在國家“交通強(qiáng)國”“能源強(qiáng)國”與“國家水網(wǎng)”等戰(zhàn)略的驅(qū)動下，深埋地下工程正向數(shù)千米地下深部發(fā)展。然而，受現(xiàn)有勘探技術(shù)手段的制約和極端自然環(huán)境的影響，處于黑箱狀態(tài)的地質(zhì)環(huán)境給深部地下工程建設(shè)帶來了極大的不確定性。面對這一困境，超千米級超深定向鉆探技術(shù)成為保障深部地下工程規(guī)劃選址與安全建設(shè)的關(guān)鍵所在。
一、核心挑戰(zhàn)：超深定向鉆的“三大攔路虎”
不同于其他行業(yè)，工程勘察鉆探目的是查明工程地質(zhì)條件，通過鉆探直接獲取巖心（基巖取心率>95%）和孔內(nèi)原位測試是地下工程設(shè)計建造不可或缺的步驟。然而，對深部地下工程勘察，存在以下幾個方面的核心挑戰(zhàn)：
極端環(huán)境成孔難：超硬地層、高地應(yīng)力、高水壓導(dǎo)致的塌孔、卡鉆、縮徑等問題，成為工程勘察走向地下深部的主要制約因素；
鉆探可達(dá)性不足：現(xiàn)有設(shè)備難以直接抵達(dá)深部目標(biāo)區(qū)域；
數(shù)據(jù)實(shí)時性缺失：鉆探過程中既無法實(shí)時感知地層，也無法為鉆進(jìn)參數(shù)選擇提供決策依據(jù)。
三大挑戰(zhàn)疊加，使深部地下工程建設(shè)如同在黑暗中前行，風(fēng)險極高。工程勘察超深定向鉆探技術(shù)，正是破解這一困境的關(guān)鍵利器。
二、突破方向：超深定向鉆探的技術(shù)突圍
面對深部地下工程勘察中普遍存在的極端地質(zhì)環(huán)境，傳統(tǒng)勘察方法已難以滿足超深、復(fù)雜地質(zhì)條件下的勘探需求。為此，超深定向鉆技術(shù)亟需在裝備能力與智能化水平上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性突破。當(dāng)前，該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用正聚焦于高效鉆進(jìn)、隨鉆感知與智能調(diào)控三大關(guān)鍵技術(shù)方向：
高效鉆進(jìn)：針對深部極端地質(zhì)環(huán)境，需研發(fā)耐高溫高壓鉆頭和鉆具組合，研究曲線定向鉆進(jìn)與連續(xù)取心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多變地層高效精準(zhǔn)鉆進(jìn)；
隨鉆感知：發(fā)展深孔孔內(nèi)多參數(shù)實(shí)時采集與融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息隨鉆識別與反饋，以及隨鉆地質(zhì)信息三維可視化表達(dá)；
智能調(diào)控：開發(fā)基于多維感知信息的鉆孔軌跡精準(zhǔn)控制與自適應(yīng)調(diào)控平臺，構(gòu)建“鉆進(jìn)-感知-決策”智能化超深定向鉆探技術(shù)體系。
適應(yīng)深部極端地質(zhì)環(huán)境的定向鉆具及鉆頭組合
三、核心價值：從黑箱到透明，破解深部工程的不確定性
超深定向鉆探技術(shù)是深部地下工程的高效建設(shè)與健康運(yùn)行的前置安全保障，通過使原本處于“黑箱”狀態(tài)的深部地質(zhì)環(huán)境變得可測、可見、可控，可從源頭上破解深部地下工程建設(shè)過程中的不確定性。
2025年工程建設(shè)十大先進(jìn)工程裝備公布的4000m級全液壓多角度定向巖心鉆機(jī)標(biāo)志著工程勘察定向鉆探正邁入4000m級。未來，超深定向鉆探不僅需要推進(jìn)裝備向輕量化、全流程、自動化升級，還需結(jié)合人工智能技術(shù)，構(gòu)建基于鉆孔內(nèi)外多維信息融合的超前智能感知測、傳、控技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)鉆探過程規(guī)范化、鉆孔質(zhì)量可控化、事故提前預(yù)判化、鉆進(jìn)控制智能化和地質(zhì)信息自評化等一體化智能鉆進(jìn)。
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