浅论钻探机械设备现状及技术创新

[摘要]简介钻探机械设备现状，分析钻探机械设备技术创新。从事钻探机械设备工程的操作实践工作，有机会熟练操作和接触各类钻探机械设备及最新技术于各种矿产勘查项目中，充分利用当今最新钻探机械设备及技术，为我国钻探机械设备事业做出贡献。

[关键词]钻探设备；机械技术；技术创新

钻探设备在矿产勘查施工过程中，受地质条件等不确定因素的影响，导致在使用过程中钻探机械过早损坏，对地勘行业的发展造成了不利的影响，通过对机械设备技术现状的认识，对钻探机械设备技术进行创新，为企业获得最佳的经济效益。

1.钻探机械设备现状

1.1我国钻探机械设备总体水平

我国钻探机械装备在过去几年购置踊跃，成新率也较高。据统计的全国130家钻探施工单位中，有60％－70％的主要钻探机械装备是在近三年购置的；目前从我国71家施工单位调查中发现，国产钻探设备平均成新率低于进口钻探设备成新率。

1.2国产钻探机械装备是主力装备

1.2.1我国钻探装备品种多、市场需求大

国产钻探机械装备仍然是广大地勘施工单位的主力装备，千米以下国产钻机拥有率约为94％。

1.2.2目前钻探机械机台设备配套现状

孔深

设备

300－500米

600－1000米

1200－2000米

钻机

XY－2、XY－2B

XY－4、XU－1000、XY－42

XY－5、XY－6B、HXY－6B

泥浆泵

BW－150、BW－160／10

BW－250

BW－320、BW－300／10

钻塔

SGX－13

SGX－17、SG－18

SGZ－23

动力配备

电动机、发电机组+电动机、柴油机

1.2.3除传统的钻机、钻具、仪器承担了大量施工任务外，为满足地质勘查市场新的需求，深度更深、自动化程度更高、能力更强的一系列新型号钻探机械设备研制成功并投入市场，比如XY-6B、HXY-8B等机械传动岩心钻机，满足了大深度岩心钻探施工要求；HCD-5、XD-5、HYDX-8B等全液压岩心钻机在中深孔岩心钻探施工中效率高、劳动强度低、安装搬运简便，部分替代进口。

1.2.4金刚石绳索取心钻探工艺在我国已经得到普遍应用，除深孔钻探钻杆存在可靠性问题外，应用效果良好；液动锤钻进或液动锤+绳索取心钻进工艺在一些省局开始应用，但还没有得到大面积推广；许多地勘单位有使用定向钻进工艺的迫切愿望，但由于缺少相关技术人员和器具，成熟应用这项技术的单位寥寥无几；一些单位正在探索应用空气反循环等高效、节水钻探工艺。

1.3我国岩心钻探设备与国外产品的差距

总体水平来讲，与国外先进水平相比，我国在岩心钻机的制造和应用上的差距还较大，主要表现在以下几个方面：

1.3.1在常规岩心钻机方面，国际上已普遍采用全液压动力头式钻机，传统的立轴式钻机目前在发达国家已很少制造和应用。而我国目前主要仍采用立轴式岩心钻机，特别作为主力设备使用的是20世纪60和70年代研制的xY系列钻机，不能很好地满足绳索取心钻进工艺和斜孔钻进的要求，通用性和标准化程度较差。20世纪90年代研制的带自动倒杆功能的CD-2、CD-3型钻机，仍属于立轴式钻机，而且研发成果未得到有效转化

1.3.2至今我国尚没有专门研制的轻型易拆、用直升飞机搬迁和拆装的岩心钻探设备及轻质钻具，也未运用直升飞机钻场搬迁技术于难进入地区。国外流行的全液压动力头式岩心钻机研制和应用仍处于起步阶段，适用于多工艺的多功能钻机还处于空白，难以满足金刚石钻进、冲击回转、定向钻进、反循环连续取样（芯）等多种钻进工艺发展的需要

