深孔巖心鉆探裝備配置應(yīng)用技術(shù)趨勢(shì)分析

■范紅兵

（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院甘肅酒泉735000）

深孔巖心鉆探裝備配置應(yīng)用技術(shù)趨勢(shì)分析

■范紅兵

（甘肅省地礦局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院甘肅酒泉735000）

對(duì)鉆探裝備選型原則進(jìn)行分析，從鉆探能力、鉆探效率、操控條件、鉆探成本、勞動(dòng)強(qiáng)度等方面入手，探討深孔巖心鉆探裝備配置要求。最后，結(jié)合國內(nèi)深孔巖心鉆機(jī)應(yīng)用情況，總結(jié)鉆探裝備配置應(yīng)用技術(shù)趨勢(shì)。

深孔巖心 鉆探裝備 配置應(yīng)用

礦產(chǎn)資源是現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中比較稀缺的能源，成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。為此，要在實(shí)際工作中不斷強(qiáng)化地質(zhì)勘探力度，為礦產(chǎn)資源科學(xué)供給提供保障。隨著鉆探深度的增加，對(duì)鉆探裝備性能提出更高要求。對(duì)深孔巖心鉆探裝備配置技術(shù)相關(guān)問題進(jìn)行探究，具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。

1　鉆探裝備選型原則

鉆探設(shè)備主要包括鉆機(jī)、泥漿泵及附屬設(shè)備等裝置，是礦產(chǎn)資源鉆探施工過程中常見的專用工具（地面）。其中，鉆機(jī)是鉆探裝備的關(guān)鍵，在選擇鉆機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)充分考慮到礦產(chǎn)資源鉆探目標(biāo)、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況等因素[1]。同時(shí)，要根據(jù)鉆探深度及相關(guān)參數(shù)，正確選擇鉆桿、鉆塔等配套設(shè)施。泥漿泵則要按照深孔巖心的鉆探方法、鉆孔主要結(jié)構(gòu)、鉆探施工方法及鉆機(jī)類型進(jìn)行搭配，其他用于施工的鉆探裝備也要兼顧到相關(guān)因素。嚴(yán)格按照鉆探施工方法為鉆機(jī)選擇附屬工具，如液壓鉗、泥漿固控裝置、照明設(shè)備、工作平臺(tái)、泥漿攪拌機(jī)等。除此之外，還要為深孔巖心鉆探裝備配置壓力指示表、轉(zhuǎn)速表、電流表、參數(shù)儀及功率表等。結(jié)合鉆探設(shè)備相關(guān)技術(shù)規(guī)范，深孔優(yōu)先選用電驅(qū)動(dòng)設(shè)備。對(duì)于嚴(yán)重缺電的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可采用發(fā)電機(jī)組進(jìn)行單機(jī)供電或充分利用柴油機(jī)作為驅(qū)動(dòng)方式。而對(duì)于高海拔地區(qū)礦產(chǎn)資源勘探工作，則可適當(dāng)增加柴油機(jī)自身的功率，以滿足實(shí)際施工需要。

2　深孔巖心鉆探裝備配置要求

按照《巖心鉆探技術(shù)規(guī)程》中相關(guān)要求，可對(duì)鉆孔深度進(jìn)行分級(jí)，其中1000-3000m屬于深孔的范疇，大于這個(gè)范圍的鉆孔則被稱為特深孔。隨著鉆探深度的不斷增加，要相應(yīng)增加鉆桿自身的重量與長(zhǎng)度，同時(shí)對(duì)鉆探能力、質(zhì)量、效率提出更為嚴(yán)格的要求。

2.1鉆探能力

提高鉆探裝備的深孔鉆探能力，不僅要增加鉆桿等附屬設(shè)備的重量，還要對(duì)可能引起孔洞變形的主要因素加以重視。由于鉆探裝備中的泥漿泵與主機(jī)之間的動(dòng)力機(jī)功率較高，加之孔壁摩擦力等因素均會(huì)對(duì)鉆探水平帶來一定制約，因此要不斷提高鉆桿的強(qiáng)度、剛度，從而有效解決自重問題，全面提升鉆探裝備的工作能力。

2.2鉆探效率

在實(shí)際工作中，鉆孔深度不斷增加，可進(jìn)一步增加設(shè)備的運(yùn)行支出成本，因此對(duì)于深孔鉆探工作而言，要更加重視鉆探效率，方能嚴(yán)格控制成本。深孔巖心鉆探過程中，由于地形、地貌及地層條件均很復(fù)雜多變，可增加設(shè)備運(yùn)行故障率，并加重處理的難度。為此，要重視輔助性作業(yè)的實(shí)際功效，保證單位作業(yè)時(shí)間內(nèi)的鉆探工作效率，節(jié)省更多開支。

