如何通过设计提高钻探机械的可靠性

如何通过设计提高钻探机械的可靠性
李钦元
（福建省核工业二九五大队，福建　龙岩　３６４０００）
摘 要：对于地质方面的勘探来讲勘探机械尤其是钻探机械尤其是在进行地质勘探的过程中其外部环境同时外部环境会在工作开展的过程中出现一定程度的变化，从而导致出现无法预测的情况出现，因此需要对钻探机械进行设计的阶段应当注重考虑器械的可靠程度。

以先进的科学技术进行对钻探机械设计，对钻探机械容易出现故障之处进行预先的规避，进而使得钻探工作的效率得到大幅度的提高，同时能够对勘探工程的成本进行有效的控制。

本篇文章进行了通过设计对钻探机械的可靠性的提升展开探究。

关键词：钻探机械；故障；可靠性
中图分类号：Ｐ６３４．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１０－０２４１－２
How to improve the reliability of drilling machinery through design
LI Qin-yuan
（Ｆｕｊｉａｎ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　２９５　ｂｒｉｇａｄｅ，Ｌｏｎｇｙａｎ　３６４０００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｆｏｒ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ，　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｗｉｌｌ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｏ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｅｘｔｅｎｔ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｗｏｒｋ，　ｗｈｉｃｈ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ　ｏｆ　ｕｎｐｒｅｄｉｃｔａｂｌｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，　ｓｏ　ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．　Ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｇｅ．　Ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂｙ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆａｕｌｔｓ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｒｅ　ａｖｏｉｄｅｄ　ｉｎ　ａｄｖａｎｃｅ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｗｏｒｋ　ｉｓ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃａｎ　ｂｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｈａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ．
Keywords:　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ；　ｆａｉｌｕｒｅ；　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
钻探机械属于我国经常使用的工程机械之一，钻探机械对于我国在地质方面的勘探有着直接性的影响，同时也将影响到我国国民经济。

对于钻探机械的安全系数来件对其造成影响的因素相对较多，从而造成了钻探机械在设计阶段有着一定程度的风险，以至于使得在进行钻探工作的阶段出现异常状况的出现导致该工程工作不能正常的进行。

因此提出了较为科学的办法经过对钻探设计的合理设计从而使得钻探机械的可靠性得到有效的提高。

1关于可靠性的概述
所谓的可靠性通常指的是产品在标准的时间还有环境下对以特定量的得任务的完成能力。

其中的标准时间通常指的是实际工作中的工作时间或者是行驶里程等，同时其环境通常指的是对工作的外部条件例如：温度、空间、地理位置。

再具体的工作过程中，将会面对各种各样的外部环境。

2关于钻探机械系统的构建
近些年来我国在地质领域得到了大幅度的提高，对于勘测技术也随之得到不断地创新以及应用，从而使得钻探机械快速的发展。

现阶段我国在钻探机械以不断地完成了计算机辅助设计以及制造，从而使得我国的钻探设备的设计水平得到深化的发展。

3关于钻探机械故障原因的分析
所谓的机械故障通常指的就是机械之中的其中的结构或者零部件的规格或者其性能出现异常情况的改变从而造成了机械不能够正常的运行。

经常出现的机械故障通常有：破断性故障、机械外部形态故障、机械受腐蚀摩擦引起的故障等。

从具体的实际工作中进行分析我们能够了解到故障发生频率较高的为破断性故障以及受腐蚀摩擦引起的故障，从而使得机械不能够正常有效的运行。

针对该方面的故障进行分析来讲，第一，有设计的视角进行分析，期初进行对建造材料选择上出现不符合科学标准，进行热处理还有规格出现误差，钻探机械在系统上的设计不符合标准从而使得此类故障的出现。

第二，从钻机机械的制造来讲，若是出现制造工艺或者安装上的不恰当的操作，也会引起机械故障的出现。

通常出现的情况有对部分零件进行制造的过程中对零件的表面的光滑程度与标准不相符，在进行工作阶段将会使得部分零件的尺寸提前进行缩小的变化，以此造成部分零件无法承担机械运转的压力，同样的因为零件的光滑程度未能达到足够的条件，在进行钻井机械的使用过程中引发大量的热量产生，因此使得钻机机械的系统出现整体性的故障。

第三，通过钻井机械的具体使用情况来讲，违反规定的操作忽略掉钻探机械的维护与保养也是引发故障出现的重要因素之一。

4钻探机械可靠性的设计方法
从宏观的角度进行来讲可以将机械的可靠性设计归为定性与定量两种类型。

关于钻探机械的定性来讲，关于钻探机械的可靠性设计的定性往往关注的是进行故障方面的提前预测探究，通过对使用对钻探机械专业性的方案从而实现机械产品提升其可靠性的程度。

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收稿时间：２０１８－０４
作者简介：李钦元，男，生于１９６３年，汉族，福建龙岩人，本科，工程师，研究方向：地质机械。

在资源勘探中，是应用最为广泛的一项技术，该技术的应用效果较为显著。

这一技术在相应的资源勘探当中应用，能够对岩心标本进行有效获取，还能够在一定程度上对我国资源勘探事业的未来发展起到一定推动作用。

这项技术的应用价值以及研究价值均相对广泛。

在实际应用过程中，要重视对钻进参数的挑选，主要有钻压、钻头钻速和冲洗液量等，对钻头钻速进行科学选择十分重要[2]。

在对冲洗液进行具体选择过程中，主要有无固相冲洗液以及低固相冲洗液两种，冲洗液不同，所适应的地层情况也有所不同。

报信机构对绳索取心钻探技术引用带来影响，该技术的主要工作原理是，在对水管进行具体安装过程中，要求水管的顶部带有压力表，同时还需结合压力读数，对孔内的作业情况进行有效控制。

