发展简史：工程钻探与取样技术的进展

中国古代钻探技术始于水井的钻凿，传说距今四五千年以前的黄帝时期已经开始了原始的挖井活动，舜帝时期的伯益可以说是凿井的先驱。上起商周，下至战国，前后一千年左右的先秦时期，凿井井形由方形发展到圆形，井材从自然土井到陶井、砖井，技术不断发展，为深井钻凿奠定了基础。公元前250年左右秦昭王任命李冰为蜀郡太守，李冰不仅建造了举世闻名的都江堰水利工程，而且在四川成都双流县东南的华阳镇开凿了我国第一口盐井，即广都盐井，解决了人民对食盐的需求。

由汉至唐的1113年时间内，是大口径浅井的鼎盛时期。据史书记载，临邛火井深度已达138.24m，四川仁寿的高产凌井深度已达248.8m。到北宋庆历年间（1041—1048年）出现了小口径卓筒井深井凿井技术，卓筒井被称为中国古代的第五大发明，使我国钻井技术从大口径浅井跨入了小口径深井的崭新阶段。它的推广和应用促进了宋代四川深井盐业生产的蓬勃发展，同时也为古代石油天然气的开发开辟了道路。

卓筒井即直立筒井（图1-1），其技术特点可归纳为五点：一是采用竹蔑绳索冲击钻探设备与工艺；二是发明了人类历史上第一种锻铁制造的钻头；三是首创了以竹套筒保护井壁的方法；四是用小直径的竹管做成捞砂筒捞取岩屑、岩泥，或作汲卤筒；五是用竹木制造了可冲击和提升钻具的全套设备，并可用畜力代替部分人力。

图1-1　中国古代钻井图(www.xing528.com)

到明清两代（1254—1900年）深井钻凿工艺日臻成熟，从设备到凿井工艺形成一套完整的技术体系，也成为现代顿钻技术的先驱。明代钻进工艺的重要突破之一是用木套管代替了竹套管，改善了竹管口径小的局限，钻孔结构由“二径结构”发展成“三径”或“多径”结构；此外，在打捞工具与打捞技术、井斜测量与修正术、井径测量与修整井壁技术、木套管修理技术等方面均有很大改进。在这些技术应用的基础上，道光十五年（1835年）我国钻凿了世界第一口超千米的深井——粲海井，井深达1 001.42m，这是中国古代钻井工艺成熟的标志，也是世界钻井史上的里程碑。此井直至1989年才停产，连续开采了154年，实为世界罕见。该井于1988年经国务院批准为全国重点文物保护单位，供世人考古和参观。道光三十年（1850年）还钻成了一口1100m深的天然气井——磨子井。

近代中国机械岩心钻探是从河南焦作开始的，20世纪初英国人成立的福公司从英国运来蒸汽钻机，采用回转取心工艺，用镶金刚石钻头钻进，勘探煤矿，并训练了最早一批机械岩心钻探工人，开启了中国机械岩心钻探的序幕。1947年立轴式钻机开始引进到中国。20世纪20年代还从国外引进了冲击钻机开展盐井钻探和油气钻探，后来改进为旋转钻。这一时期我国钻探技术和装备基本上是引进西方国家的。

中华人民共和国成立后由于工业发展迅速，迫切需求资源，促使地质工作蓬勃发展，钻探工作量急剧增加。我国钻探技术与装备受苏联的影响，在地质岩心钻探方面经历了从硬质合金钻进、钻粒钻进，再到金刚石钻进的发展历程，钻机也从手把式钻机、油压立轴钻机、转盘钻机再过渡到全液压钻机。20世纪70年代末，小口径金刚石钻探配套技术逐渐在全国推广应用，使我国整体岩心钻探技术接近国际水平；21世纪初，中国大陆科学钻探工程“科钻一井”推动了我国科学钻探工程普遍开展，并进入国际科学钻探界的前列；2006年国务院发布《关于加强地质工作的决定》后，我国钻探工作量迅猛增长，全液压动力头钻机实现了更新换代，并出口到世界28个国家和地区。