速金刚石钻头高效碎岩理论及方法，研发了高效长寿命金刚石钻头，钻进效率提高80%；将计算机辅助设计及钻孔轨迹控制技术集成化，研发了一套小口径地质岩心钻探三维多功能钻孔轨迹设计及钻孔资料处理软件系统，实现了钻孔轨迹高精度控制。 项目成果在全国深部钻探中进行了广泛的推广应用，将地质找矿深度从2000m以浅推进至3000m以深水平。为我国深部地质岩心钻探技术发展起到了重要的引领和推动作用，使我国地质岩心钻探进入世界领先行列。四、客观评价 （1）验收鉴定意见深部地质找矿岩心钻探关键技术、分体塔式全液压动力头钻机及高强

7、度绳索取心钻杆研制属安徽省重点科技攻关项目，安徽省科技厅对项目主要验收鉴定意见：主要评审专家有中国科学院、中国工程院院士常印佛，俄罗斯自然科学院冶金与矿业学部外籍院士鄢泰宁，国土资源部高咨中心、中国大陆科学钻探中心主任、教授王达等多位知名专家。专家鉴定认为：深孔分体塔式全液压动力头钻机，将全液压钻机的钻进效率高、操控性能优良的特点与钻塔起下钻速度快的特点有机结合形成了一款具有自主知识产权的新机型。采用优质管材研制的深孔绳索取心钻杆结构和螺纹形式，改进了热处理和表面处理工艺，提高了钻杆的强度、柔韧性和耐磨性，较好地解决了3000m绳索取心钻探施工钻杆的问题。该项目在国内首次全面总结了一套完整的、

8、适应性强的小口径深部岩心钻探钻进工艺技术体系，针对我国当前深部找矿和科学钻探遇到的技术瓶颈展开了一系列的深入研究，丰富和发展了我国深部钻探技术，对我国钻探技术的提高起到重要推动作用，整个项目总体上达到国内领先、国际先进水平。国土资源部对难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发、新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用项目主要验收鉴定意见：经国土资源部组织的专家评审，主要评审专家有国土资源部高咨中心、原地质矿产部探矿司司长赵国隆等多位知名专家，专家鉴定认为：研究的新型金刚石钻头结构设计独特、新颖、合理，钻头制造工艺先进，采用低熔点粘结金属、高强合金粉末、增强技术，钻头质量稳定，取得高的技术经济指标

9、，创造了很好的经济效益，该新型复合式钻头，国内外尚未发现，属国内外首创；研究的复杂地层射流式取心工具用于普通取心机具难以取心的松散胶结的地层和破碎地层，使岩心采取率从原来的30%提高到90%以上，解决了世界上公认的难以解决的问题；项目成果转化程度高，创造了重大的经济、社会效益，研究成果处于国内领先、国际先进水平。 （2）科技查新报告项目成果进行了国内外科技查新，查新结论如下。查新点查新结果分体塔式全液压动力头及顶驱系列钻机国内外尚无相关报道不登高四角钻塔地面安拆装置国内外尚无相关报道环保型泥浆国内外尚无相关报道高强度系列绳索取心钻杆4000m孔深施工能力，国内尚无相关报道密封液绳索取心钻具国内

10、外尚无相关报道深孔复杂地层塑造孔壁技术 国内尚无相关报道深部复杂地层钻进取心技术 研发的机具，国内尚无相关报道 高效长寿命金刚石钻头研制技术 深孔地质钻探低转速金刚石钻头高效碎岩理论及方法，国内尚无相关报道 松散地层井管一次性起拔技术 国内外尚无相关报道深部岩心钻探钻进工艺技术体系 国内尚无相关报道钻孔三维设计软件与轨迹动态监控技术 小口径地质岩心钻探的轨迹设计与控制技术，国内尚无相关报道 （3）获奖情况项目成果曾获省部级一等奖1项，二等奖4项；第一完成人主要因该成果获得李四光地质科学奖、全国劳动模范、享受国务院特殊津贴、全国优秀科技工作者、国土资源部“十一五”、“十二五”科技与国际合作先进个

