岩心钻探设备的现状与发展

摘要:近些年来,伴随着钻井设备和技术的发展,我国地质勘探作为主要行业建设急剧增加,也为地质勘探设备的发展提供了相应的机会。钻井设备的发展历史是在工艺技术进步以及人类的使用中，不断对地下矿产勘探进行开发和利用,以减少沉重的劳动,达到最大效率,最终获取更大的自由。这一历史过程充分体现了先进的科学技术与先进的钻井设备一直是密切互补的。在本文中，我们就国内钻井设备的问题展开了相应的讨论以及分析,并在未来继续发展和完善提出了一些启发开发的观点。

关键词:岩心钻探设备；现状；问题；发展

1.纵观我国的钻井设备的发展

我国钻探设备从纵向来看，其发展历经了人力、半机械化以及机械化这三个阶段，利用不断进步的机械工程技术来发展钻探设备，从人力驱动的钻探设备一步步发展到了半机械化的钻探设备；利用有巨大进步的液压传动技术，我国的钻探设备也从半机械化不断发展到了机械化。在这里，我们可以把钻机划分为三个时期的钻机，一般把半机械化的手把和手轮给进式钻机统称为第一代钻机，而把机械传动液压给进式轴式钻机统称为第二代钻机，把全液压移动回转器钻机称之为第三代钻机。

2.横向观察我国钻探设备的发展

第一代钻机的主要部件由钻探设备的动力驱动系统、变速转动系统、升降系统、回转给进系统、冲洗液气循环系统构成。在现代钻探设备中增设了一个控制系统。随着历史的进步和科学技术的发展应用，这些钻机设备的部件系统结构由粗糙到精巧，技术由简单到复杂，性能也是不断完善。同我国早期状态相比，虽然有些设备的部件都已经面目全非了，但是它的功能却依然没有减少。

总的来说，随着现代科学技术的快速发展应用，我国钻探设备也不断的在革新和完善，尤其是后期产生的钻探设备整体上突飞猛进的发展，也经历了由量变到质变，由低级到高级的转变。

3.在当前形势下国内外钻井技术的发展

3.1外国核心钻井技术发展现状

(1)在18世纪中期,第一个人力驱动核心钻机出现了，其钻头配备主要是天然金刚石钻头,在19世纪,出现了人力给进钻机,这一次由一个蒸汽动力装置开始，钻机率不高。螺旋给进这种更高级的钻井出现在在20世纪初。在1930年代，开始由一个核心钻井液压驱动技术,以不同的速度范围变速箱功能开始。在20世纪六七十年代,开启了一个新的核心钻机天地,由于快速发展和提高钻机的质量驱动的液压元件和液压传动技术,液压动力头控制也就出现了。

(2）外国钻机的发展应该说是比较快的,大约在100年的时间里,从早期的传统钻机,落后,低效率的机械传动加工机械驱动,然后发展成一个完整的液压动力和智力的核心平台。电力开发钻井底部也取得了很大的进步,继续增加。人造金刚石生产,从1862年金刚石钻探方法用于生产天然金刚石钻头;1899年发明了铁砂(钢粒)钻井;1916年钻探采用了硬质合金；1954年世界上第一个开始硬质合金钻头制造金刚石钻头。天然金刚石钻探钻机头时代,人类经历了铁矿石,钢和硬质合金晶粒钻井,人造金刚石孕镶钻头钻入了人工复合超硬材料钻孔时代的时代。

3.2我国岩心钻机设备的发展现状

国内矿产勘查始于19世纪末和20世纪初,与其他国家相比还是比较滞后的。早期矿产勘查岩心钻探要从国外进口,主要进口国家的引入是美国、英国、日本和德国。到1950年,中国成立了一个团队的九个石油钻井队、岩心钻机139台,其中10个单位1947年引进美国先进水平多年来在公司的液压和螺旋进料金刚石钻井设备。1950年代初,从苏联引入新中国的并不是先进的钻井设备,并开始模仿。1960年代设计他们自己的设备。从那以后,引进世界上先进的钻井设备(主要为原型),和设计自己的开发目的和不同类型的钻井设备,并逐渐形成XY,YL、CS和HXY以及其他地质钻机传统知识。特别是一般促进金刚石钻探技术在1970年代,为了促进中国地质岩心钻探设备的发展和制造业。到了1980年代的地质调查,基本的国内需求和出口至国外。经过90年的全液压动力头逐渐形成了一个有益的平台,不断进行探索,但国内液压技术相对落后,无法促进研究原型的使用。在21世纪,随着液压技术的发展,中国开始发展新一代YDX系列全液压动力头钻机,钻进能力1000米的YDX-3型钻机正在不断普及。

