鉆探技術

我國地質鉆探設備發展戰略探討

  2009年8月17日,中共中央政治局常委、國務院副總理李克強來到中國地質科學院考察工作,李克強在座談中強調,在我們這樣一個有著十幾億人口的發展中大國里解決能源資源問題,需要充分利用國際國內兩個市場、兩種資源,但必須堅持立足國內,增強國內能源資源的保障能力。這就需要進一步加強地質勘查,努力實現重要資源找礦的重大突破。我國地域遼闊,地質成礦條件較好,但由于地質工作程度較低,資源開發利用的潛力還沒有充分挖掘出來。只要下定決心,加大投入,超前謀劃,科學部署,深入持久地加以推進,就有可能取得重大進展。要突出重點區塊和重點礦種,抓緊組織實施新一輪找礦計劃,增加一批重要礦產資源儲量,使我國資源安全保障有較大幅度提高。 這是對我國礦產資源保障戰略的最新詮釋。我們在探討地質鉆探設備行業發展問題時,必須將其放到地質勘查行業及礦業體系乃至整個國家和國際的大背景中去觀察。
 
  我國在地質工作改革進程中提出了地質勘查業是一個獨立的產業,屬于服務性行業(第三產業),連帶著鉆探就成了地質技術服務業。其實在國際上基礎地質工作(我們稱公益性地質工作)屬于政府投資建設的公眾事務,礦產勘探則屬于礦業范疇,鉆探工作主要服務于礦業。這一錯位使得鉆探專業從學科分類到標準化各個環節都與國際接不上軌。 今天,探討鉆探發展戰略當然要先考察礦業發展情況。2008年礦產品價格出現暴漲暴跌,近來出現觸底反彈,盡管世界性金融危機導致的經濟衰退還沒有過去,但是礦產資源從長期看需求旺盛是絕對的。金融危機是暫時的,資源危機是永久的。因此地質鉆探工作的發展是一定有廣闊前景的。
 
  這是制定鉆探行業發展戰略的基點。
 
  從國際大環境看,受人工成本高等因素影響,發達國家正在將傳統工業產品轉移到發展中國家,而集中發展技術含量高、附加值大的信息技術產業。我國面臨著成為世界制造業中心的良好機遇。加之我國目前投資環境好、市場潛力大、人工成本低,吸引了大批加工制造業務,裝備制造業呈現出持續增長的勢頭。 從國內環境看,國家明確提出了大力振興裝備制造業 的目標要求,已將機械制造業作為??十一五 期間重點扶持和發展的產業之一。明確要求裝備制造業要依托重點建設工程,堅持自主創新與技術引進相結合,強化政策支持,提高重大技術裝備國產化水平。
 
  這為我國裝備制造業的發展指明了方向。但是,另一方面也應清醒地看到,中國新型工業化與發達國家智能信息化整整差了一代,中國投資4萬億在鑄造鐵公雞 (鐵路、公路機場,簡稱??鐵公雞 ),越來越多地消耗著地球上有限的資源,而發達國家則在工業化完成后,開始了從初級信息化(信息高速公路)向高級信息化(智慧地球)跨越前進,傾全力進行新能源革命,推進智能網絡基礎設施建設。奧巴馬執政后,制定了一系列應對國際金融危機的經濟刺激措施。其中特別強調,科學、技術和創新是解決美國面臨諸多緊迫問題的關鍵,制定了全面的科技創新議程,實施科技新政。美國不僅通過科技發展刺激經濟,而且這一系列措施將推動新一輪科技浪潮的發展,對培育21世紀新的經濟增長點起到重要作用。奧巴馬的科技新政具有4個特點:一是重拾科學對美國國家發展至關重要的理念,以保持美國作為世界頭號科技強國的地位。二是聯邦政府加大了科研和創新投入。三是鼓勵民間組織參與科技計劃,促進私營技術巨頭加大科研投資。四是醞釀著一場以新能源為主導的跨產業技術革命,培育領導未來世界經濟發展的新興產業。 我國的GDP總量可能在不久的將來達到世界第一,但在核心指標上還不是新型工業化,而只是傳統工業化。增長方式轉變,遠比預想的艱難。 這是我們制定發展戰略時應當十分注意的。由于原有地質隊規模過大,為生存發展,鉆探隊伍都兩手抓 (一手抓地質巖心鉆,一手抓工勘施工鉆),這就形成了中國一道獨特的風景線 !!!鉆探隊伍既服務于礦業勘查,也服務于建筑業。這些也是我們制定發展戰略時不得不考慮的。
 
