工程勘探钻机和钻具的升级

摘要：勘探事业的不断发展，钻机和钻具在施工中是必不可少的工具，随着勘探施工不断走入越来越深的矿床和深远地区，对于钻机的要求也就越来越高。

关键词：工程勘探；钻机；钻具；升级

Abstract: the development of the cause of the exploration, the drill and drilling tools in construction is an indispensable tool, along with the exploration into deeper and deeper construction constantly deposits and far-reaching areas, for the requirements of the drilling rig also more and more high.

Keywords: engineering exploration; drill rig; Drilling tools; upgrade

中图分类号：U442.2 文献标识码：A 文章编号：

【正文】：本文根据美国宝长年公司和瑞典阿特拉斯ㆍ科普柯公司在加拿大勘探开发者协会上展出的最新产品作为参考，逐步探讨钻具钻机需要的升级。

一、地表取心钻机

美国宝长年公司在加拿大勘探开发者协会上推出的最新研制的SC11飞运式轻便钻机。在国内的钻具钻机的升级过程中，我们应该参考SC11钻机的主要特点进行全面的升级。

(一) 性能优越

SC11钻机采用LM 地下钻机技术和力士乐M4液压阀使钻杆的处理更加容易；1800mm 的进行程和132kN 的提升能力保证了较大的钻深能力；回转动力头采用空心主轴和4 档转速；充氮卡盘的夹持力达222kN；钻杆夹持器采用弹簧关、液压开模式, 故障少。

(二) 动力强大

该钻机集成了宝长年公司许多成熟的地表和地下钻机的优点，是同类钻机中唯一可以采用PQ大直径钻杆钻进的飞运钻机，使用NQ 钻杆的钻进深度可达1500m。

(三) 结构轻便

钻机设计轻便，模块设计是由9个或11个易于管理的飞运模块组成，最重模块的重量为680kg；起吊点易于识别，并且布置在使载荷平衡的位置上；快速连接接头可保证钻机的安装和拆卸迅速、可靠。

(四) 安全可靠

钻机配备自动故障防护功能的充氮卡盘和LM系列钻杆处理装置，可大大减少人工钻杆处理工作量，并且在不能保证安全操作时其激光系统可自动使钻机停机；控制模块使用提起换档的操作杆，可防止意外启动。此外, 高压软管均使用防爆套管保护。

二、Excore 系列金刚石取心钻头

勘探钻工的生活取决于钻探设备的效率，岩心的多少决定了钻探公司的收入和钻工的报酬。这就是为什么钻工要寻找钻进速度快、使用寿命长的金刚石钻头的原因。为了不在技术上被竞争对手超过，瑞典阿特拉斯ㆍ科普柯公司在PDAC 上也推出了新的金刚石取心钻头系列——Excore。

但是在钻进岩层时，往往要求钻工增加钻压以提高钻进速度，这就要求选择合适的钻头型式，以适应所钻进的地层。Excore 系列钻头可使钻工在任何地层条件下使钻进速度和钻压最佳化，因而可获得最佳的钻进效果。因为每个钻头所适用的地层较广，对给定的钻进工地所需要库存的钻头类型较少, 也简化了钻头的选择。选择Excore钻头的几个特点：

(一) 使用寿命长

试验表明, 在大多数地层条件下, Excore钻头的使用寿命均有了较大提高，因而起下钻杆的次数少，节省了大量起下钻杆的时间。在极端条件下，其使用寿命是以前所用钻头的5-6 倍。

(二) 钻进效率高

由于在钻头的切削功能上有了较强的改进， Excore钻头在施工时的钻进速度比普通的钻头速度可以提高80%，而且可在较低的钻压下进行钻进，即使是在极硬的岩层。

(三) 使用范围广

对于直孔的施工选择钻压低的钻具, 这样对于岩心的采取率高, 同时也减少了钻杆柱的磨损。在之后要钻进岩层时，就需要加强钻机的钻进速度，这就需要选择各种适应不同岩层的钻头，但是Excore系列就不需要经常更换钻头以适应地层的变化，既简化了钻头的选择，也提高了钻进效率。

三、我国工程勘探钻具的升级

（一）在恶劣环境下地表勘探作业

针对美国的SC11钻机的施工作业，我国的钻具还没有达到在恶劣环境下可以按照正常模式施工，所以在此条件下我们需要，针对钻机地表的钻进深度至少在1200-1500米，这样才可以有效的在比较难以进入的施工地区和钻进场地受到环境限制的地表勘探作业。

（二）钻机有较强的适应力和动力

在钻机的的升级中需要将钻机的适应力进一步加强，而且可以方便的组装运输，针对不同的环境可以使用多种形式进行施工作业。例如：气温比较寒冷的地区，由于结构紧凑, 因此可在钻棚内进行钻探作业。

由于施工地区不同，地表结构不同，所以对于地质较强硬的地域就需要钻机的动能功率要大。

（三）钻机的安全性能要强

对于场地施工，工作人员的安全需要拜访在第一位，所以对于钻机的设计上方便连接组装和拆卸，可以安全的输送钻杆，我们可以再钻杆处理装置配备有接近传感器, 以保护在附近的操作人员免受钻杆落下时的伤害。

（四）钻头的强度加固和速度升级

钻头的升级方面，我们可以借鉴Excore钻头。其主要目的是提高钻进速度。在复杂的破碎地层钻进时, 钻孔易于偏斜, 岩心的采取率低, 钻工通常需要决定是减少钻头压力,还是保持钻进速度。钻压低易于钻直孔, 而且岩心的采取率高, 同时还可以减少钻杆柱的磨损。

【总结】：综上所言，在钻具钻机的升级中除借鉴外国钻具的技术，同时也要加强我国本身钻具实际的勘探作用，也就是对于我国的勘探施工具体环境的了解，有针对性和有目的的加以升级，这样对于我国的勘探业有着飞跃式的发展前景。

参考文献：

[1] 郭孟林. 金刚石绳索取心技术在探矿中的应用[J]. 中国科技信息. 2009(13).

[2] 潘永平,杨一华. 如何合理的使用金刚石钻头[J]. 内蒙古煤炭经济. 2010(02).

[3] 黄志文. 大型旋挖钻机设计中几个问题的讨论[J]. 建筑机械. 2010(15).

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。