龍德康

摘要:近些年來,伴隨著鉆井設備和技術(shù)的發(fā)展,我國地質(zhì)勘探作為主要行業(yè)建設急劇增加,也為地質(zhì)勘探設備的發(fā)展提供了相應的機會。鉆井設備的發(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)了先進的科學技術(shù)與先進的鉆井設備一直是密切互補的。在本文中，我們就國內(nèi)鉆井設備的問題展開了相應的討論以及分析,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。

關鍵詞:巖心鉆探設備；現(xiàn)狀；問題；發(fā)展

1.縱觀我國的鉆井設備的發(fā)展

我國鉆探設備從縱向來看，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)展鉆探設備，從人力驅(qū)動的鉆探設備一步步發(fā)展到了半機械化的鉆探設備；利用有巨大進步的液壓傳動技術(shù)，我國的鉆探設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備的發(fā)展

第一代鉆機的主要部件由鉆探設備的動力驅(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)代鉆探設備中增設了一個控制系統(tǒng)。隨著歷史的進步和科學技術(shù)的發(fā)展應用，這些鉆機設備的部件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由粗糙到精巧，技術(shù)由簡單到復雜，性能也是不斷完善。同我國早期狀態(tài)相比，雖然有些設備的部件都已經(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)代科學技術(shù)的快速發(fā)展應用，我國鉆探設備也不斷的在革新和完善，尤其是后期產(chǎn)生的鉆探設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,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合超硬材料鉆孔時代的時代。

3.2我國巖心鉆機設備的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)礦產(chǎn)勘查始于19世紀末和20世紀初,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備。1950年代初,從蘇聯(lián)引入新中國的并不是先進的鉆井設備,并開始模仿。1960年代設計他們自己的設備。從那以后,引進世界上先進的鉆井設備(主要為原型),和設計自己的開發(fā)目的和不同類型的鉆井設備,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,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.巖心鉆探設備常見的一些問題

4.1安全風險突出

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。液壓挖掘平臺建設外部條件較少,機械設備閑置相當嚴重。

4.3設備更新緩慢

目前設備替換過程面臨尷尬。制造商想要出售設備。新設備的利潤的進一步發(fā)展,使用單位也要更新設備,但是他們不能得到很多錢來更新設備,在剛剛結(jié)束的一輪設備升級、設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)鉆探設備折舊率不能迅速解決,因此嚴格限制使用更新率制約了先進的鉆井設備的更新速度。它也抑制了新產(chǎn)品開發(fā)的設計計劃,或者至少減緩設備的更換周期。

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)的實應性，大大提高了生產(chǎn)效率。

5.國內(nèi)鉆井設備預期的增長前景

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),我們需要對鉆探設備的發(fā)展前景做一些預測并提出計劃策略才能夠在鉆井設備上處于領先地位。例如:鉆井設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備的發(fā)展進行了重要的考慮，主要關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)和設備，及時更換設備，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。

7.參考文獻：

[1]葉桂明 徐毅青 輕型鉆機在西部山區(qū)深厚覆蓋層水電勘探中的應用 [期刊論文] 《探礦工程-巖土鉆掘工程》 ISTIC -2011年3期

[2]于磊 趙大軍 孫友宏 漠河凍土地區(qū)天然氣水合物鉆探施工技術(shù) [期刊論文]探礦工程-巖土鉆掘工程 -2011年6期

[3]馬秀春 黑龍江黑河爭光巖金礦區(qū)斜孔巖心鉆探技術(shù) [期刊論文] 《探礦工程巖土鉆掘工程》 -2007年12期

[4]包根源 關于巖心鉆探施工隊伍建設的一些想法 [期刊論文] 《探礦工程-巖土鉆掘工程 -2005年10期

[5]宮述林 趙光貞 鉀鹽礦床鉆探工藝技術(shù) [期刊論文] 《探礦工程-巖土鉆掘工程 -2011年7期

[6]張聯(lián)庫 劉彥仁 傅彩霞 CZP-Ⅲ型車載鉆探平臺的研發(fā) [會議論文] 2007 - 第十四屆全國探礦工程(巖土鉆掘工程)學術(shù)研討會