  但是,今天我只對服務于礦業的傳統的地質勘查鉆探設備發展戰略做一剖析。
 
  1我國地質鉆探行業發展現狀
 
  經過幾年的低谷后,從2006年開始在國務院??關于加強地質工作的決定 的巨大影響下,地質勘查形勢大好。在2007年增長37%的基礎上,2008年我國地質勘查資金投入持續增加,全年共投入資金25157億元,比2007年增加約38%;其中礦產勘查投入資金22841億元,同比增加38%,中央財政、地方財政、社會資金的投入比重分別為14%、23%、63%。
 
  隨著我國礦業的復蘇,地質巖心鉆探工作量出現快速增長。2008年我國固體礦產勘查工作量創 歷史新高,全年完成鉆探工作量1555萬米,同比增長34%。完成鉆探工作量前十位的省份為:內蒙古3933萬米、新疆1593萬米、山西972萬米、山東898萬米、安徽795萬米、云南643萬米、吉林518萬米、陜西516萬米、福建500、貴州476萬米。 2009年受金融危機及礦產品價格下跌影響,1至3月份商業性地質勘查受到較大沖擊,三月份之后逐漸回暖。上半年完成鉆探工作量580萬米,相當于去年全年鉆探工作量的37%。社會資金投入呈小幅萎縮態勢;財政資金投入力度明顯加大,出現近年來第一次財政投入超過社會資金的現象;勘查走勢地區差異明顯;貴金屬和煤炭勘查依然火熱,有色金屬勘查受到社會投資者冷落。從目前形勢看,地質勘查市場將呈現小幅增長的態勢,預計全年鉆探工作量將超過1600萬米。
 
  (1)從鉆探新技術應用情況看以繩索取心為主體的金剛石巖心鉆探技術獲得廣泛應用; 深孔地質鉆探技術在部分省市獲得良好應用效果; 復雜地層鉆進技術及低固相沖洗液的應用技術有一定進步; 在東海大陸科鉆的帶動下,液動潛孔錘技術逐步完善,在地質鉆探施工中獲得較大發展; 定向鉆探技術只有少數地方有一定應用;空氣反循環取樣鉆探(RC鉆探法)仍然處在休眠狀態。
 
  (2)從鉆探設備發展情況看 近兩年中國地質調查局組織勘探技術研究所和中國地質裝備總公司對國際鉆探技術發展和我國地質裝備情況做了一些典型調研,調研報告中提出一些基本數據很有代表性。 在70多個被調查的典型施工單位中,千米以深(含1000米)鉆機690臺套,占87??8%;300~1000米鉆機96臺套,占12.2%;立軸式鉆機735臺,占93.5%;全液壓鉆機51臺,占6.5%。在51臺全液壓鉆機中,國產鉆機11臺,占21.6%;進口鉆機40臺,占78.4%。國產設備平均成新率約為64%,進口設備成新率約為70%。
 
  從以上數據不難得出這樣的結論,國產立軸式巖心鉆機在我國仍占據絕對的主導地位。應當看到作為主力設備使用的是20世紀60和70年代研制的XY系列鉆機,不能很好地滿足繩索取心鉆進工藝和斜孔鉆進的要求,通用性和標準化程度較差。 但是也必須看到近年來國產全液壓巖心鉆機取得飛速發展,2008年國內外銷售量超過了150臺。
 
