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岩心钻探孔口作业全部实现自动化

发布时间:2019年12月05日
来源:鱼眼看矿业公众号(2019-12-05)

日前,中地装(北京)科学技术研究院有限公司总经理周政告诉记者,以XD-12R多工艺全液压自动化钻机研发并成功实施验证工程为标志,我国自动化钻机研发再获重要进展。该型钻机的成功研发,使钻探工程中最危险、最耗费体力的起下钻、加接单根等孔口作业全部实现了自动化。


周政表示,这一重大进展对钻探工程意义重大,它除意味着在操作人员熟练后,今后的钻探工程只要一个人即可实施外,还意味着钻探工程效率的极大提升、操作人员安全系数的极大提高。


据周政介绍,XD-12R多工艺全液压自动化钻机,是国家重点研发计划《多金属矿岩心钻探关键技术装备研发及示范》的重要成果之一,由他们和中国地质大学(北京)共同完成,是采用多循环介质、正反循环、等多工艺组合方法的新型自动化钻机,具有覆盖层快速通过、目的层精准取心且多工艺快速切换等特点,是一个可快速移动、快速钻进的平台。司钻及孔口辅助作业仅需一人即可完成,拧卸、加减、移送、摆放钻杆实现了无人作业,全由机器自动、快速完成。该钻机近日在山东省平度市山旺村实施了生产验证工程,参与验证工程施工的山东六院钻探人员纷纷表示,用这款钻机施工“累了班长、闲了钻工”,操作人员经过专业培训后,正常钻进作业可实现一人操作。


据了解,进入新世纪后,我国研发了多款新型岩心钻机,操作与控制的数字化、一体化进展较大,但在地质钻杆的拧卸、加减、移送、摆放等自动化发展上始终没有实质性突破。XD-12R多工艺全液压自动化钻机的成功研发,将在岩心钻探工程中营造出“一人完成钻探作业”的新景观。


为什么要研发这款装备呢?周政进行了说明


一、自动化智能化是装备发展的一大趋势。新中国成立后,我国的钻探工程一直以立轴式钻机为主。特别是在孔口作业中,操作人员劳动强度大、工作环境差、安全防护措施低等特点突出,冬天一身泥、夏天一身水是常态。搬家时,只能人抬肩扛。新世纪后,自行走全液压动力头钻机研发成功后,这一状态虽我所改善,但取上钻杆、碼放钻杆等重体力活还得人来做。因此,钻探工程特别是孔口作业的自动化,现在已成为国际钻探装备研发的大趋势。


正是为了不在这一发展趋势中再次掉队,中地装(北京)科学技术研究院有限公司联合中国地质大学(北京),实施了这次研发工程。


二、满足商业化钻探工艺的不同需求。在国际商业钻探市场,不同的业主全根据自己的情况选取不同的钻探工艺技术。现代矿业勘查的主要工艺方法有两种,取心采的是金刚石绳索取心法(WL) ,获取岩屑样的是空气反循环法(RC)。


金刚石绳索取心,有取心深度较大(>2000 米)、 地层适应性强、取心质量高、口径较小、设备体积较小等优点;局限性在于效率较低(20-70 米/天)、需频繁提取岩心管、单位钻探成本较高、工艺较复杂。


反循环法则具有样品量足质优、工艺简单、上返速度快、单位钻探成本较低、效率高(300-400 米/天)等优点;局限性在于深度较 小(<600 米)、设备体积较大等。(国内从80年代一直在跟踪和试验CSR、RC钻探方法,当下的应用效果并不明显。)


三、满足商业勘探提升效率的现实需求。商业勘探中,效率是钻探服务商考虑的主要因素,若无一定的效率,除市场竞争力大幅下降外,自己还可能陷入亏损的不利局面。因此,商业勘探对装备也提出了新的地求,主要体现在以下三点:


在 减少人工成本、增加操作人员舒适度上,要求① 减少人力与人工,需要集中操控的液压钻机,这是基本条件;② 提高辅助作业自动化程度,机器代替人力,人停机不停,减少人,减少人工,减少人工劳动时间(机械手),降低人工劳动强度;③ 电液控制、PLC逻辑,一键作业是提高综合效率的有效措施(铁钻工)。④ 智能钻进系统(电子司钻、自动钻进系统),这是工业发展的主流趋势。


在增强装备对施工环境的适应上,待勘探开发区一般地处偏僻,地理环境、气候多样,需要有模块化、撬装、拖车、高支腿、车载及履带钻装载的多样化机型,以便快速移动、快速拆装、快速装载、快速集成,尽可能少地等靠要外援人员和辅助设备。


在装备对地层的适用是,要求钻机适用各类地层、一机多功能、一杆多工艺、一套辅具兼容,并快速切换,以提高钻探效率。


可以说,这款钻机的成功研发,不仅满足了商业化勘探的特殊需求,也使我国在钻探装备研发跟上了自动化的国际大趋势。


原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/GaYkyYqCmFY86el7ivL7-Q

[责任编辑:韩丽丽]

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