11、人等荣誉。获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖单位深部地质找矿岩心钻探关键技术2015安徽省科学技术奖一等奖安徽省人民政府分体塔式全液压动力头钻机及高强度绳索取心钻杆研制2013安徽省科学技术奖二等奖安徽省人民政府深部矿体勘探钻探技术方法和设备研究及应用2015国土资源科学技术奖二等奖国土资源部难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发2006国土资源科学技术奖二等奖国土资源部新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用2006国土资源科学技术奖二等奖国土资源部（4）国内外同行评价项目成果被我国探矿工程专业委员会评为2009年、2010年、2011年、2012年、2013年、2015年度全国探矿工

12、程“十大新闻”之一。金振民院士于2013年6月29日在山东召开的“深部钻探和海上钻探最新进展”高级学术研讨会上，对中国岩金勘查第一深钻（终孔孔深4006.17m）顺利竣工评价：突破了我国最深钻孔纪录，这些新成果显示我们国家钻探技术已经达到很高的水平。最近科技部正在围绕地球生物作用和成矿，攻深找盲，开辟找矿第二第三空间，但是找矿理论的发展，最终要靠钻探来解决，只有钻探能解决矿产找矿成矿理论。许志琴院士在会上对项目成果在海上钻探中的推广应用评价：海上钻探的成功实施，标志着我国地质工作已从大陆走向海洋，我们已从地质大国向地质强国迈步。五、推广应用情况项目成果在全国50余大型及特大型矿区深部地质找矿、

13、国家科学钻探、海洋地质钻探中进行了推广，多次刷新全国地质找矿钻探孔深纪录，最深钻孔达4006.17m，在海洋地质钻探中完成总进尺150000m，创海上地质岩心钻探全取心钻孔2843.18m世界最深纪录。推广应用中累计完成深部钻孔1200余个，科学钻探孔7个，完成工作量200余万米。项目成果推广使钻探效率提高80%，钻孔事故率降低90%，复杂地层取心率提高至90%以上，钻探作业安全性大幅提高，工作环境极大改善。近3年来创产值（或产品销售额）约15.75亿元，利润1.64亿元。同时项目成果还出口至秘鲁、俄罗斯、巴西、阿根廷、越南、蒙古、柬埔寨等国，创外汇183万美元。“十二五”期间，新增铁矿约15

14、.1亿吨、铜矿114.3万吨、钼矿245万吨、钨矿11万吨、金矿1230吨，折合价值约1万亿元。产生了显著的经济效益和社会效益，为我国深部钻探技术发展起到了重要的引领及推动作用。近年来研究成果已推广应用于地热、地下水资源、页岩气勘探开发、矿山尾矿充填孔、地面沉降防治、地震监测等工程领域。六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态实用新型分体塔式全液压动力头钻机中国ZL200820041783.82009年6月10日第1235260号安徽省地质矿产勘查局313地质队；中国地质装备总公司朱恒银，刘跃进，王亚萍，应忠卿，程抱银，

15、王正平有效专利发明专利四角钻塔地面起塔装置中国ZL201110139342.82013年2月27日第1142881号安徽两淮科力机械制造有限责任公司刘宪全，宋双进，闵令平，张翔，张随有效专利发明专利管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺中国ZL201210435489.62014年3月26日第1369423号唐山市金石超硬材料有限公司田波，何蕙岚，那顺桑，王久全，曹兴龙，安东远有效专利发明专利松散地层井管解卡装置中国ZL200810195812.02011年7月20日第813520号安徽省地质矿产勘查局313地质队朱恒银，张文生，蔡正水，周勇前，漆学忠有效专利软件著作权钻孔设计与轨迹动态监控

16、系统中国2011SR0937492011年12月12日第0357423号安徽省地质矿产勘查局313地质队，中国地质大学（武汉）有效专利实用新型地质绳索取心钻杆专用快速拧卸液压钳中国ZL201120209634.X2012年1月18日第2074873号中国地质装备总公司朱江龙、张文举、张雅石，高杉有效专利实用新型钻探孔壁塑造成型器中国ZL201120417175.42012年6月13日第2250131号安徽省地质矿产勘查局313地质队朱恒银，吴翔，王强有效专利实用新型松散地层原状样取芯钻具中国ZL200820041782.32009年6月10日第1234650号安徽省地质矿产勘查局313地质队朱

