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二一六大队:用智慧挖掘地下“宝藏”

   2012-04-09 中国核电网10
新疆乌鲁木齐向西行500余公里至阿吾拉勒山,便到了伊利盆地东缘。这个近3万平方公里的盆地,不仅享有“塞外江南”的美誉,还因核工业二一六大队在其中发现蕴藏有丰富铀资源,一举成为我国铀矿资源大基地。

  大自然将铀作为对人类的馈赠,却将其深埋地下,因此利用铀资源,就需艰辛而科学的发掘。国外专家常说,找矿需靠“钻探+运气”。钻探对于寻找铀资源至关重要,作为一种地质勘查手段,是地质技术人员测定品位、圈定矿体、计算储量,最终提交勘查成果的重要前提。

  上世纪90年代,核工业二一六大队打下进疆后的第一钻,开始了在这片土地上非同寻常的铀资源“发现之旅”。蒙其古尔矿床落实为新的万吨级铀矿床,洪海沟矿床落实为中型规模的铀矿床……一个又一个喜讯传来,二一六人走过的带有强烈使命感的历程留下的一个又一个足印,意味着寻找铀资源不仅仅靠的是运气,更是大队钻探能力的证明。

  科技创新让提速更精彩

  今年2月17日,才立春没几天,二一六大队工勘院就已吹响了今年出队的号角,为了打破2011年大队钻探工作量43万米的记录,春节一过就紧张忙碌准备,几台钻机已开赴白杨河地区。

  1991年,大队全部两台钻机一年钻进5000米,“到年底回来时,钻探人员都是披头散发的。”二一六大队大队长王毅明回忆道。“此前年工作量上10万米,大家就认为是极限了。”大队工勘院副院长贾中芳说。然而,2009年大队全年钻探工作量就已接近30万米,从2010年起已连续两年突破40万米。

  钻探工作量年年攀升,在于运用新机制,更得益于二一六的技术不断地创新。不断发展推广使用绳索取芯和防漏堵漏等技术,不断成功研发新钻具,这些都为大队钻探队伍创造出一个又一个提速奇迹。

  行走在广阔无垠的新疆大地上,脚下这片热土地下情况的复杂程度,远远超过二一六人的想象。这里有钻探人员最不愿碰见的强涌水地层。

  2011年,大队承接的一项目作业区,北临伊犁河,南靠山区,地层十分复杂,其中一个区钻孔内就出现多层承压水且涌水量大。大队作业的外协钻机的两个施工口,因涌水连续报废8次,损失惨重。之后,工勘院派出技术人员进行现场勘查和指导,采取泄、封、压、堵的综合技术措施,经过4个月时间完成了两个强涌水钻孔的施工,终孔深度均在500米以上。

  如今,二一六大队不仅在砂岩型铀矿找矿方面取得了重大成果,还在火山岩型铀多金属地质勘查取得重要成果,形成了“软硬并举”的地质勘查新格局。这意味着,大队钻探技术人员也必须“软硬兼施”。

  搞钻探,既要钻得好,又要拿得出,尤其面对软、硬不同地层,对取芯的钻具要求更高。事实上,对于钻具的研发,二一六大队工勘院别有心得。

  “市场上有太多卖钻具的商家,但卖的都是通用钻头,针对伊犁地区和南疆地区地层就很不实用。”贾中芳介绍道。为了改进通用钻头在特殊地层取不上芯的问题,工勘院依靠经验和技术搞创新,自己设计,自己制造,取得了很好的效果。

  2001年,大队通过优化钻具组合和工艺参数,攻破伊犁盆地基岩钻进效率低的难题;2010年,研究出适岩金刚石钻头,破解了硬、脆、碎岩钻进和取芯难的技术难题。2011年,在蒙其古尔地区,石英砂岩钻进取芯困难,软岩地层岩心结构和膨胀性多变,卡簧钻具适应性差。工勘院改进和完善钻具结构,使岩矿心采取率达到90%以上。正是基于持续的科研创新,二一六大队钻探科技发展内涵更为丰富。

  多学科知识支撑地下千米“寻宝”

  今年7月1日,时近小暑,虽非新疆气候恶劣之时,但是从“一年只刮一次风,从春刮到冬”的老风口刮来的飓风,仍不时给作业区临近老风口的二一六大队工勘院13号机带来麻烦。即便如此,13号钻机仍坚定地矗立着,在这一天,见证着大队1200.55米终孔深度的问世。

