5000m自动化地质岩心钻机的研制

随着我国深部找矿、科学钻探以及新能源勘探等深孔钻探需求逐步增长,同时人工成本也大幅提升,亟需开发自动化程度较高的深部钻探成套装备。本文对国家重点研发课题"5000 m地质岩心钻机关键技术与装备研制"样机研制情况进行了概要介绍。该钻机双速顶驱等主要钻进部件采用交流变频驱动,自动井架工、铁钻工、猫道机等井口自动化作业装置采用液压驱动,钻进过程智能化控制,管柱作业基本实现自动化,可以满足金刚石取心钻进和牙轮全面钻进等多种施工工艺要求。     

汶川地震断裂带科学钻探项目深孔取心钻探设备的研制与应用

深孔取心钻探设备是为满足汶川地震断裂带科学钻探项目(WFSD)3000 m深部取心钻探需要而自主研制的我国首套科学钻探专用设备,包括KZ3000型全液压钻机以及深部钻探配套用高压泥浆泵和钻杆钻具等。该套设备集全液压、高速顶驱、大口径、深部取心于一身,具有综合能力强、工艺适应性广、操控智能程度高等特点,在WFSD-2孔深部取心钻探中,各项功能满足设计要求,应用情况良好。该套设备作为我国深部钻探装备的阶段性创新成果,在科学钻探、深部找矿和浅层油气钻采中,具有一定的推广价值。     

XD系列电传动顶驱岩心钻机的研制

为了升级改造传统立轴式和液压顶驱式岩心钻机,满足深部钻探和复杂地层钻探的需要,作者将变频电传动技术、高速顶驱钻进技术、金刚石绳索取心钻探工艺融合为一体,先后开发了XD系列变频电传动顶驱式岩心钻机。本文主要介绍了XD系列电传动顶驱岩心钻机的研制过程,主要特征和配置、顶驱装置及主要性能参数、在山东、四川和重庆等地的应用情况和客户评价以及需要进一步优化的问题。     

SinoProbe-05深部探测项目钻探技术问题总结与对策研究

为满足深部找矿和地球科学研究的需要,近几年,深度超2000 m钻孔数量在不断更新,岩心钻探深度记录也在不断打破。深部钻探由于科学目标更高、钻遇地层更多,压力层系复杂、钻进时间更长等客观实际,对钻探装备、工艺技术和管理提出了新的要求。针对不同地域和区块,深部钻探均有不同的典型难点问题和技术挑战性。SinoProbe-05深部探测项目自2009年启动以来完成了西藏罗布莎、甘肃金川、云南腾冲、安徽庐枞、安徽铜陵和于都赣县等钻探任务,通过集成该深部探测项目过程中的技术问题,从装备、工艺、材料到机具等10个方面总结了该深部探测项目的成果,并结合近几年国内其他深部钻探项目一些经验,进行了策略研究和风险规避探索。     

我国煤矿井下坑道钻探技术装备40年发展与展望

煤矿井下坑道钻探在保障煤矿安全高效开采、增加清洁能源供给、实现绿色发展等方面发挥着不可替代的作用。改革开放以来,我国煤矿井下坑道钻探技术与装备实现了"由无到有"向"由弱到强"的历史性跨越,依靠坑道钻探技术与装备科技创新,支撑煤矿地质保障能力持续增强。首先从矿井灾害防治、隐蔽致灾地质因素探查、煤层气资源开发和其他工程应用等方面,全面阐述了安全高效绿色开采对煤矿井下坑道钻探的需求,并结合煤矿井下坑道钻探领域专著、专利、论文、标准规范、获奖情况,系统回顾和总结了40年来我国煤矿井下坑道钻探技术与装备的发展历程和代表性成果。在坑道钻探技术与装备方面,提出和发展了煤矿井下坑道回转钻进技术、稳定组合钻具定向钻进技术和随钻测量定向钻进技术,实现了煤矿井下钻孔施工由"无控钻进"到"受控钻进"再到"精确定向钻进"的跨越;研制了坑道钻机、泥浆泵(车)、钻杆、钻头、螺杆钻具、随钻测量系统、冲洗液循环净化系统等装备,促进了煤矿井下坑道钻探装备国产化进程及其升级换代,形成了适应于我国煤层赋存地质条件和开采条件、同时具备自主知识产权的坑道钻探技术与装备体系,尤其是大功率定向钻进和自动化、智能化钻进技术与装备研发,使我国煤矿井下坑道钻探技术装备水平跃升到新的台阶,推动了煤矿地质保障技术的进步,支撑了我国煤炭科学产能的释放和煤层气高效开发。面对新一轮能源科技革命,针对新形势下煤矿安全发展新要求,以信息化、智能化为特征的精准快速坑道钻探技术与装备的发展已迫在眉睫,在此基础上,提出了煤矿井下坑道钻探技术与装备发展方向及建议。     

