巖心鉆探設備的現狀與發展

龍德康

摘要:近些年來,伴隨著鉆井設備和技術的發展,我國地質勘探作為主要行業建設急劇增加,也為地質勘探設備的發展提供了相應的機會。鉆井設備的發展歷史是在工藝技術進步以及人類的使用中，不斷對地下礦產勘探進行開發和利用,以減少沉重的勞動,達到最大效率,最終獲取更大的自由。這一歷史過程充分體現了先進的科學技術與先進的鉆井設備一直是密切互補的。在本文中，我們就國內鉆井設備的問題展開了相應的討論以及分析,并在未來繼續發展和完善提出了一些啟發開發的觀點。

關鍵詞:巖心鉆探設備；現狀；問題；發展

1.縱觀我國的鉆井設備的發展

我國鉆探設備從縱向來看，其發展歷經了人力、半機械化以及機械化這三個階段，利用不斷進步的機械工程技術來發展鉆探設備，從人力驅動的鉆探設備一步步發展到了半機械化的鉆探設備；利用有巨大進步的液壓傳動技術，我國的鉆探設備也從半機械化不斷發展到了機械化。在這里，我們可以把鉆機劃分為三個時期的鉆機，一般把半機械化的手把和手輪給進式鉆機統稱為第一代鉆機，而把機械傳動液壓給進式軸式鉆機統稱為第二代鉆機，把全液壓移動回轉器鉆機稱之為第三代鉆機。

2.橫向觀察我國鉆探設備的發展

第一代鉆機的主要部件由鉆探設備的動力驅動系統、變速轉動系統、升降系統、回轉給進系統、沖洗液氣循環系統構成。在現代鉆探設備中增設了一個控制系統。隨著歷史的進步和科學技術的發展應用，這些鉆機設備的部件系統結構由粗糙到精巧，技術由簡單到復雜，性能也是不斷完善。同我國早期狀態相比，雖然有些設備的部件都已經面目全非了，但是它的功能卻依然沒有減少。

總的來說，隨著現代科學技術的快速發展應用，我國鉆探設備也不斷的在革新和完善，尤其是后期產生的鉆探設備整體上突飛猛進的發展，也經歷了由量變到質變，由低級到高級的轉變。

3.在當前形勢下國內外鉆井技術的發展

3.1外國核心鉆井技術發展現狀

(1)在18世紀中期,第一個人力驅動核心鉆機出現了，其鉆頭配備主要是天然金剛石鉆頭,在19世紀,出現了人力給進鉆機,這一次由一個蒸汽動力裝置開始，鉆機率不高。螺旋給進這種更高級的鉆井出現在在20世紀初。在1930年代，開始由一個核心鉆井液壓驅動技術,以不同的速度范圍變速箱功能開始。在20世紀六七十年代,開啟了一個新的核心鉆機天地,由于快速發展和提高鉆機的質量驅動的液壓元件和液壓傳動技術,液壓動力頭控制也就出現了。

(2）外國鉆機的發展應該說是比較快的,大約在100年的時間里,從早期的傳統鉆機,落后,低效率的機械傳動加工機械驅動,然后發展成一個完整的液壓動力和智力的核心平臺。電力開發鉆井底部也取得了很大的進步,繼續增加。人造金剛石生產,從1862年金剛石鉆探方法用于生產天然金剛石鉆頭;1899年發明了鐵砂(鋼粒)鉆井;1916年鉆探采用了硬質合金；1954年世界上第一個開始硬質合金鉆頭制造金剛石鉆頭。天然金剛石鉆探鉆機頭時代,人類經歷了鐵礦石,鋼和硬質合金晶粒鉆井,人造金剛石孕鑲鉆頭鉆入了人工復合超硬材料鉆孔時代的時代。

3.2我國巖心鉆機設備的發展現狀

國內礦產勘查始于19世紀末和20世紀初,與其他國家相比還是比較滯后的。早期礦產勘查巖心鉆探要從國外進口,主要進口國家的引入是美國、英國、日本和德國。到1950年,中國成立了一個團隊的九個石油鉆井隊、巖心鉆機139臺,其中10個單位1947年引進美國先進水平多年來在公司的液壓和螺旋進料金剛石鉆井設備。1950年代初,從蘇聯引入新中國的并不是先進的鉆井設備,并開始模仿。1960年代設計他們自己的設備。從那以后,引進世界上先進的鉆井設備(主要為原型),和設計自己的開發目的和不同類型的鉆井設備,并逐漸形成XY,YL、CS和HXY以及其他地質鉆機傳統知識。特別是一般促進金剛石鉆探技術在1970年代,為了促進中國地質巖心鉆探設備的發展和制造業。到了1980年代的地質調查,基本的國內需求和出口至國外。經過90年的全液壓動力頭逐漸形成了一個有益的平臺,不斷進行探索,但國內液壓技術相對落后,無法促進研究原型的使用。在21世紀,隨著液壓技術的發展,中國開始發展新一代YDX系列全液壓動力頭鉆機,鉆進能力1000米的YDX-3型鉆機正在不斷普及。