17、恒银，彭智，张文生，王海洲，王幼凤，罗时如，蔡正水，漆学忠，张龙有效专利发明专利添加氧化铝空心球的热压金刚石钻头的制造方法中国ZL201210504911.92015年3月4日第1599397号中国地质大学（武汉）杨展，朱恒银，王强，杨凯华有效专利实用新型一种复式水路高胎体金刚石孕镶钻头中国ZL201420844530.X2015年6月24日第4391105号北京探矿工程研究所欧阳志勇，贾美玲，蔡家品有效专利七、主要完成单位及创新推广贡献 （1）安徽省地质矿产勘查局313地质队 安徽省地质矿产勘查局313地质队为项目主持承担单位，负责项目立项，提出项目研究创新内容、编写设计方案，负责项目全过程

18、研究与协调工作，负责项目生产试验、研究报告编写、研究成果验收，并进行研究成果后期的全国推广应用等工作。项目成果实现了3000m深部地质岩心钻探装备、机具、工艺技术体系的全链条创新，解决了制约3000m深部地质岩心钻探的“无合适设备可用”、“无可靠机具可选”的技术难题，建立了完整的深部地质岩心钻探工艺技术体系，填补了我国3000m深部地质岩心钻探“无一套完整科学高效的技术体系”的空白。将项目成果在全国进行了广泛的推广应用，承担了部分国家科学钻探孔，2010年，在深部找矿中首创小口径绳索取心岩心钻探2706.68m最深纪录，推动了我国深部找矿钻探技术的发展。培养了硕士生4人，教授级高工2人，高级工

19、程师3人。 （2）北京探矿工程研究所 难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆的研究与开发课题主要完成单位。参与研发的钻井液体系及复杂地层取心机具、新型金刚石钻头经推广应用，与常规钻探相比，钻探效率提高了50%，整体降低钻探综合成本20%以上，能用更低的钻探成本安全完成更深的钻孔。培养了博士生5名，硕士研究生3人，形成了一只60余人的创新团队。 （3）中国地质装备集团有限公司 分体塔式全液压动力头钻机及绳索取心钻杆自动拧卸液压动力钳课题主要完成单位。参加钻机设计、装备研发、试验、推广应用等工作。生产的深孔钻机，大大提高了深孔钻探的效率与安全性，研发的绳索取心钻杆液压钳提高钻探效率约3倍，减少了劳动强度

20、，保护了钻杆丝扣，延长了钻杆使用寿命。 （4）山东省第三地质矿产勘查院 参与建立深部地质岩心钻探钻进工艺技术体系。将项目成果应用于深部找矿中，完成钻探工作量52万米，最深找矿深度创我国小口径岩心钻探4006.17m最深纪录。在中国东部海区大陆架科学钻探中应用，创海洋钻探全取心钻孔2843.18m世界纪录。同时还将成果应用于西藏罗布莎、甘肃金川、四川汶川地震断裂带科学钻探孔中。十二五期间，探明大型、特大型金矿3个，中型金矿2个，金矿储量1230吨，潜在价值约2500亿元，探明多金属矿潜在价值约350亿元，取得了显著的社会经济效益。 （5）中国地质大学（武汉） 钻孔设计与轨迹监控技术课题主要完成单

21、位，参加技术方案设计和钻孔设计软件的开发及钻孔轨迹控制技术的生产试验、推广应用等工作。解决了深孔复杂地层钻孔弯曲防治及优化钻进的技术难题，相对于传统技术，将地层特性、钻孔结构与钻进工艺融合一体，实现快速准确地钻孔定位和跟踪设计，并以二维、三维图像直观演示轨迹动态演变及中靶控制过程。成果在国家科学钻探、深部地质找矿中应用，实现了钻孔轨迹的高精度控制。先后在全国举行深部钻探技术体系培训班6次，培养博士生2名，硕士生9名，国内外交流3次。 （6）唐山市金石超硬材料有限公司 高强度绳索取心钻杆研制课题主要完成单位。与项目主持单位合作，依托项目成果生产的3000m深部地质岩心钻探产品销往全国省市、自治区

