5000 m地质钻探绳索取心绞车的研制及应用

本文以“十三五”国家重点研发项目“5000米地质岩心钻机关键技术与装备研制”配套的绳索取心绞车设计为依据,详细介绍了5000 m绳索取心绞车的主体结构、测控系统、主被动一体排绳系统、绞车辅助装置等的设计及现场应用情况,为地质钻探用绳索取心绞车的设计和发展提供了新思路。同时在绞车辅助系统中设有深度检测校正测量装置、张力检测装置、钢丝绳清洁装置、钢丝绳断股断丝检测装置、取心打捞孔内数据采集装置等,用于精确测量孔深和显示打捞器、判别内管总成在井内的工况、清洁钢丝绳表面钻井液、监测钢丝绳断股断丝情况、测量钻孔顶角方位角。本文设计的绳索取心绞车在4007.10 m井深起,在绳索取心工艺中全程快速收/放绳,取得了理想的效果。     

5000米绳索取心绞车设计

在深孔地质岩心钻探中,绳索取心钻进技术对于提高钻探质量和生产效率有极大的优势。在绳索取心钻进中,绳索取心绞车是地质钻探装备中的主要设备,近半个世纪以来,随着绳索取心技术的发展、成熟和广泛应用,取心绞车系统更加安全可靠。本文通过分析国内外现有绳索取心绞车的优缺点,提出了5000 m绳索取心绞车设计方案,设计绞车为分体式结构,由交流变频柜和绞车主体两大部分组成。计算了5000 m绳索取心绞车设计的关键技术参数,绞车总功率为60 kW,配套12 mm钢丝绳,最大可提供50 kN的提升力,光毂提升速度最快可达60 m/min。针对绳索取心绞车提升过程中滚筒钢丝绳常见的垒绳、压绳、咬绳等问题,设计了双折线绳槽。     

6000m用取心绞车电液控制及辅助监测系统设计

松科二井是我国目前正在实施的最深科学钻探直井,设计井深6 400 m。计划在2 865~6 400m(共计3 735 m)井段连续取心钻进,岩心采取率目标在95%以上。基于上述要求,设计了该井配套的四开(5 800 m)、五开(6 400 m)绳索取心大容量绞车电液控制及辅助监测系统,电液控制系统包括马达供油回路和控制供油回路,利用电液比例控制技术,实现绞车提放速度的平稳自动控制。同时在绞车辅助监测系统中设有深度检测校正装置和张力检测装置,用于精确测量孔深和显示打捞器、内管总成在井内工况。作为大容量超深井绳索取心绞车的重要组成单元,绞车电液控制及辅助监测系统的设计,对完成松科二井岩心采取和安全工作有着重要的作用。     

衡阳中地装备探矿工程机械有限公司XD-35DB新一代交流变频电动顶驱式岩心钻机

<正>XD-35DB钻机是适用于深孔钻探、超深孔取心钻探的新一代交流变频电动顶驱式岩心钻机,由中国地质装备集团有限公司和衡阳中地装备探矿工程机械有限公司联合研制,主要包括K135钻塔、2.0钻井平台、电驱顶驱系统、电驱主绞车(含盘刹)、电驱绳索绞车(含盘刹)、电控系统、司钻房、井口自动化装置、泥浆泵及固控装置等一整套设备。1适用领域深孔小口径取心钻探(≥5000m);深孔大口径取心钻探(≥3500m);     

国际重点研发计划“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目顺利通过中期检查

2020年11月13日,由中国地质装备集团有限公司承担的“十三五”国家重点研发计划“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”项目在张探公司顺利通过中期检查。现场检查中,专家组首先到5000米智能地质钻机组装调试现场进行检查,项目人员向专家组演示了钻机管柱自动化处理的各个流程,详细介绍了井口作业自动化系统、主绞车、绳索取心绞车等主要部件的结构与技术性能。     

