巖心鉆探設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展

龍德康

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

關(guān)鍵詞:巖心鉆探設(shè)備；現(xiàn)狀；問題；發(fā)展

1.縱觀我國的鉆井設(shè)備的發(fā)展

我國鉆探設(shè)備從縱向來看，其發(fā)展歷經(jīng)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(shù)來發(fā)展鉆探設(shè)備，從人力驅(qū)動的鉆探設(shè)備一步步發(fā)展到了半機械化的鉆探設(shè)備；利用有巨大進步的液壓傳動技術(shù)，我國的鉆探設(shè)備也從半機械化不斷發(fā)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(tǒng)稱為第一代鉆機，而把機械傳動液壓給進式軸式鉆機統(tǒng)稱為第二代鉆機，把全液壓移動回轉(zhuǎn)器鉆機稱之為第三代鉆機。

2.橫向觀察我國鉆探設(shè)備的發(fā)展

第一代鉆機的主要部件由鉆探設(shè)備的動力驅(qū)動系統(tǒng)、變速轉(zhuǎn)動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)給進系統(tǒng)、沖洗液氣循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成。在現(xiàn)代鉆探設(shè)備中增設(shè)了一個控制系統(tǒng)。隨著歷史的進步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，這些鉆機設(shè)備的部件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由粗糙到精巧，技術(shù)由簡單到復(fù)雜，性能也是不斷完善。同我國早期狀態(tài)相比，雖然有些設(shè)備的部件都已經(jīng)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(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展應(yīng)用，我國鉆探設(shè)備也不斷的在革新和完善，尤其是后期產(chǎn)生的鉆探設(shè)備整體上突飛猛進的發(fā)展，也經(jīng)歷了由量變到質(zhì)變，由低級到高級的轉(zhuǎn)變。

3.在當(dāng)前形勢下國內(nèi)外鉆井技術(shù)的發(fā)展

3.1外國核心鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

(1)在18世紀(jì)中期,第一個人力驅(qū)動核心鉆機出現(xiàn)了，其鉆頭配備主要是天然金剛石鉆頭,在19世紀(jì),出現(xiàn)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(xiàn)在在20世紀(jì)初。在1930年代，開始由一個核心鉆井液壓驅(qū)動技術(shù),以不同的速度范圍變速箱功能開始。在20世紀(jì)六七十年代,開啟了一個新的核心鉆機天地,由于快速發(fā)展和提高鉆機的質(zhì)量驅(qū)動的液壓元件和液壓傳動技術(shù),液壓動力頭控制也就出現(xiàn)了。

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

3.2我國巖心鉆機設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)礦產(chǎn)勘查始于19世紀(jì)末和20世紀(jì)初,與其他國家相比還是比較滯后的。早期礦產(chǎn)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(shè)備。1950年代初,從蘇聯(lián)引入新中國的并不是先進的鉆井設(shè)備,并開始模仿。1960年代設(shè)計他們自己的設(shè)備。從那以后,引進世界上先進的鉆井設(shè)備(主要為原型),和設(shè)計自己的開發(fā)目的和不同類型的鉆井設(shè)備,并逐漸形成XY,YL、CS和HXY以及其他地質(zhì)鉆機傳統(tǒng)知識。特別是一般促進金剛石鉆探技術(shù)在1970年代,為了促進中國地質(zhì)巖心鉆探設(shè)備的發(fā)展和制造業(yè)。到了1980年代的地質(zhì)調(diào)查,基本的國內(nèi)需求和出口至國外。經(jīng)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(nèi)液壓技術(shù)相對落后,無法促進研究原型的使用。在21世紀(jì),隨著液壓技術(shù)的發(fā)展,中國開始發(fā)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(shè)備常見的一些問題

4.1安全風(fēng)險突出

通過XY-4序列改造后,雖然一個塔機可以實現(xiàn);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(fù)合結(jié)構(gòu)的形成,給進行程要小得多,光滑的鉆孔平穩(wěn)性不好,導(dǎo)致鉆頭異常消耗,大鉆頭的數(shù)量顯著增加,從而造成了孔內(nèi)事故率的增加。

4.2儀器的可操作性的區(qū)別

lf - 90先進取心鉆井工藝和應(yīng)用過程中,雖然大大提高了生產(chǎn)效率和創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益,但由于礦產(chǎn)資源的狀態(tài),全液壓動力頭鉆機大發(fā)展,保護環(huán)境和礦產(chǎn)開發(fā)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(fā)展最熱的中國西部的礦產(chǎn)資源,許多業(yè)主拒絕直接全液壓動力頭鉆機投標(biāo)。液壓挖掘平臺建設(shè)外部條件較少,機械設(shè)備閑置相當(dāng)嚴(yán)重。

4.3設(shè)備更新緩慢

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

今天,我們都覺得,由于傳統(tǒng)的垂直軸旋轉(zhuǎn)鉆機低效的設(shè)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(qū),尤其是云貴高原特殊的地理環(huán)境的垂直軸旋轉(zhuǎn)鉆機替代傳統(tǒng)的角色。

雖然傳統(tǒng)立軸回轉(zhuǎn)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(qū)進行探礦，要提高鉆探質(zhì)量和效率，唯一的辦法就是用傳統(tǒng)鉆機配上繩索取芯技術(shù)（PQ、HQ、NQ）。但傳統(tǒng)的立軸回轉(zhuǎn)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(qū)特殊的地理環(huán)境，特殊的成礦地質(zhì)構(gòu)造，原來的動力搭配就顯得不合理，無法充分發(fā)揮鉆機的鉆探生產(chǎn)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(chǎn)的4105型柴油發(fā)動機；將XY—4型巖心鉆機原配置的4100型柴油發(fā)動機置換搭配成山東濰坊生產(chǎn)的4105型普通增壓型柴油發(fā)動機；將XY—44巖心鉆機原配置的4105型普通增壓型柴油發(fā)動機置換搭配成山東濰坊生產(chǎn)的4105型增壓中冷型柴油發(fā)動機；這樣就大大提高了傳統(tǒng)巖心鉆機在我西南地區(qū)的實應(yīng)性，大大提高了生產(chǎn)效率。

5.國內(nèi)鉆井設(shè)備預(yù)期的增長前景

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

6.結(jié)論

簡而言之,為了地質(zhì)勘探工作的順利進行,提高地質(zhì)勘探工作現(xiàn)代化質(zhì)量。必須采用最先進的開采技術(shù)和設(shè)備，及時更換設(shè)備，盡快了解和掌握最新的鉆井技術(shù)方法，使中國落后的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從根本上發(fā)生改變。加快步伐趕上國際先進水平。

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