在国家能源、水利、市政等重大工程中，大口径、长距离、复杂地层地下管网建设存在大型设备欠缺、安全性差、钻杆断裂、排渣效率低、施工状态监测不健全、成孔质量监测缺失、联机控制施工方法空白等国际性行业难题，严重制约着国家能源保供和国计民生需求。

该项目在国家自然科学基金项目支撑下，攻克了大口径长输管网穿越施工装备、反循环钻进及正扩孔施工工艺、施工状态监测系统、孔洞剖面测量及三维重构、联机控制等关键技术，解决了管网建设“卡脖子”难题，突破了4项核心技术，形成10项技术创新点。主要创新成果如下：

1.攻克了超大型水平定向钻机的位姿动态识别与保护控制、浮动柔性夹持及复杂地层施工推拉微动操控等国际领先智能控制技术，完成了超大型水平定向钻机系列化、产业化，填补行业空白。

2.建立了基于流变泥浆特性的孔内钻屑运移理论，发明了大口径长输管道的反循环钻进技术，攻克了岩石地层正扩孔施工技术，形成了大口径长距离复杂地层高效扩孔成套施工工艺。

3.发明了穿越施工状态监控系统，攻克了剖面测量及三维重构技术，实现施工状态、工程参数、孔洞位置、成孔质量的可视化、数字化。

4.创新了大口径长输管网双钻机同步扩孔施工、回拖弹力可控释放技术，攻克了推-拉组合及定向钻机-泥浆泵-推管机联机控制施工方法。

该项目研制了15款产品并实现产业化，经中国机械工业联合会组织的专家鉴定，产品整体技术达到国际先进水平，其中水平定向钻机工作装置位姿动态识别、浮动柔性夹持、复杂地层施工推拉微动操控、反循环钻进四项核心技术达到国际领先水平。项目授权专利62件，其中发明专利18件；登记软件著作权8项；发表SCI/EI论文4篇；主持及参与制定行业、地方标准3部；参与编写出版物1部。构建水平定向钻产品、安全及施工标准体系，引领定向钻进及铺设装备行业进步。

该项目成果截止至2021年12月共实现销售3550台套，新增销售额42.5亿元，出口创汇5.2亿美元，市场占有率55%。项目成果在国家四大能源通道、南水北调、“十一大类重大工程包”项目中得到广泛应用，创造施工产值超200亿元。

获奖等级：二等奖

完成单位：徐州徐工基础工程机械有限公司、中国地质大学（武汉）、山东大学