汶川地震科学钻探二号孔取心钻进方法的选择

介绍了汶川地震科学钻探项目二号孔取心钻进方法的选择.针对龙门山断裂带的地层条件,在对现有取心钻进方法进行技术经济评价的基础上,选择顶驱-绳索取心钻进方法作为设计深度3000 m的汶川地震科学钻探二号孔的取心钻进方法.     

我国深孔钻探装备的发展与展望

在认真总结目前深部钻探存在的问题、系统分析深部钻探的特点以及对装备的要求的基础上,围绕钻探装备在目前深部钻探实践中的不适应性,提出深孔钻探装备的发展思路,并简单介绍了交流变频电驱动岩心钻机的研究实验情况,对建立我国深部钻探装备体系具有一定的参考价值。     

推进钻探技术与装备现代化加快矿产资源勘查开发

本文作者长期从事钻探技术研究和管理工作,对国内钻探技术现状和国际上先进钻探技术和经验有很深的了解.作者认为我国目前地质钻探设备陈旧老化,技术方法落后,钻探效率低下,钻探工人劳动强度很大,远远不能满足加强地质工作,加速矿产勘查的要求.作者指出为加速矿产资源的勘探开发,应该大力推进钻探技术与装备的现代化,学习和借鉴国际上先进技术和经验,研究开发适用于我国国情的先进钻探技术、装备和工艺是十分重要的.对此,作者提出了七点具体建议:1)研发应用全液压顶驱型地质岩心钻机系列;2)研发第四代地质岩心钻机--自动化岩心钻机;3)研发并大力推广应用现代先进定向钻进技术;4)研发应用直升飞机搬迁钻探设备方法技术,加速难进入地区矿产勘查;5)加强对探矿工程研究开发机构的支持,促进研发先进实用的地质钻探装备;6)中国地质调查局加强与中国地质装备总公司的联系与合作,进行业务指导,继续促进产学研"三结合";7)加速培养钻探技术人员,建立先进地质装备推广应用机制.     

深孔电动变频顶驱岩心钻机成套设备的研制

本文简单分析了目前岩心钻探机械中立轴钻机和全液压钻机在深孔钻进中的劣势,以及深孔岩心钻探工艺的特点,重点介绍了 XD-30 DB电动变频顶驱的关键创新技术,主要技术参数和现场使用情况。     

特深孔地质岩心钻探技术装备集成及示范

特深孔地质岩心钻探技术装备是由中国地质科学院勘探技术研究所牵头、国内多家单位合作参与研发成功的我国深部矿产资源勘探技术装备,是“十三五”国家重点研发计划项目“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”的研究成果,形成的主要研究成果总体实现了特深孔地质岩心钻探工程设计标准化、钻探装备轻量化、钻进控制智能化、孔口操作自动化、孔内钻具系列化、泥浆体系绿色化的目标。以JZ04地热地质勘探井为示范平台,完成了特深孔地质岩心钻探技术装备集成及示范应用,重新构建了新的地质钻探小口径钻孔结构,创造了?114 mm绳索取心钻进应用深度、下入?146 mm地质套管深度两项亚洲纪录,初步形成了以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探技术装备体系。     

大直径钻孔用煤矿车载钻机研制及应用

为满足地面电缆孔和矿山地面救援孔等大直径深孔钻进的施工需要,对现有MDY-60型车载钻机结构进行分析研究,针对大直径深孔钻进对车载钻机的功能性要求,设计了大转矩回转器总成、大转矩卸扣装置和大开口孔口装置,最终形成了MDY-60A新型钻机及配套装置,并完成了性能测试及工业性试验。试验结果表明,改型后的钻机转矩大,上、卸扣效率高,孔口大直径钻具通过性好,可适用于空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进和定向钻进等多种钻探工艺,为高效安全钻孔施工提供了设备保障。     