22、，并出口秘鲁、俄罗斯、巴西、阿根廷、越南、蒙古、柬埔寨等国，应用于地质勘查、水利水电勘察和科学钻探等领域。应用项目产品综合效率提高30%以上，满足了矿产资源保障需要和深部地质勘查要求，为国家重大战略计划的实施提供了有力技术保障。 （7）安徽两淮科力机械制造有限责任公司深孔分体塔式全液压钻机及四角钻塔地面安拆装置课题主要完成单位。参与钻机研制及推广应用。研发的四角高塔不登高自动升降安装技术，完全避免了工人高空安装拆卸的安全风险，提高了安装效率，降低了安装成本，在全国煤田系统进行了大面积的推广应用，取得了良好的经济和社会效益。 八、完成人合作关系说明3000m深部地质岩心钻探关键技术及应用项目，属

23、安徽省重点科技攻关项目，由安徽省地质矿产勘查局313地质队主持承担，主要合作单位有：北京探矿工程研究所、中国地质装备集团有限公司、山东省第三地质矿产勘查院、中国地质大学（武汉）、唐山市金石超硬材料有限公司、安徽两淮科力机械制造有限责任公司。按照总体规划、统一实施方案、任务分解、分工攻关、整体集成、集中应用原则，设立课题和子课题，分别组织团队开展攻关。借鉴大型工程项目管理方式，设立项目领导小组、总体专家组、监理组和办公室，协调解决项目攻关过程中的相关问题，尤其是各课题遇到的重大关键技术难题。各课题组严格执行项目和课题实施方案等要求，确保了项目成果的整体性。第一完成人：朱恒银，全国劳动模范，李四光

24、地质科学奖获得者，享受国务院特殊津贴，全国优秀科技工作者，国土资源部“十一五”、“十二五”科技先进个人，作为牵头单位安徽省地质矿产勘查局313地质队的代表，项目首席专家，主持项目的全面研究工作，负责项目总体思路及立项设计、可行性报告和总体实施方案编写、创新内容的提出、技术方案制定、组织协调、质量监控、组织重大技术问题攻关和把关、成果报告主编、成果推广应用。本项目中的合作关系如下：第二完成人：何远信，负责“难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发”课题总体研究工作；第三完成人：王强，负责“深孔低转速条件下高效长寿命金刚石钻头”研制课题研究工作，参与深部复杂地层取心机具、新型钻孔护壁技术、钻孔设

25、计与轨迹控制等课题研究工作；参与项目研究报告编写、专利申报、成果的推广应用。第四完成人：刘跃进，参与3000m新型地质岩心钻探装备专题研究；第五完成人：陈师逊，参与深部钻探工艺技术研究及项目成果的推广应用；第六完成人：吴翔，负责钻孔设计与轨迹动态监控课题总体研究工作；第七完成人：何蕙岚，负责高强度绳索取心钻杆研制课题研究与推广工作；第八完成人：蔡家品，参与难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发课题及新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用课题研究工作；第九完成人：刘宪全，参与3000m新型地质岩心钻探装备专题研制，负责四角高塔不登高自动升降安装技术、钻杆等离子弧表面淬火工艺研究及推广工作；第十

26、完成人：贾美玲，负责新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用课题研究工作；第十一完成人：蔡正水，参与3000m深部钻探工艺技术课题研究与推广应用工作；第十二完成人：张文生，参与3000m深部钻探工艺技术课题研究与推广应用工作；第十三完成人：张英传，参与深部钻探工艺技术研究及项目成果的推广应用与管理；第十四完成人：陶士先，参与深部钻探泥浆护壁技术研究与推广应用工作；第十五完成人：张晓西，参与3000m深部钻探工艺技术研究，负责研究成果在国家深部探测科学钻探中的推广应用。 九、主要完成人情况表姓 名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获国家科技奖励情况排名朱恒银 教授级高工安徽省地质矿产勘