  “随着核电事业高速发展,我国对铀资源的需求越来越大。而国内可开采的浅部矿愈来愈少,随着铀矿价格的攀升,埋藏较深的铀矿资源也具备开采价值,因此深部找矿成为我国今后找矿的必经之路。”王毅明说。

  进入“十一五”,随着我国砂岩型铀矿找矿工作的深入,整个中核地质系统钻探深度从开始阶段的400米,提高到平均孔深600 米以上。但是,随着钻探深度加深带来的,是孔内事故频发。

  这些问题同样困扰着二一六大队钻探技术人员。像孔壁坍塌或缩径、地层破裂等带来的孔壁失稳是钻探技术人员所要跨越的沟壑。

  “一台钻机如果已完成钻进1000米,但发生了塌陷,那么在这1000米投入的人力以及相应资源就白费了。”贾中芳说道。自开展深孔钻探以来,二一六钻探人员遇到的技术难题难以计数,但是却从未阻挡其不断冲击新深度的步伐。

  “造成孔壁失稳的因素很多,概括起来有地质因素和工程因素,地质因素主要有地质构造类型和原地应力的大小等,工程因素包括钻井液的性能等等。”贾中芳细数着。看似简单的钻探,实际上要求技术人员必须具备地质、物理和化学等多学科知识。

  泥浆在外人看来是不起眼甚至令人嫌弃的东西,然而钻探人却称之为钻探工程的血液。“泥浆配置不当,会使孔壁失去稳定,直接造成孔内事故。这要求技术人员对相关化学原料的性能了熟于心并能根据实际情况进行组合。”如今已落实为万吨铀矿床的蒙其古尔地区,就曾让二一六大队技术人员吃过不少亏。

  蒙其古尔地区特有的地层,使得钻探时容易发生孔壁不稳和钻进安全问题,该地区的钻进进程严重受阻。2006年,大队钻探技术人员专门针对该地区泥浆技术开展研究,最终研制出腐植酸钾加氯化钾等抑制性泥浆,从而解决了钻进问题,也为落实地区储量打下了坚实基础。

  管理提升打造戈壁“野战军”

  现今,二一六大队队属钻机加上外协钻机已不下百台,但从未发生过重大安全生产事故。这得益于大队有一套严细的钻探管理规定。翻开这套“红宝书”,其中大到设备要求,小到帐篷配备多少个一氧化碳报警器都进行了严格要求。有了这套规定,大队生产安全被箍得牢牢的。

  除了安全生产规定,二一六在钻探上还实行了多项严格的管理规定。比如《伊犁地区砂岩铀矿钻探技术管理规定》,对机台装备技术、保直防斜技术和泥浆技术等都做了详细的规定。“复杂地层事故中,80%以上是人为事故,如果管理工作做得好,大多都能够避免。”贾中芳说。

  严谨而又细致的规定,透露出二一六这群黝黑、粗狂的钻探人的细腻。

  “新疆地域广阔,大多一台钻机在一大片区域中单独作业,因此机台机长们必须要有较强的管理经验,必须兼顾各方,考虑周全。”二一六大队队属钻机有22台,22个机长都是能独挑“大梁”的人物。“这些机长都是专业院校毕业的,在管理上都有自己的想法。”

  钻机拆卸、搬迁和安装一直是影响钻探整体施工进度的关键环节,拆卸速度、车辆组织和现场调度等都会影响施工速度。因此,一些机长就按照钻机类型和搬迁距离等情况制定更加合理的方案,为工期节省出大笔时间。

  一些钻机作业区距离基地近,仅需要考虑技术问题,而一些位于南疆地区的单独作业的机长们,肩负的工作则更重。“前期钻探需要和当地国土局、草原站等进行协调,确保钻探的合理合法。”而下更多功夫的则是和当地少数民族牧民的沟通。这在某种层面上关系到民族团结。至今,二一六大队在民族地区的钻探工作开展得都比较顺利。

  一枝独放不是春,百花齐放春满园。二一六钻探人不局限于单个机台的发展,而是更注重整体能力的提升。为了促进经验的共享,工勘院要求机长每次钻探回来,必须要交两个文件,一个是技术文件,一个是总结。通过交流会,大家把好的经验推广出去。“只是自己埋头干也不行。”每年年初,二一六工勘院都请行业内专家来讲课,也会派机长到疆外学习。

  如今,二一六大队钻探人员都能掌握国内国外最新的市场行情,很多技术人员也已像贾中芳一样,在专业期刊上发表了自己的文章。这群新时代的钻探人正在不断用智慧发掘出新疆土地下的宝藏,与时俱进地推动钻探行业新发展。(高磊)
 
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