我国水井钻探装备的发展及应用..doc

我国水井钻探装备的发展及应用 许刘万，王艳丽 （中国地质科学院勘探技术研究所，河北 廊坊 065000） 摘 要：随着我国经济建设的进一步发展，水井钻机研制也呈快速发展的趋势，通过引进消化吸收国外先进的钻探设备与工艺，推动了我国水井钻机设备制造业水平的提高，缩短了与世界先进水平的差距。本文结合我国实情，全面论述了水井钻机的分类和使用特点、钻探新技术的推广应用，并对我国水井钻机发展进行了综合分析，提出了一些看法和设想供参考。 关键词：水井钻机；钻探工艺；发展应用 1 引言 新中国成立以来，经过地质机械工作者的艰苦创业，我国水井钻机制造业从无到有，从小到大，取得了巨大的成就与发展。所谓水文水井钻机，就是能满足探采结合获取评价水文地质状况的资料，同时可达到设计与建设供水井的要求。适应这一需要的钻机,应具备两方面的能力：既能钻进、采取岩心或岩样；又能钻大直径钻孔和进行成井作业。近年来,水井钻机在结构和性能方面都因其特定条件和要求,出现了钻机类型多样化和一台钻机多功能的特性。将全部设备组装在汽车或拖车上的水井钻机,便于自行或整体拖运的装载方式已成为新的潮流。从水井钻机行业市场情况、技术现状、发展前景看，国家政策环境、社会发展环境对水井钻机行业的推动和影响，市场需求供给等，都起到了决定性的作用。如国内抗旱打井、涉外打井以及其它领域需求，加大了企业在水井钻机行业的竞争格局。水井钻机研制属于多目标决策问题，科学合理的设计制造，更好地认识行业的历史和过去，做好现在和当前的各项工作，掌握技术前沿和发展趋势，使水井钻机研制水平得到整体提升。 2 钻机类型 由于水井钻机型式多样化，应用领域不断扩大，除能有效地进行作业、满足负载、驱动方式较为理想外，如何最有效的完成设计孔深是关键。对钻凿水井而言, 孔深达到后只是完成了任务的一方面，而最重要的任务是成井工艺。通过长期的生产实践和科学研究，在钻机制造业中水井钻机已成为一个专门的部类。按水井成井方法的不同，水井钻机主要分为两类，即钢丝绳冲击式及回转式。 2．1冲击式 此种钻机是利用钻具本身的重量垂直往复运动冲击地层。结构性能简单,无冲洗液循环系统,岩屑排除与钻机本身无法同步，使得钻效特别低。作业时,电动机通过传动装置驱动冲击机构，带动钢丝绳使钻具作上下往复运动。向下运动时靠钻具本身重量使钻头切入并破碎岩层，向上运动则靠钢丝绳的牵引。冲击一段时间后，司钻人员凭经验再下抽砂筒将岩屑清出地面，也可用钻头与抽砂筒合成一体的钻具，使破碎岩层与清除岩屑同时进行，岩屑直接进入抽筒，存满后提升钻具，将岩屑倒出。这种钻机因结构简单、造价低廉，目前主要用在卵砾石层作业。该钻机属于发展最为古老的一种机型。施工效率低、出水量差，在钻井技术迅速发展的新形势下，这类钻机的应用范围越来越小。但在此基础上山东济南探矿机械厂所搞的冲击反循环钻机，因其在卵砾石地层和坚硬基岩地层钻进，效率明显提高，这一完善创新成果得到了大家的认可，现在桩基工程中应用较多。两种冲击钻机见图1、图2.。 2．2 回转式钻机 依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。如：转盘式钻机，全液压动力头式钻机等。简单的回转式钻机只有钻进装置，结构完善的回转式钻机则有钻进装置和循环洗井装置两部分组成。通常这类钻机可采用多种钻进工艺。全液压动力头式由液压马达通过减速器驱动，并以沿塔架上下移动的动力头代替转盘式钻机上的转盘和水龙头，驱动钻杆和钻头旋转切削岩层。其特点是钻进速度快，钻具的装卸和下井管较为简便，接长钻杆时无需提升钻具，减少了卷扬机、提升滑车、转盘、水龙头、方钻杆等一系列部件。目前地下水开发活动加剧，水井钻进工艺迅猛发展，在当代各类钻机中回转式水井钻机已成为发展变化较快的一类机型。从满足水井钻进工艺技术要求来讲，顶驱型特别是全液压顶驱型水井钻机已成为当前发展的方向。根据行走方式和回转方式的不同有如下分类： （1）散装式转盘钻机 图3 SPJ-300散装转盘钻机 图4 SPS-600散装转盘钻机 图5 RPS-3200地热钻机 （2）履带式全液压动力头水井钻机 图6 DL-700型履带式全液压水井钻机 图7 国产履带式全液压水井钻机 （3）拖车式水井钻机 图8 SPJC-400D型半挂式转盘水井钻机 图9 S600型拖挂式转盘水井钻机 (4) 自走式水井钻机 图10 QZ-200型自走式泵吸反循环转盘水井钻机 (5)车装式转盘钻机 图11 天探SPC-600水井钻机 图12