绳索取心绞车多功能装置研究

为了解决目前绳索取心绞车存在的诸多缺陷,提出了绳索取心绞车多功能装置,可以同时进行自动排绳、称重和测深。介绍了该装置的组成,详细论述了各个机构的结构设计以及各部分的工作原理。试验情况表明,该装置结构设计合理,运行可靠。     

JS—i型绳索取芯绞车

绳索取心绞车是绳索取心钻进的重要辅助设备之一，它与提高钻进效率及时间利用率，与安全及排绳状态等有极大关系，因此，对其结构及工作性能的研究不容忽视。为适应我队绳索取心钻进的需要，进一步提高绳索取心钻进效率，改善配套状况，并根据我队施工条件，笔者在去年年中设计了由电机单动驱动的行星轮系传动绞车，即Js-j型绞车。在北京探矿厂及王义兴同志的大力协助下，很快完成了加工任务，于去年八月开始试验，截至目前已运转提升约4000米，证明性能良好（此绞车已由北京探矿厂批量生产）。     

地质特深孔绳索取心钻杆机械性能研究

地质特深孔绳索取心钻杆结构区别于API石油钻杆,其机械性能计算不可直接引用API石油钻杆的相关理论公式。针对这一理论依据与计算方法缺失,本文对地质特深孔双台肩钻杆接头进行了受力分析,开展了钻杆接头拉伸载荷与扭转载荷计算理论研究,构建了绳索取心钻杆机械性能计算的理论方法。同时,通过有限元分析和台架试验,确定了H-5000规格双台肩绳索取心钻杆的机械性能,验证了计算方法的准确性,并提出了钻杆结构改进建议与下一步研究方向,为高性能薄壁绳索取心钻杆"服役"于5000 m地质岩心钻探工程提供了技术支撑。     

地质绳索绞车排绳方式浅析

随着国民经济的快速发展,国家对矿产资源的需求急剧增加,钻探行业面临从浅部找矿向深部探矿的挑战。绳索绞车作为岩心获取的重要工具制约着取心成功的几率,尤其深孔勘探过程中长行程的钢丝绳在滚筒上出现压绳、跳绳和乱绳等现象,严重影响取心的安全性。本文通过理论分析绳索绞车缠放绳时的运动状态,对比不同的排绳方式原理和特点,为绳索绞车排绳装置的设计提供参考。     

DB4000型变频电驱动绳索绞车的智能化控制

本文主要介绍了基于PLC和变频器在钻机自动化系统绳索绞车中的应用。详细分析了PLC控制的绳索取心绞车变频系统的硬件构成,以及系统软件的实现。     

特深孔地质岩心钻探钻孔口径及管柱规格研究

针对5000 m地质岩心钻探基础准则与依据缺失,油气钻井与岩心钻探工艺及装备差异大等问题,本文梳理分析了国内外深部地质岩心钻探口径系列及管柱规格,厘定了基本外界条件及相互关联要求,开展了特深孔岩心钻探环空水力学计算与绳索取心钻杆的等强度设计,初步构建了以绳索取心钻进工艺为主体的5000 m特深孔钻探口径系列与钻(套)管柱规格。     

自动排绳计数绞车的研制与应用

绳索绞车是绳索取心钻探工作中不可缺少的设备。针对目前绳索绞车应用过程中暴露出的无法有序排列钢丝绳和计算钢丝绳使用长度等问题,研究设计了自动排绳器和计数器。野外试验证明,自动排绳器和计数器均达到了理想的设计效果。     

5000米智能地质钻探技术与装备研发

深部钻探技术是解决深地探测科技问题的必要手段之一。本文主要介绍了"十三五"国家重点研发计划"5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范"项目方案,项目从构建大深度绳索取心钻孔口径系列、钻具级配、装备配置等入手,开展了钻进智能控制、钻机关键技术与装备、高性能绳索取心钻杆、小口径高效系列钻具、环保冲洗液体系与废浆处理技术、钻探技术装备集成与示范等研究,拟突破智能控制、自动化、轻量化与模块化等关键技术,形成以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探装备与技术体系,为我国深部探测计划提供技术与装备支撑。     

