释放科技创新活力 推动找矿重大突破
2023年全国自然资源工作会议指出，全面启动新一轮战略性矿产国内找矿行动。为了解决新疆地区铀矿勘探设备落后，劳动强度大、安全隐患多、钻效提升困难等难题，河北永明地质工程机械有限公司与核工业二一六大队联合研制了XD-10DK型小口径电动顶驱钻机。
释放创新潜力，助力钻孔提升质效提升
伊犁盆地南缘三叠系厚大泥岩地层以其致密、坚硬、打滑为典型特征，是该地区钻探施工的“老大难”问题，多年来纯钻效率仅0.8～1.5米/小时，严重影响施工效率和找矿进度。核工业二一六钻探队通过对钻头结构、切削齿类型、排列形式、水口等进行改进试验，优化形成了一种高水口四翼菠萝钻头。在三叠泥岩钻进中，钻头钻进效率在4.2～6.8米/小时，最高可达9.2米/小时，创纪录新高，为下一步突破三叠泥岩全面钻进问题提供了突破口。
针对伊犁盆地无岩心钻进阶段，核工业二一六钻探队成员打破经验认识和惯性思维，创造性设计制造了三翼阶梯尖齿刮刀、三翼八角柱合金内凹刮刀、三翼尖齿内凹刮刀、四翼弧角刮刀等钻头，蒙其古尔项目无岩心钻进单日进尺突破200米，最高钻速达22.1米/小时，相对上一年度施工平均小时效率提升约15%～30%。
对车排子、蒙其古尔等地区含矿含水粗砂岩地层取心率偏低，施工人员在普钻施工中引入绳钻优势，创新性将HC绳索取心钻具与普钻钻杆连接，实现普钻带绳索钻具施工，成功将车排子、蒙其古尔松散粗砂岩地层采取率由80%提高至95%，回次进尺由2.3米提升至4.5米，平均施工效率增加约60%，极大改善了该工作区的取心质量和回次取心速度。
优化创新装备基础，聚力综合能力提升
核工业二一六钻探队积极主动开展钻探装备电动化创新研究，与河北永明公司联合设计并引进了适用于北方砂岩型铀矿施工的电动顶驱岩心钻机。当前，该钻机已成功完成砂岩型铀矿地质勘查钻孔10余个，累计安全进尺超过万米，无故障运转时间超过1万小时，施工钻孔质量全部优质，钻机全套设备及系统的成熟应用，对砂岩型铀矿钻探装备电动化起到了示范引领作用，同时为核地勘行业钻探装备进一步向自动化发展提供了思路和方向。图片
针对砂岩型铀矿水敏地层泥浆易受黏土侵染等问题，基层技术人员创新设计固控装备与系统，补充现阶段缺失的固相控制工艺环节。现已优化改进并成功应用GKXT型等泥浆固控系统6台套，泥浆总体含砂量控制在2%以内，废浆排放量降低80%以上，施工用水节约30%，泥浆整体粘度、密度等性能指标稳定，初步形成了砂岩型铀矿泥浆固控装备系统的示范应用。泥浆净化系统的不断应用完善，进一步提高了孔内安全度、施工质量和生产效益，促使钻探施工更进一步向安全、绿色、优质、高效发展。
持续探索新动力，合力创造找突破
洪海沟地区上覆第四系含砾松散不稳定地层对施工效率和施工安全具有潜在影响，为减少钻杆回转对孔壁扰动，钻探队创新性改变原有工艺方法，开展孔底动力钻进试验。特别定制外螺旋孔底动力钻具，在钻孔中成功应用，为今后深部钻进、高速大扭矩钻进、组合钻进、低耗钻进等特殊工艺施工提供了宝贵的实践经验。
塔里木地区施工钻孔在800余米钻遇泥砂软硬互层地层发生钻具折断事故。为继续向该孔设计目的层施工，将弯螺杆钻具首次应用在深部孔内事故处理当中，使用弯螺杆钻具成功造斜并顺利绕过事故位置，随后顺利施工至1000余米终孔，为今后钻孔纠偏、深部事故处理及造斜绕障等工作积累了宝贵的现场经验。
向地下深处进军，深挖细找寻大矿
近年来，钻探队不断在深孔施工安全管理、施工工艺、技术方法、装备改进等方面创新应用，在吊装“5+1”工作模式、深孔低固相泥浆体系、中和点控制技术、深孔泥浆固控技术等方面不断创新完善，使得深孔施工规模逐步扩大，施工能力显著提升，施工可靠性大大提高。千米以深钻孔在采用提钻取心钻进工艺前提下，2022年施工千米以深钻孔达到了前5年施工千米钻孔总数的2倍；2023年施工最大孔深1200余米，创二一六大队近年来施工砂岩型铀矿钻孔的最深纪录。
深孔施工效率提高6.25%，取消倒杆操作，其辅助时间相对减少，钻进参数实时可调，小时钻进效率更高，采用电机直驱方式，减少维修辅助时间。钻孔百米斜度降低0.22度，钻压控制系统减少干拧取心导致的偏斜，恒压送钻能够有效控制钻压，减少钻压变化导致的钻孔偏斜。岩心平均采取率提高10%，恒压送钻避免岩心堵塞岩心管，不间断整杆钻进到底，避免倒杆操作失误导致的掉心现象。
XD-10DK钻机机械手系统和自动投球装置，可实现自动加杆和自动投球，减少人员高空作业次数。钻机电控系统显示泵压变化、上返流量变化、扭矩变化等，实现对孔内情况的可视化，减少孔内事故。顶驱系统采用动力头回转机构，避免了高速旋转情况下高压管缠绕立轴、水接头坠落等事故的发生。二层工作台设计优化了原有钻塔工作台，使得塔上工作人员工作空间更大，有效减轻了塔上工作人员的劳动强度，保障塔上作业人员的安全。司钻控制房，将操作人员从体力劳动中解放出来，更专注于钻井工艺，从而保证孔内安全，具有双向信息传输的模块，可以实现钻进参数的实时记录和传输，以备后期钻孔数据分析。
作为国内勘探行业的中坚力量，核工业二一六大队和河北永明公司积极开展多轮交流达成统一了研制方案，联合研制XD-10DK型小口径电动顶驱钻机，助力新疆地区铀矿勘探乃至全国的岩心勘探装备的创新发展。电驱钻机在提高钻探生产本质安全度、提高生产现场安全环保能力、降低施工人员劳动强度方面有突出的优势。在解决和优化存在的结构性问题后是未来地勘单位钻探设备转型升级和高质量发展的理想装备。 （ 探矿工程技术信息 2023-11-13 ）