我国深孔钻探装备的发展与展望_朱江龙VIP专享VIP免费

２０１３年１２月地质装备我国深孔钻探装备的发展与展望朱江龙１，２，刘跃进１，潘飞１，黄洪波１（１．中国地质装备总公司，北京１００１０２；２．中国地质大学，北京１０００８３）摘要：作者在认真总结目前深部钻探存在的问题、系统分析深部钻探的特点以及对装备的要求的基础上，围绕钻探装备在目前深部钻探实践中的不适应性，提出了深孔钻探装备的发展思路，并简单介绍了交流变频电驱动岩心钻机的研究实验情况，对建立我国深部钻探装备体系具有一定的参考价值。关键词：深孔钻探；钻探装备；发展；展望中图分类号：Ｐ６３４．３１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－２８２Ｘ（２０１３）０６－０００９－０６收稿日期：２０１３－０９－０１作者简介：朱江龙（１９７４－），男，长春地质学院探矿工程专业毕业，中国地质大学钻井工程在读博士生，中国地质装备总公司副总工程师，教授级工程师，长期从事钻探设备开发工作，Ｔｅｌ：１３７０１０７３７２１，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｊｉａｎｇｌｏｎｇ＠ｃｇｅｇ．ｃｏｍ．ｃｎ。１概述“十一五”以来，为缓解我国经济社会持续发展与矿产资源供给的深层次矛盾，增强资源勘探对国家经济安全的保障能力，实现找矿重大突破，我国陆续实施了危机矿山接替资源找矿、攻深找盲和深部找矿等多项重大行动，找矿突破战略上升到国家战略层面，地质勘查工作开始由浅部地表找矿向深部找矿的重大转型，极大地推动了我国深部钻探工作的发展。据不完全统计，截止到２０１０年底，我国共完成２０００ｍ以深的小口径取心钻探生产孔３０余口，钻深记录２７０６．６８ｍ（安徽３１３队霍邱）。“十二五”以来，国家进一步加大了深部钻探的工作力度，深部钻探发展明显加速。截止到目前，２０００ｍ以深的小口径取心钻探生产孔预计在１００口左右，钻深深度超过３３００ｍ（山东三队莱州，目前尚未终孔）。同时，出于各类科学研究的需要，近几年国家及各部门相继启动了各类科学钻探项目计划，如地球深部探测计划、汶川地震断裂带科学钻探项目等，在全国部署了数十口深度超过２０００ｍ的科学钻探孔，对我国深孔钻探起到了重要的推动作用。深部找矿和科学钻探驱动我国深孔（特深孔）施工在数量上的快速发展和在深度上的不断拓深，有力推动了深部钻探理论和技术的发展，给深部钻探装备的发展带来了前所未有的机遇。但是，钻探深度的不断深入，对包括钻机、泥浆泵、孔口装置和钻杆钻具在内的钻探装备体系提出了更新更高的要求。因此，系统分析深部钻探的特点以及对装备的要求，梳理总结目前深部钻探装备的发展现状和存在的问题，研究解决途径，厘清发展思路，并在实践中不断验证，从而逐步建立适应深部钻探特点和要求的深部钻探装备综合体系，是我国钻探装备行业亟待解决的课题。２深孔钻探对设备提出新的要求按照《岩心钻探技术规程》的地质岩心钻孔深度分级标准，深度１０００～３０００ｍ为深孔，超过３０００ｍ为特深孔。适用于１０００～２０００ｍ钻孔深度的岩心钻探设备经过一段时间的发展，目前逐渐走向成熟。因此，本次集中研究钻深超过２０００ｍ、钻进工艺采用小口径绳索取心，同时兼备扩孔钻进和提钻取心能力的深孔施工特点及对装备的要求。钻深不断深入带来的直接结果是钻杆长度和重量的增加，空间和重量的变化到达一定规模后将产生质变，形成深孔钻探与中浅孔钻探不同的特点，在钻深能力、工艺适应性、钻探效率和经济性、操作控制以及劳动强度等方面对装备提出更高的要求。２．１钻深能力钻机方面，除考虑钻杆自重增加对钻深能力的影响外，深孔钻探孔身变形导致的孔壁与钻杆之间的摩擦力增加对钻机钻深能力的影响，相对于中浅孔来说更为显著，要求主机和配套高压泥浆泵具有更高的动力机功率和传动效率。从钻杆钻具来看，必须从强度和刚度等方面解决随深度增加导致的钻杆钻具自重不断增加的问题，同时钻杆接头的形式和强度也是需要重点考虑的因素。９朱江龙等：我国深孔钻探装备的发展与展望第１４卷第６期２．２工艺适应性相对于中浅孔钻探，深孔钻探大多采取多级孔身结构设计，这就要求设备回转系统具备较为宽泛的扭矩和转速范围，同时满足...