2.3操控條件

在開展深孔巖心鉆探時(shí)，相關(guān)操作人員完全可以按照主要執(zhí)行參數(shù)的變化情況來判斷鉆探設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)掌握鉆孔情況。但是，隨著鉆孔深度的不斷增加，對(duì)于復(fù)雜深孔而言，上述方法無法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。因此，要對(duì)鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行采集，并建立良好的故障預(yù)警機(jī)制，改善操控條件，加大智能化、可視化管理，進(jìn)而有效減少設(shè)備故障，并強(qiáng)化相關(guān)操作技術(shù)的強(qiáng)度[2]。改善操控條件，是開展深孔巖心鉆探的主要趨勢(shì)，也是改善鉆探裝備的內(nèi)在要求。

2.4鉆探成本

深孔巖心鉆探施工周期較長(zhǎng)，往往需要充分考慮到鉆探工作的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際上，影響鉆探施工經(jīng)濟(jì)性的主要因素為設(shè)備自身運(yùn)行狀況、實(shí)際鉆探質(zhì)量，并與動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)效率密切相關(guān)。在現(xiàn)代化鉆探技術(shù)的影響下，發(fā)展更為節(jié)能、環(huán)保的鉆探模式，是我國未來礦產(chǎn)資源勘探工作的重點(diǎn)。

2.5勞動(dòng)強(qiáng)度

勞動(dòng)強(qiáng)度主要體現(xiàn)在不斷增加的鉆探深度上，在這種條件下，鉆進(jìn)強(qiáng)度將大為增加，且標(biāo)準(zhǔn)化事故處理也將明顯增多。同時(shí)，若施工周期比較長(zhǎng)，則要立足于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，逐漸縮小操作空間，并在此基礎(chǔ)上減輕實(shí)際操作的強(qiáng)度。深孔巖心鉆探作業(yè)過程中，要建立相對(duì)完善的機(jī)械化操作系統(tǒng)，以此來減少作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而全面提升鉆探作業(yè)的綜合效率。

3　深孔巖心鉆探裝備配置應(yīng)用技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)探究

3.1全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)優(yōu)勢(shì)

目前，全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)逐漸被應(yīng)用在實(shí)際工作中，此種鉆機(jī)可開展大行程鉆進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)速度無極調(diào)節(jié)。同時(shí)，采用全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)，不僅工況良好，且相關(guān)參數(shù)穩(wěn)定。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，全液壓式鉆機(jī)鉆進(jìn)質(zhì)量、效率顯著高于立軸式鉆機(jī)。通常情況下，全液壓式鉆機(jī)要與繩索取心式鉆井方法相結(jié)合，中等深度的孔可不采用鉆塔，從而最大程度上節(jié)省裝置遷移、安裝期限，通常僅需1-2d即可完成鉆機(jī)搬遷，而立軸式鉆機(jī)至少需要3-6d才能遷移完畢[3]。采用全液壓式鉆機(jī)，可發(fā)揮液壓手柄的作用，大大減少勞動(dòng)的強(qiáng)度，例如，配套使用液壓鉗，可明顯減輕的鉆場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。由于全液壓鉆機(jī)具有較高的集成度，每班至少可減少1-2人。

3.2全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)技術(shù)改進(jìn)

全液壓式鉆機(jī)技術(shù)使用優(yōu)勢(shì)明顯，且使用范圍廣泛。但是，隨著深孔巖心鉆探孔深的不斷加深，需將裝備配置作為主要出發(fā)點(diǎn)，對(duì)其開展必要的技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)一步滿足鉆探施工需要。首先，要在充分掌握全液壓式鉆機(jī)基本運(yùn)行原理的前提下，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，不斷增加操縱空間，為其他施工工序的順利實(shí)施提供便利條件。其次，若孔深＞3000m，則要充分利用液壓原理對(duì)泥漿泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并采用程序控制進(jìn)行集中操作。最后，鑒于開孔直徑不斷擴(kuò)大，全液壓動(dòng)力鉆機(jī)可能會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱为?dú)配置動(dòng)力的模式。

4　結(jié)束語

綜上所述，未來我國深孔巖心鉆探需求將呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，在金屬、貴金屬等礦產(chǎn)資源日益稀缺的今天，探討深孔巖心鉆探裝備配置應(yīng)用技術(shù)，可對(duì)相關(guān)工作發(fā)揮一定的指導(dǎo)作用。鑒于我國實(shí)際發(fā)展情況，深孔鉆探未來空間、潛能較大，要加以重視。

[1]張金昌，劉凡柏，冉恒謙，等.2000m地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與裝備 [J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，11（01）：3-8.

[2]張林霞，李藝，周紅軍.我國地質(zhì)找礦鉆探技術(shù)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析 [J].探礦工程 (巖土鉆掘工程)，2012，14（02）：1-8.

[3]張金昌.地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)及其在資源勘探中的應(yīng)用 [J].探礦工程 (巖土鉆掘工程)，2012，34（08）：1-6.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-465-1