4.巖心鉆探設備常見的一些問題

4.1安全風險突出

通過XY-4序列改造后,雖然一個塔機可以實現;可拆性好、容易移動,解決斜鉆大孔的同心受力問題。然而,由于機械傳動中的復合結構的形成,給進行程要小得多,光滑的鉆孔平穩性不好,導致鉆頭異常消耗,大鉆頭的數量顯著增加,從而造成了孔內事故率的增加。

4.2儀器的可操作性的區別

lf - 90先進取心鉆井工藝和應用過程中,雖然大大提高了生產效率和創造更多的經濟效益,但由于礦產資源的狀態,全液壓動力頭鉆機大發展,保護環境和礦產開發政策，全液壓動力頭鉆機的體重大,不易拆卸,需要建立道路的整體搬遷的特點成為一個致命缺陷。發展最熱的中國西部的礦產資源,許多業主拒絕直接全液壓動力頭鉆機投標。液壓挖掘平臺建設外部條件較少,機械設備閑置相當嚴重。

4.3設備更新緩慢

目前設備替換過程面臨尷尬。制造商想要出售設備。新設備的利潤的進一步發展,使用單位也要更新設備,但是他們不能得到很多錢來更新設備,在剛剛結束的一輪設備升級、設備升級和快速的心理狀況是不可接受的。尤其是固體礦產勘查和礦業勘查系統是孤立的,低收入的單位,延遲完成資本的原始積累,但現在越來越多的科技快速發展勢頭。日益激烈的市場競爭使得地質鉆探設備折舊率不能迅速解決,因此嚴格限制使用更新率制約了先進的鉆井設備的更新速度。它也抑制了新產品開發的設計計劃,或者至少減緩設備的更換周期。

今天,我們都覺得,由于傳統的垂直軸旋轉鉆機低效的設計不人性化,支付勞動和其他缺點,逐漸變壞,是大力促進和推廣全液壓鉆機(很多年前,在國外受歡迎)。但在中國的西南地區,尤其是云貴高原特殊的地理環境的垂直軸旋轉鉆機替代傳統的角色。

雖然傳統立軸回轉鉆機的地位和作用不可取代，但也有許多需要改進和該良的地方，例如鉆探深度從100米——1000米以下的三款巖心鉆機：①. XY—2型、②XY—4型；③XY—44型。在我西南地區進行探礦，要提高鉆探質量和效率，唯一的辦法就是用傳統鉆機配上繩索取芯技術（PQ、HQ、NQ）。但傳統的立軸回轉鉆機其動力搭配是按照通用的情況進行的，對于我西南地區特殊的地理環境，特殊的成礦地質構造，原來的動力搭配就顯得不合理，無法充分發揮鉆機的鉆探生產能力，所以要將XY—2型巖心鉆機原配置的395型柴油機替換搭配成山東濰坊生產的4105型柴油發動機；將XY—4型巖心鉆機原配置的4100型柴油發動機置換搭配成山東濰坊生產的4105型普通增壓型柴油發動機；將XY—44巖心鉆機原配置的4105型普通增壓型柴油發動機置換搭配成山東濰坊生產的4105型增壓中冷型柴油發動機；這樣就大大提高了傳統巖心鉆機在我西南地區的實應性，大大提高了生產效率。

5.國內鉆井設備預期的增長前景

在這競爭激烈的國內環境下,一些外國鉆井和生產部門制造商更多的新目標和戰略。這不僅是面對其他國家,這是我們的挑戰,我們需要對鉆探設備的發展前景做一些預測并提出計劃策略才能夠在鉆井設備上處于領先地位。例如:鉆井設備克芮留斯公司希望以輕便化、能力化、自動化作為發展的未來方向;斯文安德森在30年回顧之后對鉆井設備的發展進行了重要的考慮，主要關于如何提高核心鉆探技術以及鉆井速度,儀器自動卡盤,擰卸工具的突破等。

6.結論

簡而言之,為了地質勘探工作的順利進行,提高地質勘探工作現代化質量。必須采用最先進的開采技術和設備，及時更換設備，盡快了解和掌握最新的鉆井技術方法，使中國落后的產業結構從根本上發生改變。加快步伐趕上國際先進水平。

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