DB30型多功能电驱动钻机的研发与应用

以XY-8型钻机为基础,采用模块化设计,研发了既可以进行小口径深孔取心钻探,又可以进行大口径硬质合金钻进及水源钻井的DB30型多功能钻机,该钻机使用变频电机直接驱动,简化传动链,提高了传动效率,配套先进、成熟的电控技术,大大提高了钻机的自动化程度。简要介绍该钻机的技术方案、技术参数、结构设计、技术优势以及实际应用情况。     

新型大口径立轴式钻机分动及卷扬装置的研制

为了克服现有深孔大口径钻机体积庞大和价格昂贵等问题,从实用角度出发研制了一种新型的立轴式深孔大口径钻机。此钻机结构紧凑,钻进有效,灵活实用,价格适中,更加适应国内市场的需求。本文重点阐述其分动和卷扬机构的独特设计,在立轴式钻机的基础上,对传动路线和结构部件的设计进行创新,赋予其适应大口径深孔钻进下的低速重载的能力。     

煤矿井下千米定向钻机液压控制特性分析

针对千米定向钻机深孔钻进和适应载荷突变工况的工作要求,设计了负载敏感与恒压变量相结合的液压控制系统,实现了回转与给进动作的分组控制;采用AMESim软件分别对回转回路的负载敏感特性和给进回路的恒压变量特性进行了仿真;在专用试验台上进行了钻机性能试验,通过施加变化的阻力矩输出转速和系统压力。井下应用表明,该液压系统不仅能满足千米深孔钻进的能力要求,且具有较强的控制和适应能力。     

立轴式回转钻机液压系统升级及应用

机械传动、液压给进的立轴式钻机,是当前国内广泛应用的一种主流机型,液压系统是立轴式钻机的重要组成部分。针对主流深孔立轴式岩心钻机液压系统存在的问题,通过采取增大液压元件的额定流量、加大油管的通径、对油箱部分进行完善等措施,对立轴式回转钻机的液压系统进行了升级改进,并经实践验证取得了较好的效果。介绍了立轴式钻机液压系统优化升级的主要措施及其实际应用效果。     

汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况和关键技术

介绍了汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD-4孔钻探施工概况及采用的关键技术,包括螺杆马达-液动锤-长半合管取心钻进技术、偏心扩孔取心技术、防冲蚀取心钻头技术、大斜度定向钻进技术、活动套管技术、新型钻井液体系和新型深孔取心钻机等。     

镜铁山矿提高Simba 1354台车中深孔凿岩精度试验研究

为了找出镜铁山矿桦树沟矿区中深孔爆破效果差的原因,且满足中深孔一次爆破形成切割槽精度的需要,镜铁山矿组织进行了提高Simba 1354台车中深孔凿岩精度的试验研究。目前施工的中深孔偏斜率达到6.8%,造成孔底距过大,导致中深孔爆破效果差。并有针对性地提出了提高凿岩质量的改进方案,通过加强凿具保养、降低推进压力、改进钻杆结构措施,Simba 1354中深孔凿岩台车偏斜率从6.8%减小至1.8%,可以明显提高中深孔钻凿的精度。在此基础上,总结出提高施工精度的技术措施,为解决矿山中深孔一次爆破形成切割槽及提高采场中深孔爆破效果提供了技术保障。     

结晶岩取心深孔钻进施工设想技术方案

介绍了制定中国结晶岩取心科学深孔钻进施工技术方案的总原则和先决条件。以此为基础，提出了建议的钻孔结构套管程序。最后提出了能满足这些原则、条件以及钻孔结构和套管程序要求的５０００ｍ取心科学钻孔施工设想技术方案。     

相山地区河元背深钻CUSD2孔钻探技术

相山地区河元背深钻CUSD2孔设计直孔孔深1800 m,于2014年11月28日开钻,至2015年3月26日钻进孔深1535.02 m,达到地质目的层位,顺利终孔,历时119天。该工程选用国内首台XY-8DB型电传动立轴式岩心钻机,成功施工P口径(Φ122 mm)绳索取心钻进至1535.02 m。主要介绍了该孔的钻探施工技术。