钻探设备概论讲义PPT课件

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3、按结构特征分类 回转式钻机按照回转器的类
型划分为： （1）立轴式钻机 （2）转盘式钻机 （3）移动回转式钻机（动力头式）
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设备如何满足工艺要求？
钻探设备必须满足不同钻进工艺方法，但随着工艺 方法的变化，钻探设备通常只是就设备的某一部分进行 改造即可满足新工法的要求，而考虑到工艺方法的多样 性，钻探设备的多功能/多用途已经越来越成为新型钻机 设计时所重点考虑的技术关键。
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早期钻探设备集锦
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我国早期岩心钻机状况
我国解放初期，为解决地勘工作急需，曾 经引进一批这类钻机，随后又大量仿制，其代 表 型 号 XB-300 、 XB-500 及 XB-1000A 等 。 这 类钻机的主要特点是：
结构简单，制造容易，成本低；
坚固耐用，易于掌握，解体性好，拆装、搬运 方便；
机构笨重，机械化程度低，劳动强度大，操作 分散，安全性、可靠性差；
特性参数落后，且难以准确控制，钻进效率低。
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第二个发展阶段
油压给进式钻机
随着合金钻进技术进一步成熟和发展，钻
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XU-1000立轴钻机
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油压给进立轴式钻机的特点
给进工序与部分辅助工序(松紧卡盘、 移动钻机、拧卸钻具等)实现了液压 控制；
性能较为先进，并且易于控制，因此 钻进效率高；
工作平稳，操作集中、灵便、安全， 劳动强度有所降低；
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一.钻机的分类 1、按用途分类
（2）工程钻机 （1）岩心钻机
（3）石油钻机
（4）水文水井钻机
（5）特种钻机
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一.钻机的分类 2、按钻进方法分
类 （1）冲击式钻机
（2）回转式钻机
（3）振动式钻机
（4）复合式钻机
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钻探设备概论
地勘钻探设备
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钻探技术方法分类1
古时：竹篾、绳索 冲击钻进 现代：钢绳、气动液动冲击器
按钻进方式分
回转钻进
钢粒钻进 合金钻进 牙轮钻进
金刚石钻进
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钻探技术方法分类2
按循环介质分
空气钻进
泡沫钻进
钻机技术特性参数很多，以岩心钻机为例，有钻进深 度、钻孔直径与钻孔倾角；回转器转速、立轴通孔直径 与让开孔口距离、立轴最大上顶力、立轴最大给进力、 给进速度、给进行程与倒杆速度；升降机最大起重量、 提升速度、钢绳直径、卷筒直径与容量；钻机重量与外 廓尺寸；以及动力机类型、功率与转速等。而这些参数 按主次可分为三类，即基本参数、主要参数和一般参数。
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钻机基本参数
基本参数是反映钻机钻进能力的最稳定的参 数。它是由国家或部门根据一定时期社会生产发 展需要，在编制“标准系列”(如国标、部标时确 定的，不能随意改变，因此又称为不变参数。至 今岩心钻机仍以钻进孔深为基本参数，如我国岩 心 钻 机 系 列 标 准 为 100 、 300 、 600 、 1000 、 1500、2000m等。当然，其他应用领域的钻机根 据该行业的长期习惯，有以孔深为基本参数的如 石油钻机、水井钻机、工勘钻机等，有以钻进孔 径为基本参数的如工程钻机等，有以提升能力为 基本参数的如非开挖铺管钻机等。
机械传动，纵向布局，结构紧凑，但 解体性能较手把钻机差。
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第三个发展阶段--全液压动力头钻机
随着工业技术主要是 液压技术的逐步发展与完 善，同时，也由于在西方 工业发达国家的劳动成本 构成中工资成本所占比重 越来越大，国外开始在岩 心钻机的高度机械化上投 入力量进行研究，其结果， 全液压动力头钻机应运而 生。
例如在地勘岩心钻机设计中，由于考虑到探矿工作 的不景气，工作量严重不足，如岩心钻机只能用于取心 钻进，则设备利用率低将是不可避免的。为此，最近推 出的新型岩心钻机如XY-4-2、XY-4-3、GSC-08等均考 虑了将其用于水文水井施工及基桩施工，采用了大通孔 设计。
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无固相泥浆
充气泥浆钻进 低固相泥浆
泥浆钻进
油基泥浆 水基泥浆 加重泥浆
淡水泥浆 盐水泥浆
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钻探技术方法分类3
正循环 按循环方式分
反循环
泵吸反循环 射流反循环 气举反循环 CSR反循环
设备：专业化？多样性？多功能？
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钻探设备设计基础知识
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钻机技术特性参数
钻机技术特性参数，用于设计，是确定钻机总体结 构和部件结构的前提；用于生产，则是比较、评价和选 用钻机的主要依据。
头类型增多，规程强化，手把给进式钻机已经
明显地不能适应钻进工艺发展要求。与此同时，
由于粉末冶金技术的发展，导致铸镶金刚石钻
头新工艺的出现，而金刚石钻进工艺对钻机提
出了新的要求，如精确控制钻压、高的回转速
度及良好的调速特性等，加之当时的液压技术
也有了长足的发展与应用，在这种条件下，油
压给进式钻机应运而生。
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钻机的发展概况
第一个发展阶段--手把给进式钻机
1862年，瑞士首先发明了手镶金刚石钻头， 并设计制造了世界上最早的手动操作立轴式岩心 钻机；1899年，出现了廉价的钢粒钻进，代替了 昂贵的金刚石钻进；1916年硬质合金应用于钻探， 产生了合金钻探技术。随着这两种钻进方法的采 用，相应地出现了萌芽状态的立轴式回转钻进钻 机，并由这种钻机逐步发展成性能比较完善的手 把给进式钻机。
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全液压钻机的特点
所谓全液压钻机是指钻机的回转、给进和升降钻具 等机构均用液压驱动，与常规机械岩心钻机相比，全液 压动力头钻机具有以下特点：
钻机工作过程中的所有动作均由液压系统中的液压元 件完成，大大减轻了操作者的劳动强度，操作人员数 量大幅度减少； 实现了无级调速及钻压的精确控制，可根据地层条件、 机具情况优选钻进参数，更适合金刚石钻进； 回转器可沿桅杆移动(故称动力头)，实现了长行程给进， 不仅大幅度增加了纯钻进时间，还由于钻进过程连续， 可大幅度减少孔内事故发生的几率并提高岩心采取率。