27、查局313地质队安徽省地质矿产勘查局313地质队项目首席专家，主持项目的全面研究工作，负责项目总体思路及立项设计、可行性报告和总体实施方案编写、创新内容的提出、技术方案制定、组织协调、质量监控、组织重大技术问题攻关和把关、成果报告主编、成果推广应用。2004年，上海地面沉降监测标技术与重大典型建筑密集区地面防治研究项目获国家科技进步二等奖。1 何远信教授级高工北京探矿工程研究所北京探矿工程研究所难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆的研究与开发课题负责人，研究的复杂地层用取心工具，使难以取心的松散破碎地层岩心采取率，从原有的30%提高到90%以上，解决了世界上公认的难以解决的问题。研究的环保型泥浆，

28、解决了深部地质岩心钻探钻孔护壁、润滑防卡难题，新型泥浆对耕地、地表及地下水等无毒性污染。无2王强工程师安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽省地质矿产勘查局313地质队深孔低转速条件下高效长寿命金刚石钻头研制课题负责人，针对金刚石钻头胎体性能、钻头结构、热压烧结工艺、钻头选型与使用等开展了系统研究，研制的金刚石钻头具有寿命长、时效高、适应性广等优点，大幅降低钻探辅助时间，提高了钻探效率。同时参与深部复杂地层取心机具、人工塑造护壁技术、钻孔设计与轨迹控制等课题研究工作；参与项目研究报告编写、专利申报、成果的推广应用。无3刘跃进教授级高工中国地质装备集团有限公司中国地质装备集团有限公司与首席专家朱恒

29、银共同提出分体塔式全液压岩心钻机设计理念，组织实施深孔钻机设计与制造，主持钻机及孔口拧卸液压钳的技术路线、总体设计方案的论证及完成系列钻机设计与研制等工作。无4陈师逊研究员山东省第三地质矿产勘查院山东省第三地质矿产勘查院参与建立3000m深部钻探工艺技术体系，负责岩心钻探深孔、特深孔及海上钻探施工，应用项目研究成果创地质找矿岩心钻孔4006.17m全国最深纪录。无5吴翔教授中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）钻孔设计与轨迹监控技术课题负责人，与313地质队共同研发了集弯曲规律分析、初级定向孔设计、钻孔轨迹空间定位、三维定向孔轨迹设计、钻孔柱状图、钻孔结构图、钻孔轨迹三维动态显示等功能于一体

30、的软件系统，经推广应用，明显提高了轨迹控制精度和钻孔设计效率。无6何蕙岚高级工程师唐山市金石超硬材料有限公司唐山市金石超硬材料有限公司高强度绳索取心钻杆研制课题负责人，在钻杆抗拉、抗扭、耐磨性、防脱密封性等方面进行研究，钻杆能力满足3000m孔深要求，最深应用孔深达4000m。无7蔡家品教授级高工北京探矿工程研究所北京探矿工程研究所参与难钻进地层用新型钻头、钻具及泥浆研究与开发课题、新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用课题研究。无8刘宪全高级工程师安徽两淮科力机械制造有限责任公司安徽两淮科力机械制造有限责任公司负责深孔分体式全液压动力头钻机及四角钻塔不等高安拆装置、钻杆等离子弧表面淬火工艺研究

31、及成果推广应用。无9贾美玲教授级高工北京探矿工程研究所北京探矿工程研究所负责新型镶齿式金刚石钻头及工艺研究及应用课题研究工作；无10蔡正水工程师安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽省地质矿产勘查局313地质队参与3000m深部钻探工艺技术研究、生产试验、推广应用，负责国家深部探测科学钻探部分钻孔的施工与技术管理。无11张文生教授级高工安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽省地质矿产勘查局313地质队参与3000m深部钻探工艺技术研究、生产试验，参与复杂地层治理及取心技术的研究，负责汶川地震断裂带科学钻探3号孔施工与技术管理，参与成果推广应用。无12张英传工程师山东省第三地质矿产勘查院山东省第三地质矿产勘查院参与30