XD-30DB型变频电动顶驱式岩心钻机衡阳中地装备探矿工程机械有限公司

1概述及用途XD-30DB钻机是适用于深孔取心钻探的新一代交流变频电动顶驱式岩心钻机,由中国地质装备集团有限公司和衡阳中地装备探矿工程机械有限公司联合研制。包括钻塔、电驱顶驱系统、电驱主绞车、电驱绳索绞车、电控系统、司钻房、井口自动化装置、泥浆泵及固控装置等一整套设备。采用模块化交流变频电驱动单元,融合机、电、液、电子及信息化技术为一体,应用于4500m以内深度的取心矿产勘探及能源钻采的深部钻探技术装备。     

小直径特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案

现行绳索取心口径系列主要适用于3000 m以内浅钻孔。在4000 m左右的特深孔绳索取心钻进中,存在一定的技术"瓶颈",如地层复杂,甚至无法安全钻达设计深度。论证3000~5000 m特深孔绳索取心合理口径系列和钻柱方案是为特深孔成套钻探装备研制、绳索取心钻具开发提供技术依据的重要前期工作,也是一项公益性和开放性的技术工作。简述了特深孔绳索取心口径系列及钻柱方案的初步设想,期望国内钻探专家、一线技术人员广泛参与,进一步论证。     

YS系列绳索绞车的研制

绳索取心钻进工艺由于其不提钻取心的高效性使其在国内外得到广泛的应用,绳索绞车作为关键部件其性能好坏对取心工艺具有重要影响。本文主要介绍了YS系列液压绞车的主要优点、主要部件、结构特点以及技术参数,并简要介绍了厂内实验情况。     

地表近水平孔绳索取心工艺钻探实践

针对近水平孔地表岩心钻探施工项目的相关技术要求,利用现有的CS1000P6L型地表岩心钻机和常用的绳索取心钻具,设计和改进了绳索取心内管总成的投放与打捞装置,实现了地表岩心钻孔倾角接近零度的情况下普通绳索取心工艺的正常工作。与普通的提钻取心相比,大幅提高了工作效率,节省了购置特定的钻杆、绳索取心钻具及打捞器具等费用。经改进的输送装置结构简单、性能可靠、成本低廉,操作简单易行。经过野外生产实践验证,该装置实现了预期的目的和效果,达到了地质要求,积累并丰富了地表近水平孔岩心钻探施工的经验。     

YSJ3000型深孔绳索取心液压绞车的研制

本文阐述了研制新型3000m深孔绳索取心液压驱动绞车的必要性及设计要点,并通过各种检测手段实现对于岩心打捞各个环节的监控,目的在于提高岩心打捞的成功率,提高了金刚石绳索取心钻探工艺的综合效率。     

国内常规海洋地质钻探取心技术进展

为实现在海洋地质钻探中高效、便捷地采获海底各类地层样品,设计研发了绳索取心泥浆静压活塞取心钻具、海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具,并在南海进行了钻探试验和作业。结果表明,泥浆静压活塞取心钻具能有效减少样品扰动,原始结构较为完整,海洋砂质地层绳索取心钻具和液动冲击绳索取心钻具在粉砂层、砂层中的岩心采取率高于规范要求,能够满足作业需求。     

中地装(北京)科学技术研究院有限公司XD系列变频电驱动顶驱式岩心钻机

正XD系列变频电驱动钻机是新一代交流变频电驱动顶驱岩心钻机,包括钻塔、变频电动顶驱、变频电驱主绞车、绳索绞车、电控系统、司钻房、井口自动化装置、泥浆泵及固控装置等配套设备。钻机采用模块化交流变频电驱动单元,融机、电、液、电子及信息化技术为一体,用于2000～4500m深度的取心矿产勘探及能源钻采的深部钻探技术装备。该系列钻机也适用于深孔小口径取心、浅层石油、地热井、煤层气及页岩气勘探。