近日,國務院國資委發(fā)布《中央企業(yè)科技創(chuàng)新成果推薦目錄(2024年版)》。該目錄共涵蓋7大領域、263項創(chuàng)新成果。由中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司(以下簡稱"中國電建成都院")研發(fā)的"CKY-4000全液壓多角度定向巖心鉆機",作為高端裝備領域的代表性成果成功入選,標志著在地下工程勘探裝備領域取得重要突破。
技術跨越:CKY-4000打造4000米級深地勘探利器
CKY-4000鉆機是國務院國資委重點支持的"流域梯級清潔能源開發(fā)原創(chuàng)技術策源地"的重大成果,具備全液壓驅動、長行程鉆探、大扭矩輸出、多角度定向、造斜連續(xù)取心及智能化控制等核心功能,推動工程鉆探從"常規(guī)"邁向"智能",最大鉆進深度達4000米級。
該設備已成功應用于某重大水電工程前期勘察,完成多個超千米定向孔,并首次實現(xiàn)大曲率(50°/500m)超深定向鉆孔連續(xù)取心,展現(xiàn)出卓越的作業(yè)穩(wěn)定性、軌跡控制精度與復雜地質適應性。在有效支撐重大工程安全高效建設的同時,提升了我國復雜條件下的深地勘察及工程建設能力。
時代使命:向地球深部進軍,破解勘探四大難題
隨著"交通強國""能源強國""國家水網(wǎng)"等國家戰(zhàn)略深入推進,深埋隧道、水電能源開發(fā)、深部資源勘探等工程逐漸向千米級深部延伸。盡管石油行業(yè)采用先進的定向鉆探技術,已可鉆探至萬米深度,但不同于資源勘探的目標層提鉆取心,工程勘探往往需要連續(xù)取心實現(xiàn)精準勘察。加之深部地質環(huán)境普遍具有"三高"特點--高地應力、高地溫、高水壓,現(xiàn)有勘探裝備難以應對多重挑戰(zhàn):
一是極端地質復雜多變,深部巖體力學行為與淺部差異顯著,尤其是在地形條件復雜和氣候條件惡劣的西部深山峽谷地區(qū);
二是軌跡控制精度不足,曲線鉆進依賴特殊鉆具組合實現(xiàn)軌跡調整,在深部復雜地質條件下,鉆進過程的"不可預見性"強,現(xiàn)有曲線鉆進技術動態(tài)適應能力不足,難以精準穿越目標層位;
三是造斜連續(xù)取心困難,單一取心或造斜功能無法滿足深部重大工程的勘察需求,亟需發(fā)展集造斜、連續(xù)取心及參數(shù)探測于一體的新型技術體系;
四是隨鉆信息獲取缺乏,復雜地質工況下的導向控制與作業(yè)安全,高度依賴鉆進過程中對深部地質信息的實時獲取與響應能力,現(xiàn)有裝備缺乏高效的隨鉆實時感知與智能決策支持。
核心突破:實現(xiàn)控制、造斜、取心三位一體
CKY-4000鉆機以解決曲線鉆進和連續(xù)取心兩大"卡脖子"核心難題為主要目標,采取"鉆機突破-鉆具創(chuàng)新-智能決策"的遞進式攻關路徑,實現(xiàn)了多項關鍵技術突破:
全液壓多角度定向巖心鉆機:支持φ75mm口徑、4000米級深孔作業(yè),最大扭矩達10000N·m,具備復雜軌跡動態(tài)生成與實時修正能力;
水平繩索隨鉆定向鉆具組合:配套開發(fā)的繩索定向輸送機構、水平繩索取心隨鉆測斜器與水平孔變徑定向鉆具,克服了傳統(tǒng)測斜儀在水平孔中卡埋、下入困難等問題,解決了水平定向鉆進變徑時軌跡偏離問題,實現(xiàn)了超長水平定向鉆進精準軌跡控制;
造斜連續(xù)取心鉆具組合:配套研發(fā)的導向連續(xù)取心鉆頭與柔性導向取心鉆具,國內外首次實現(xiàn)1° /10m定向造斜與繩索連續(xù)取心同步作業(yè);
智能控制系統(tǒng):依托嵌入式傳感器網(wǎng)絡實時采集鉆探參數(shù),建立云端數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng),構建"感知-分析-決策"一體化智能鉆探平臺,實現(xiàn)遠程監(jiān)控并輔助工藝決策。
工程價值:推動深部地質從"黑箱推測"邁向"透明可知"
超深定向鉆探不僅是裝備能力的體現(xiàn),更是深部工程安全建設的前置保障。CKY-4000通過曲線鉆進突破空間限制、連續(xù)取心獲取完整巖心、隨鉆感知實時反饋地質信息,將深部地質環(huán)境從"黑箱狀態(tài)"轉變?yōu)?quot;透明可知",為工程設計、災害防控與智慧運維提供重要基礎數(shù)據(jù)支撐。
擘畫藍圖:入選行業(yè)十大裝備,鑄就深地開發(fā)"中國鑰匙"
目前,CKY-4000已入選工程建設行業(yè)"十大先進工程裝備",其前序型號CKY-3000則在2024年獲評四川省首臺套設備,成果經多名院士專家鑒定,達到國際領先水平。該設備不僅適用于水電能源開發(fā),還在深埋隧道、深地空間開發(fā)、深地資源勘探等領域具有重要推廣應用價值。
在"向地球深部進軍"的戰(zhàn)略指引下,CKY-4000鉆機的成功研制,是中國工程勘探裝備從"跟跑"到"并跑"乃至"領跑"的重要一步。它以毫米級軌跡精度和千米級穿透能力,著力樹立深部工程勘探領域的"中國標準"。
未來,隨著智能化控制、高精度傳感、輕量化鉆具等技術的進一步發(fā)展,我國深部地下工程裝備將朝著全流程自動化、決策智能化、信息一體化方向持續(xù)躍進。中國電建成都院作為水電技術引領者和高原重大工程科技攻關主力,將基于地下工程領域的深厚技術積淀,整合優(yōu)質資源,加強集成創(chuàng)新,以突破性重磅成果助力打造深地開發(fā)的"中國鑰匙";以張世殊總經理為牽頭人的深地空間科研團隊,也將以服務國家重大需求為己任,加強核心技術攻關,著力破解行業(yè)"卡脖子"難題,在推動行業(yè)技術進步中,為助力形成全球深地開發(fā)"中國方案"貢獻智慧與力量。(李奉霖 趙小平 陳滿)
轉自:中國企業(yè)報
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