地质岩心钻探装备浅谈(2)

我国全液压动力头钻机的发展却较为缓慢，液压元器件质量的不过关在我国全液压动力头钻机的发展初期是一致命因素，长期制约了国内在这一领域的进步。近年来，随着国家装备制造业的长足发展及地质大调查项目的深入开展，国内一些钻探装备制造企业看到这一契机，借鉴参考了基层地勘施工单位前期引进的国外全液压动力头钻机，进口关键液压零部件，利用国内发展较成熟的液压元器件及技术生产出新型实用的全液压动力头钻机，并很快应用于实际地质岩心钻探施工，由此引发的国内全液压动力头钻机研制高潮及大规模应用在共和国的历史上是绝无仅有的。很短的时间内国内地质岩心钻探市场便涌现了诸如北京天和众邦勘探技术有限公司的YDX-3、YDX-4、CSD1800、CSD3000，山东省地质探矿机械厂的XD-3、XD-4、XD-5、XD-6,连云港黄海机械股份有限公司HYDX-4、HYDX-5、HYDX-6、HCR-8,张家口中地装备探矿工程机械有限公司的HCDU-5、HCDU-6、HCDF-6等十多厂家多种型号全液压动力头钻机。

2.深孔岩心钻探施工特点及施工装备现状

2.1深孔岩心钻探施工特点

(1)深孔岩心钻探与浅孔不同，施工周期长，孔壁稳定性差。在裸眼钻进中，开孔的一段时间内，裸露地层在泥浆护壁的作用下孔壁是相对稳定的，随着钻进的延续，孔壁裸露时间长，长时间的泥浆失水使孔壁岩层吸水膨胀，孔壁失稳;并且，深孔岩心钻探，取心和起下钻具时间剧增，因受长时间升降钻具引起的抽吸和压力激动作用，导致孔壁稳定性更差，极易发生塌孔、掉块，甚至出现埋钻和卡钻等孔内事故。

(2)随着钻孔的延深，钻具重量、升降钻具次数和时间的增加，都加剧了孔壁拉槽现象的发生。同时，孔内不可预见性增加，复杂地层钻进的风险几率大幅提高，如出现地层破碎、孔内漏水、坍塌等，迫使进行复杂地层的护壁堵漏，甚至采取多次扩孔、下入多级孔内套管。

(3)无岩心钻进工作量增加。深部找矿勘探的目的层多在深部，一般设计为全取心孔段，上部第四系复盖层和非含矿地层因地质情况已经基本查明多为无心钻进，所以，对于深部勘探钻孔将大量增加无心钻进工作量。

2.2深孔地质岩心钻探装备现状

(1)我国地质岩心钻探装备目前处在大力发展的黄金期。地质岩心钻机生产厂家众多，品种繁多，型号不一。各个厂家不遗余力推陈出现，市场上形成百舸争流的局面。总体上主要以立轴式岩心钻机与全液压动力头钻机并存，立轴式岩心钻机大存量，经济适用，在相当一定时期仍然是我国地质岩心钻探的主力军。全液压动力头钻机引领着地质岩心钻探设备发展方向，在国内方兴未艾，势头正盛，

(2)深孔岩心钻探对钻具提出更高要求。深孔岩心钻探不仅对驱动钻具的钻探设备提出施工能力的更高要求，更深层次体现在钻具上，例如目前国内普遍采用的75系列绳索取心钻具，有新、老地标，冶标普通标准，这是原地质部、冶金部制定的部颁标准，施工能力800米以浅，几十年前的老标准已远远不能满足当今两千米甚至更深孔深的要求，一方面国家在这一领域无标准可循，而另一方面钻具生产厂家都想在这一领域分一杯羹，纷纷自我制定各自的厂标，生产整体加厚的、两端敦粗的、整体调质的、自联式的深孔钻杆钻具，钻杆接手连接锥度有1：22的，有1：28的，有1：30的，牙高有0.75mm,1mm,1.25mm等不同规格样式，公说公有理，婆说婆有理，深孔钻具这一\"战国时代\"短期内解决了国内急需的深孔岩心钻探\"利器\"，但其弊端显而易见，亟待解决。

与深孔钻杆配套的取心钻具应用情况和钻杆面临同样的问题：与跨国公司在全世界范围内广泛采用的B、N、H、PQ系列不能相提并论，与中国的矿业大国极不相符，无论是结构特性、地层适应性、岩心采取率、还是加工精度、基础材料质量、通用性能都差距巨大。

地质岩心钻探钻具中的\"金刚钻\"金刚石钻头，是钻探施工中消耗最大的，也是地质钻探中至关重要的\"利器\"，尤其在深孔钻孔施工中，如何减少提钻次数，提高单个金刚石钻头寿命，减少孔内扰动和减少辅助时间，是研制、生产金刚石钻头的努力方向，但由于市场竞争惨烈，竞相压价，生产厂家受成本所限，钻头的钻进效率和使用寿命大打折扣，甚至不如以前水平。

2.3争论

随着近十数年新一轮地质大调查项目的开展及攻深找盲战略的纵深推进，钻探施工单位面对繁重的地质钻探施工任务、业主对施工进度的苛求以及自身对降低钻探施工成本、提高钻孔质量与钻探效率，对岩心钻探装备的更新、升级及合理配置比以往任何时候都更加迫切。

基层钻探施工单位首先想到的是引进国外岩心钻探施工装备，但昂贵的整机造价及不菲的后期使用费用使基层地勘单位左右为难，较高的成本投入与收益不成比例，钻探施工单位极度困惑。

国内岩心钻探装备制造企业敏锐地看到了这一巨大商机，一方面借鉴参考、仿研制液压动力头式岩心钻机，另一方面加快推出传统的立轴式岩心钻机的后续深孔机型。

随着多路并举而来的钻探装备的广泛实际应用，特别是在施工较深、复杂地层情况下的钻孔过程中，在以下主要方面存在较大争论：

(1) 驱动方式方面

在动力头钻机问世之前，驱动方式的争论集中在立轴式岩心钻机和转盘式石油钻机之间，目前，转盘式石油钻机逐步被顶驱式石油钻机所取代。立轴式岩心钻机在国外已完全被全液压动力头钻机所取代。国内全液压动力头钻机的发展极其缓慢，只是近几年加快了脚步，但与国外水平仍差距巨大，其施工可靠性、适应性、经济性仍是重要制约因素。

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