  鉆具的生產出現了少有的旺勢,僅鉆桿一項年消耗量大約10萬噸。
 
  (3)存在的問題 地質鉆探設備行業的特點是:企業規模小,技術創新能力弱,產品同一化,低水平重復,過度競爭。具體表現在以下幾點: 原材料差距大。制造業的發展需要各種材料配套體系。但是,從我國目前的情況來看,一些關鍵材料與國外水平有明顯差距。以繩索取心鉆桿為例,國產鉆桿的差距主要是原材料性能和鋼管制造水平低而造成的。 #基礎件依靠進口。高檔基礎件如全液壓鉆機使用的液壓泵、液壓馬達、絞車部件等主要靠進口,國產的質量有明顯差距。
 
  ?主體制造業發展與科技體系基本脫節,產學研合作的矛盾還是非常突出。 %缺乏標準化支撐。 &極度缺乏地質工作對鉆探設備的支撐。比如RC鉆探方法在發達國家已經占到一半,而我國還不能將這種方法列入勘查規范,與此相關的裝備就根本談不上如何發展。
 
  (4)深層次的原因 ?由于歷史原因,在我國過度強調地質工作的 獨立性,將地質及勘查技術游離于礦業活動之外,導致專業發展極不平衡,重狹義地質工作,輕勘查技術,更忽略勘查技術裝備的研制,從而導致要么是采用低水平的國產裝備,要么是高技術裝備只有依靠進口。 如果說??科技創新能力不足 是當前地勘工作存在的主要問題之一,那么勘查技術裝備的落后和國產化程度低則是最直接的表現。
 
  在地質裝備管理體制上出現兩個誤區,以前是由國家大包大攬,政府直接領導國企,按計劃生產分配給地質隊使用,造成機制僵硬沒有活力;后來則放任不管,一切交由市場,似乎這才是市場經濟的真諦,結果是地質工作需要的技術裝備沒有列入規劃,沒有納入政府或準政府機構的視線,而尚沒有生存能力的企業專注于生存,更沒有力量去研發。十年過去,我國地質勘查裝備國產化水平大幅度下降。鉆探設備由于原有基礎好,相比而言在勘查技術領域中國產化水平還是比較好的,但是行業共性技術水平和標準化程度很低,給基層地質隊伍的使用帶來極大困難。
 
  2??國外發展趨勢
 
  (1)在常規巖心鉆機方面,國際上已普遍采用全液壓動力頭式鉆機,傳統的立軸式鉆機目前在發達國家已很少制造和應用。
 
  (2)RC鉆進的工作量這幾年在不斷增長,一些主要鉆探國家RC法占總鉆探工作量的平均比例在50%左右,其中澳大利亞最高,超過80%;美國80%左右;東南亞等國家60%左右;加拿大最少,不到10%。
 
  (3)直升機吊運鉆機在偏遠地區已獲得十分廣泛的應用。
 
  (4)鉆具采用國際通用標準,設計與制造技術不斷改進,針對不同地層的差異化應用日益標準化和程序化。
 
  (5)在鉆探設備方面實施以??提高智能化、信息化、自動化 為目標的數字化戰略。積極倡導高技術化、個性化和多樣化以及增加環保功能。
 
  (6)石油鉆井技術突飛猛進,出現一批帶有成套裝備的新技術。例如自動導向及地質導向鉆井技術;自動垂直鉆井技術;氣體鉆井技術與裝備;全過程欠平衡鉆井技術;膨脹套管鉆井技術;連續管技術與裝備;超深井鉆井技術與裝備等。這些成套技術大多可移植到地質巖心鉆探,但是受小口徑的限制,移植和轉化的難度很大。國外對真正的核心技術、高新技術是不售賣的。
 
  3??關于發展戰略的指導思想
 
  首先,鉆探設備國產化和現代化,必須追求三個境界,即高端化、高新化、高質化。換言之,惟創造出具有高端、高新、高質三大特點的重大裝備,才是真正意義上的國產化。國產化不是目的,現代化才是根本。當然,我們追求的三高也不是無止境的,更重要的是一種信念,一種指導思想。 其次,要依靠信息技術來發展資源領域的傳統裝備制造業。
 