4.岩心钻探设备常见的一些问题

4.1安全风险突出

通过XY-4序列改造后,虽然一个塔机可以实现;可拆性好、容易移动,解决斜钻大孔的同心受力问题。然而,由于机械传动中的复合结构的形成,给进行程要小得多,光滑的钻孔平稳性不好,导致钻头异常消耗,大钻头的数量显著增加,从而造成了孔内事故率的增加。

4.2仪器的可操作性的区别

lf - 90先进取心钻井工艺和应用过程中,虽然大大提高了生产效率和创造更多的经济效益,但由于矿产资源的状态,全液压动力头钻机大发展,保护环境和矿产开发政策，全液压动力头钻机的体重大,不易拆卸,需要建立道路的整体搬迁的特点成为一个致命缺陷。发展最热的中国西部的矿产资源,许多业主拒绝直接全液压动力头钻机投标。液压挖掘平台建设外部条件较少,机械设备闲置相当严重。

4.3设备更新缓慢

目前设备替换过程面临尴尬。制造商想要出售设备。新设备的利润的进一步发展,使用单位也要更新设备,但是他们不能得到很多钱来更新设备,在刚刚结束的一轮设备升级、设备升级和快速的心理状况是不可接受的。尤其是固体矿产勘查和矿业勘查系统是孤立的,低收入的单位,延迟完成资本的原始积累,但现在越来越多的科技快速发展势头。日益激烈的市场竞争使得地质钻探设备折旧率不能迅速解决,因此严格限制使用更新率制约了先进的钻井设备的更新速度。它也抑制了新产品开发的设计计划,或者至少减缓设备的更换周期。

今天,我们都觉得,由于传统的垂直轴旋转钻机低效的设计不人性化,支付劳动和其他缺点,逐渐变坏,是大力促进和推广全液压钻机(很多年前,在国外受欢迎)。但在中国的西南地区,尤其是云贵高原特殊的地理环境的垂直轴旋转钻机替代传统的角色。

虽然传统立轴回转钻机的地位和作用不可取代，但也有许多需要改进和该良的地方，例如钻探深度从100米——1000米以下的三款岩心钻机：①. XY—2型、②XY—4型；③XY—44型。在我西南地区进行探矿，要提高钻探质量和效率，唯一的办法就是用传统钻机配上绳索取芯技术（PQ、HQ、NQ）。但传统的立轴回转钻机其动力搭配是按照通用的情况进行的，对于我西南地区特殊的地理环境，特殊的成矿地质构造，原来的动力搭配就显得不合理，无法充分发挥钻机的钻探生产能力，所以要将XY—2型岩心钻机原配置的395型柴油机替换搭配成山东潍坊生产的4105型柴油发动机；将XY—4型岩心钻机原配置的4100型柴油发动机置换搭配成山东潍坊生产的4105型普通增压型柴油发动机；将XY—44岩心钻机原配置的4105型普通增压型柴油发动机置换搭配成山东潍坊生产的4105型增压中冷型柴油发动机；这样就大大提高了传统岩心钻机在我西南地区的实应性，大大提高了生产效率。

5.国内钻井设备预期的增长前景

在这竞争激烈的国内环境下,一些外国钻井和生产部门制造商更多的新目标和战略。这不仅是面对其他国家,这是我们的挑战,我们需要对钻探设备的发展前景做一些预测并提出计划策略才能够在钻井设备上处于领先地位。例如:钻井设备克芮留斯公司希望以轻便化、能力化、自动化作为发展的未来方向;斯文安德森在30年回顾之后对钻井设备的发展进行了重要的考虑，主要关于如何提高核心钻探技术以及钻井速度,仪器自动卡盘,拧卸工具的突破等。

6.结论

简而言之,为了地质勘探工作的顺利进行,提高地质勘探工作现代化质量。必须采用最先进的开采技术和设备，及时更换设备，尽快了解和掌握最新的钻井技术方法，使中国落后的产业结构从根本上发生改变。加快步伐赶上国际先进水平。

7.参考文献：

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[4]包根源 关于岩心钻探施工队伍建设的一些想法 [期刊论文] 《探矿工程-岩土钻掘工程 -2005年10期

[5]宫述林 赵光贞 钾盐矿床钻探工艺技术 [期刊论文] 《探矿工程-岩土钻掘工程 -2011年7期

[6]张联库 刘彦仁 傅彩霞 CZP-Ⅲ型车载钻探平台的研发 [会议论文] 2007 - 第十四届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会

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