1.3.3目前，我国尚无自行研制的计算机控制，机、电、液一体化操作，具有优越性能和高生产效率的自动化钻机，也未在生产实践中应用钻机的标准化、系列化、通用化程度不高，产品系列不完善，装载型式落后，缺乏国外拼装式（模块）设计的先进钻机。钻机的控制系统、运行和工况的监测系统落后、钻进参数监测仪表也不够完善。

2.钻探机械设备技术创新

2.1研发深孔全液压动力头岩心钻机及配套设备

解决我国深部矿产勘查中的关键钻探设备问题，形成具有我国自主知识产权的、先进的深孔全液压动力头岩心钻探装备系列，缩小我国岩心钻机与国际先进水平的差距，实现我国岩心钻探技术的跨越式发展。目前，许多国家已经普遍将这种第三代岩心钻机运用于深层矿产勘查，深孔可达3000m，钻进效率高。而我国现在广泛运用的地质岩心钻机还是第二代，即液压立轴式岩心钻机，且少有改良，明显落后于时代。如广西地矿局在某矿区先是运用国产立轴式钻机，小时钻探进尺仅1m左右，这类钻机钻进效率低下，后来采用国外进口的全液压动力头钻机，在同样条件下小时进尺则达3m多，钻进效率提高了3倍。目前，欧美一些发达国家在这类机型的研制开发及应用上明显领先于我们，我国今后一段时期地质勘查任务相当繁重，应当加快研究、开发自动化岩心钻机的步伐。

2.2研发并大力推广应用最新钻探技术

各种钻探新技术的研究及推广运用在全国各地很不均衡。这其中有这样或那样的原因，笔者认为，不管是企事业内部还是外部都需要产、学、研三者“结合”且需常“结合”，各方通力合作，创新运用已有钻探技术于生产实践当中，密切跟踪及掌握最新钻探技术及工艺，研究钻探施工过程中的难题和困境有了成果再反哺生产实践，研发和应用两手抓两手都要硬，以适应新形势下在深层找矿时对钻探技术的相应要求。

近年来，我国不断加大钻探机械装备技术的研发力度，成果显著，有10几个单位研制的适用于N系列钻具的中深孔全液压钻机投入市场；有多家单位研制2000米左右的深孔全液压岩心钻机投入施工；钻深超过3000米的资源钻机也投入生产。钻具、钻杆方面，新型绳索取心钻具、螺杆马达、液动冲击器、适用于水文水井钻探GQ127／GQ108贯通冲击器、φ59mm小口径牙轮钻头等钻探工具等得到了应用。适用于深孔岩心钻探N系列、H系列的新型绳索钻杆的研制取得了进展，其中深孔N系列钻杆已在2000米深孔钻探中成功应用，整体连续调质处理生产线生产的有着较高综合机械性能的HQ钻杆取得了良好的试验数据。液压驱动以及更加适用于小口径岩心钻探的BW160／10型泥浆泵以其良好的性能价格比得到了用户好评，被视为BW150型泵的更新换代产品。

2.3培养高素质钻探技术人员及先进钻探设备的推广应用

目前，我国许多地质钻探技术人员和工人缺乏施工操作经验，不少人甚至对过去常规的钻探操作，如金刚石钻进与绳索取心技术都不会或掌握不好，也少有深孔钻探技术经验，其工作难度可想而知。如广西地矿局曾在桂北2个大型铅锌矿实施了2个750m的钻孔，当钻探超过300m地质结构变繁杂技术操作难度加大时，年轻的钻工技术过不了关，只能请退休的老机班长来。试想一下，一个连常规的钻探技术和设备都不能掌握的技术人员又怎能指望他去运用先进的钻探装备呢？新型的地质装备技术含量高、价格昂贵，必须培养具有相应文化素质和实际工作经验的技术人员和工人来掌握使用。

3.结束语

为加强地质工作，实现钻探机械设备的现代化工作的要求，必须研发及应用当代最先进的钻探技术与装备，尽早使设备更新换代。采用最新的钻探技术及工艺方法，提升矿产勘查的技术水平和经济效益。