  有人認為從事鉆探工作的工人多是農民工,文化水平低,高技術設備不會使用,還是皮實的立軸式鉆機好用;還有一種呼聲,說我國要走低成本、低消耗之路,全液壓鉆機不符合國情,立軸式鉆機應進一步改造再發展。這都是一種短視,是在一定時間里,一定條件下,少數地區滿足眼前工作的一種臨時技術措施,而不能成為鉆探設備發展戰略的指導思想。
 
  第三,對于裝備制造企業來說,粗放式、求全式的發展模式必須改弦更張。企業要精于心,簡于形,苦練內功;要提升自主創新能力,形成一批具有自主知識產權的高端名牌產品,以及適應用戶需要的個性化產品。裝備行業應擴大集中度,調整產業布局,通過體制創新和機制轉換,形成結構合理、強強聯合、加快發展的態勢,實現全行業的持續、有效、協調發展。要有做成全球鉆探設備第一,將中國創造和制造的鉆探設備銷售到世界各地的戰略規劃。 隨著成本優勢減弱,以前那種產出來就能低價賣出去的火熱場面肯定將不復存在。裝備制造業不可能永遠靠低成本戰略來開拓國際市場,必須在研發創新上取得更大的突破才有立足之地。
 
  4??關于目標與任務
 
  不久前,中國地質調查局編制十二五 部署時,組織專家對勘查技術的需求做過一些分析。鉆探提出到2015年全國平均臺月效率應達到800m(國際水平在1000m以上),臺年進尺達到4000m,全液壓鉆機比例達到30%,金剛石鉆頭平均壽命達40m,鉆桿使用壽命達10000m。如果拿一個隊或一個省來看,指標并不高,但是全國平均達到指標還是 相當困難的。 這是硬指標方面的指標,要實現必須有具體的技術發展目標和任務。
 
  (1)裝備方面要實現全液壓化、智能化和模塊化、輕便化,提高以金剛石繩索取心技術為主體的新型鉆探方法的效率和質量,解決我國西部特殊景觀區資源調查需要的輕便高效鉆探技術裝備,發展直升機搬遷、易拆裝的鉆探設備及相關工藝技術方法;
 
  (2)要重點發展深部資源勘探的相關技術和裝備,解決第二勘探空間安全、高效、精確、低廉的成套取樣技術;
 
  (3)研究新型能源勘探的技術與裝備。包括地熱天然氣水合物、煤層氣、油頁巖等新能源的勘探技術裝備;
 
  (4)研發先進、快速的系列淺層取樣鉆機及覆蓋區填圖取樣鉆進技術,應用于基礎地質系列圖件、礦產資源系列圖件、地質環境評價系列圖件等的編制;
 
  (5)推廣與示范如下新方法新技術:金剛石繩索取心鉆進技術、液動沖擊回轉鉆進技術(硬巖、深孔鉆進)、受控定向鉆進技術(固體礦產易斜地層)、新型泥漿材料、多介質反循環鉆探組合鉆探技術(典型示范,野外礦區施工);
 
  (6)在西部干旱、半干旱缺水地區,大力推廣節水鉆探技術和空氣泡沫鉆探技術;
 
  (7)研制大型地下水資源勘探開發和搶險救援用快速成孔鉆探技術裝備;
 
  (8)盡早開展超深孔科學鉆探技術體系與適用裝備的研究。
 
  這是整個鉆探行業的目標,同時也是鉆探設備的發展目標。
 
  5幾點建議
 
  (1)應加強國家層面的宏觀管理,加強政府對勘查技術裝備行業發展的規劃、指導和監督管理。對行業共性的技術和標準規范要加強統籌和協調,對行業發展現狀和基礎分析數據要有全盤的掌握。 將勘查與工程技術以及地勘裝備制造業的發展規劃納入部科技發展規劃的體系中來,而且要認認真真當做一個重點來抓,而不是當成點綴。落后的勘查技術裝備將嚴重影響我國整個地質礦產事業的發展,靠買外國的儀器設備是換不來現代化的,這是衡量一個部門是否具有全盤觀念和領導能力的試金石。在地質找礦改革發展大討論之際,回顧十年來在勘查技術與裝備管理方面所走的彎路是十分有意義的,現在不是要倒退,更不是像有人說的找礦的和探礦的徹底分家就解決問題了;二是政府該做些什么事,宏觀管理不等于片面管理,管理不等于收隊伍、抓項目。
 
