地质岩心钻探装备浅谈

摘要:本文简单的回顾了我国地质岩心钻探技术的发展历程，并介绍了我国和国际上的地质岩心钻探装备技术的发展现状。同时还对深孔地质岩心钻探装备技术的特点进行了分析，在此基础上针对我国的地质岩心钻探装备技术的发展工作提出了几点建议。

关键词:地质岩心钻探装备 钻机 钻探工艺

引言:

矿产资源勘探生产需求是促进地质钻探装备及技术进步的原动力，相关基础工业技术的发展是促进钻探装备技术进步的保证条件。而在所有钻探技术服务门类当中，地质岩心钻探工作量占了较大部分，对钻探装备技术的发展贡献也最大。在《国务院关于加强地质工作的决定》提出的地质工作主要任务中，\"突出能源矿产勘查\"和\"加强非能源重要矿产勘查\"是两项首要任务，国家给予了大力的支持。而作为唯一能从地下取出实物岩矿样品的勘探技术方法，一直以来，人们从没有停止过钻探装备技术的研究。随着我国资源战略攻深找盲的不断推进，固体矿产勘探和开采深度逐步加大，对地质岩心钻探设备、机具、技术提出了更高要求，需要我们不断在实践中探索、研究。本文就地质钻探装备技术的发展历程、目前水平、在实际勘探中的应用等多个方面对地质岩心钻探装备技术进行了综合探讨。

1. 地质岩心钻探技术的发展状况

18世纪中叶出现人力驱动的岩心钻机和天然金刚石钻头至今的100多年中，岩心钻机由早期的机械传动手把给进到机械传动液压给进立轴钻机发展到今天的全液压动力头钻机以及自动化、智能化地质岩心钻机。与此同时，孔底动力钻具(潜孔锤、螺杆钻、涡轮钻、孔底电钻等)也从发明到发展，至今已具有一定水平。从1862年天然金刚石用于制造金刚石钻头岩心钻探方法问世;1899年发明了铁砂(钢粒)钻进;1916年硬质合金开始用于钻探;1954年世界第一颗人造金刚石制造成功并用于制造金刚石钻头;人类经历了天然金刚石表镶钻头钻

探时代，铁砂、钢粒和硬质合金钻探时代，人造金刚石孕镶钻头钻探时代至今到了人造复合超硬材料钻探时代。20世纪末至21世纪初，地质岩心钻探技术又有了新的发展。

1.1立轴岩心钻机

我国地质岩心钻机早期完全引进国外产品，数量极少，地质钻探施工能力有限。建国后国家为适应钻探工作需要，从苏联、瑞典等国家引进了一批岩心钻机，并专门组织力量进行仿制，逐步自行研制了以地质系统XY系列为主的立轴式地质岩心钻机，其他还有煤炭工业部的TK系列，冶金工业部的YL系列，核工业部的HXY系列为辅助，从XY-1,XY-2,XY-3,XY-4,XY-5直至XY-6,XY-8,XY-9等不同型号，直到现在仍然是我国地质岩心钻探的主力军。

本世纪以前，国内立轴式岩心钻机主要以千米以浅为主，代表机型有XY-2、XY-4、XB1000等机种及雷同或衍生型号如XY-42、XY-44、JU-1000、XU-1000、等。近十数年随着新一轮地质大调查项目及攻深找盲战略的纵深推进，钻探装备制造企业在成熟的XY系列钻机基础上，放大钻机部分零部件，利用汽车工业成熟理念及产品，在较短的时间内推出了XY-6、XY-6 B、XY-8、XY-9等钻深为1500-3000米的深孔立轴式岩心钻机。

1.2多功能钻机

随着复合钻探技术(即金刚石岩心钻探、空气反循环连续取样钻探、空气潜孔锤取样钻探在一个钻孔中使用的钻进工艺)的普遍应用，适用于该复合钻进工艺的多功能钻机得到快速发展。加拿大国际钻探设备公司的CSR系列钻机，主要用于300—1000m孔深进行反循环中心取样(CSR)作业，在美国、加拿大广泛用于金、铀和铁等地质矿产勘查。美国萨姆公司的T系列钻机，用于水井和煤层气井;英格索兰公司的RD系列钻机，用于水文水井钻探;美国长年公司的HD-600型钻机用于油气、地热和矿产勘探。钻深能力从1000m至3000m不等.澳大利亚U.D.R公司的Universal5000型深尺全液压动力头式钻机，当用CHD101绳索取心钻进时为3100m。此类钻机大多整机体积大且笨重，为深孔重型钻机。国内这一领域刚处于起步阶段，因不是本文论述重点，这里不再累述。

1.3全液压动力头式钻机

随着液压技术的发展，瑞典阿特拉斯公司率先将这一技术应用到岩心钻机上，开创了岩心钻机新时代。随着液压驱动及控制技术的逐步完善，液压元件质量的不断提高，及全液压动力头式岩心钻机所独有的特点，在国外地质岩心钻机市场格外受到青睐。目前在发达国家，已几乎看不到立轴式岩心钻机的影子，立轴式岩心钻机已完全被美国宝长年、瑞典阿特拉斯、山特维克等跨国大企业的全液压动力头钻机所取代。

全液压动力头钻机引领着地质岩心钻探设备发展方向，自动化钻机达到实用化程度。例如阿特拉斯·科普柯公司的全液压岩心钻机已经形成完整系列。CS系列全液压钻机，P4、P6、U6、CS10、CS14、CS3001、CS4001钻深能力从浅至深，具有长行程给进、无级调速、自动拧卸钻杆、钻压监测等自动化程度高、配套器具齐全、生产效率高等优点。其中浅孔钻机分解性强、分解后的部件比较轻，适合难进人地区使用。轻便型钻机可用直升机吊运，拆开后的部件不超过25kg，若干部件用轻合金制作，总体重量轻。其设计为模块化、全液压、轻便、多功能，代表了最新的发展潮流。其它代表产品还有宝长年LF70、LF90、LF230，山特维克DE740、DE840、DE880等型号。

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