一般情况下，水管压力上升到0.5mpa~1.0mpa，就证明内管的总成已经到位，这种情况下，需防止出现烧钻现象发生。

（2）连续反循环钻探技术的应用。

连续反循环岩心钻探技术是当前人们应用的一项较为先进的技术，该技术在我国还属于一种新兴事物。

这一技术在具体应用过程中，主要工作原理是，将液态或者气态循环介质压入到钻杆和套管之间，也可以压入到双臂钻杆内部，当等到钻杆的组中心孔中的时候，进行反复循环，同时介质在循环过程中，会产生相应的阻力，该阻力会作用在工具上，从而有效完成打孔和取样的操作。

与此同时，连续反复循环岩心钻探技术，可以和绳索取心技术之间进行结合应用，通过这种操作，可以在一定程度上提升油气资源的勘探效果。

（3）钻探技术在我国公益项目中的应用。

因为地质岩心钻探技术的应用效果十分显著，具备护心取心等优势，因此该项技术被广泛的应用在诸多环境研究项目和工艺项目当中。

在这些公益项目当中，地质岩心钻探技术的应用，主要是对自然环境进行考察。

对于地质岩心钻探技术而言，在相应工作中，取样品的应用率在97%以上。

相应科研人员对这一技术进行使用，将采集的样品带到实验室当中进行试验研究，能够对该地的笛子岩石运行情况作出科学合理的推算，这就促使地质灾害的预测以及预防工作得以实现，这种情况下，地质岩心钻探技术具有较高的应用价值。

4结语
当前，我国不同矿产资源需求量不断增加。

对此，对资源进行有效勘探十分重要。

因为地质岩心勘探技术能够促使新形势下的资源勘探工作得到满足，能够在一定程度上提供较为有力的支撑。

对此，相应技术研究人员需对该技术不断加大研究力度，从而提升该技术的应用效率，促使该技术得到不断完善。

[1] 田野,张海瑞.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用研究[J].低
碳世界,2016(12):110-111.
[2] 王磊.地质岩心钻探技术在资源勘探中的应用思考[J].黑龙江科技信
息,2016(11):49.
（上接241页）
对于产品的丰富多样因此对于机械可靠性设计方面其方案也存在一定程度的差异，对于钻探机械的设计办法存在着种类相对较多，针对钻探机械来讲因为受到钻探机械外部环境的严重影响能够使用的可靠性设计手段有：（1）预防性设计。

对于钻探机械工作的外部环境来讲相对较为复杂多样，因此为了有效的解决此种情况，提高钻探机械的可靠性。

针对属于串联系统的机械产品来讲，一旦出现某一环节出现异常将会导致整体的系统出现失效的情况出现。

（2）简化设计。

一般情况下，结构方面的简单化对于其应力方面便更为简单容易控制。

所以在进行钻探机械的设计来讲需要考虑到机械的功能的基础情况下，从而要求结构方面的简单化，因此能够使得钻探机械有着重要的影响。

（3）余度设计方法。

所谓的余度指的是机械设计上多余或重复的结构，对于钻探机械的余度的实际可以令钻探机械系统里的部分机构发生故障或者系统中出现失效的情况，从而确保钻探机械系统能够保持良好的运行状态。

对于钻探机械中的结构的设计尽管可以有效的提高整体的机械系统对于工作的可靠性，然而使得钻探机械的基本可靠性有一定程度的下降的情况出现。

（4）对于环境适应度的设计。

对钻探机械的环境适应程度的设计，再展开钻探机械的相关设计阶段应当考量钻探机械的使用周期里面遭遇的不停的环境因素的影响，通常情况下较为突出的是对机械产品的装配还有运输的阶段出现的冲撞情况以及在此过程中对于机械产品进行保存的干燥程度与空气湿度，在展开对钻探机械的使用过程中，其外部环境的气候条件还有地质方面的因素等影响。

从钻探机械的具体情况来讲，需要注重考量对机械工作状态的情况下所遭受的不同的恶劣的外部环境通常变现在土壤中的酸性物质的侵蚀以及外部环境的空间温度和潮湿程度，通过合理有效的设计从而使得钻探机械对外部环境的适应程度得到有效的提高。

5关于钻探机械可靠性设计的意义
对于钻探机械的可靠性设计对于钻探机械的具体使用情况存在着重要的意义所在。

首先对于钻探机械的工作环境来讲，相对较为复杂多变，对于钻探机械的使用情况有着重要的影响，极易造成钻探机械出现故障从而影响整体的钻探工作的进行。

其次在对钻探机械进行设计阶段成本问题需要着重考虑的一项重要指标，对于其成本的有效控制能够有效的推动我国在地质勘探方面的发展。

6结语
对于钻探机械来讲其工作的外部环境通常是较为复杂的，同时该类机械的应力变化也相对较为复杂。

所以通过设计有效的提高钻探机械的可靠性需要对其故障发生的原因进行科学合理的分析，并且对此类故障进行分析的前提下展开对其可靠性的设计。

[1] 周家泽.机械零件强度可靠性设计方法探讨[J].武汉工业学院学报，
2014.。