  國土資源部徐紹史部長講過:近10年,地質找礦工作體制進行了重大改革,主要是公益性、商業性的分離,地勘單位屬地化管理。總體上看,改革的方向是對的,成效是顯著的。但也還存在許多問題,需要繼續通過深化改革來解決 。國土資源部的職責主要是行政管理、社會管理和公共服務。這其中涉及全國地質勘查行業的科技進步,特別是勘查技術裝備的發展應不應該管?應該如何管?值得探討。但是10年來完全放棄了對全國勘查技術裝備發展的規劃、指導和監督,任由市場自由發展,結果導致了我國勘查技術裝備整體水平大幅度下滑,與國外的差距由原來的10年左右,擴大到20年左右,國家投資的數十億裝備只好大量向國外采購,這不能不說是值得我們深深反思的。
 
  (2)政府應支持產業共性技術開發,建立產業共性技術支持體系。國家可以在一些公共性和不可分割性強的技術中選擇支持可能對制造業發展起重大作用,可能有較大未來經濟效益,能顯著提高產業技術水平,帶有綜合性,需要跨產業、跨地區組織攻關的項目。共性技術的選擇可以通過定期征詢企業、研究院所、高校的建議或者定期進行工業技術需求普查來獲得。共性技術的開發既要體現國家在公共產品 生產中的作用,又要加強開發和應用、推廣的聯系。可以采用新的機制,針對不同情況,組織共性技術供需各方聯合攻關。組織形式可采取技術合同合作模式、技術項目合作模式、制造技術基地合作模式或技術聯合體合作模式等。
 
  (3)加強制造業技術攻關。制造業技術攻關包括:基礎件技術攻關、原材料技術攻關、成套裝備技術攻關、%重大工藝技術攻關。國家基礎工業產品的水平和質量必須上去。材料、液壓元件、電子器件、橡膠件、齒輪、軸承等如果不能達到世界先進水平,整機就不可能達到世界水平,各個廠家的努力只能是低水平的重復。
 
  低水平是包袱,高水平是財富 ,高新技術支撐起高端產品,而高端產品最終要以高質量的形式表現出來。
 
  (4)要研究和探索新的技術攻關機制,提高攻關效果。要引導、支持大學、研究院所與企業的合作,改變脫節狀況,使大學、院所成為產業技術體系的重要組成部分。通過市場機制和計劃機制加強這種結合。一方面用國家和地方政府科技計劃、經費加以引導;另一方面要實現??雙贏 機制,通過聯合技術項目攻關、技術服務、技術支持等手段,把大學、研究院所與企業結合起來,使大學、研究院所在以企業為創新主體的基礎上發揮中堅作用。
 
  (5)充分發揮大型國企的龍頭作用。國有企業應進一步深化企業改革,加快建立和完善符合市場經濟要求的現代企業制度,著力在企業內部形成適應國際合作和競爭要求的管理體制和經營機制,增強自主創新能力,提高核心競爭力,努力發展成為擁有自主知識產權和知名品牌、具有較強國際競爭力的大企業集團,在更大范圍和更深程度上參與國際經濟合作和競爭。應增強消化吸收能力,主動承接發達國家產業轉移,采用兼并、嫁接、合作等形式,加強與國際大公司、大財團的合作。同時,積極發揮帶動作用,影響和帶動其他經濟類型的企業走出國門,充分利用國際國內兩個市場、兩種資源,發展開放型經濟,振興民族產業,促進國民經濟持續健康發展。