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我院承担的国家重点研发计划项目获多项岩心钻探关键技术突破

  2019年11月15日~17日,我院承担的国家重点研发计划“多金属矿岩心钻探关键技术装备联合研发及示范”项目国内示范应用钻探工程在山东省平度市山旺-上马台矿区现场顺利通过专家组现场验收。

  该示范工程全面验证了项目研发的岩心钻探装备和机具的实用性与可靠性,首次在国内实现了地质岩心钻探领域的数字化钻进、优化钻进、钻杆拧卸和钻杆操作自动化等目标,为开展国外示范应用奠定了良好基础。

  “多金属矿岩心钻探关键技术装备联合研发及示范”项目在与国内合作单位中国地质装备集团有限公司、北京天和众邦勘探技术股份有限公司、中国地质科学院勘探技术研究所、北京探矿工程研究所和山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队的共同努力下,经过两年的研究开发,完成了多工艺自动化反循环岩心钻机(XD-12R型)、金刚石绳索取心为主的多工艺自动化岩心钻机(CSD1800-ZD型)、高胎体金刚石钻头、绳索取心钻具等设备和工具的研制,完成了“三好一强”冲洗液体系、快速护壁堵漏材料的研发。研发的设备、工具、材料等近日在山东省平度市山旺-上马台金矿区成功进行了示范应用,钻进地质岩心钻孔2个,累计进尺800余米,取得了多项岩心钻探技术突破。

★ 钻杆自动排放装置与钻杆移摆机械手的成功应用,在国内首次实现了加接钻杆、提下钻的自动化

  研制的XD-12R型钻机与CSD1800-ZD型钻机,配备了项目组自主研发的钻杆自动排放装置与钻杆移摆机械手,在国内首次实现了加接钻杆、提下钻的自动化,真正实现了一键式孔口操作。极大地降低了钻工的劳动强度、提高了钻进工作的安全性、减少了钻探机台所需的工人数量、大大提高了钻探生产效率。此项技术突破的取得,预示着我国岩心钻机操作自动化时代的来临,必将加快我国岩心钻探设备更新换代的步伐。

★ 智能钻探控制系统实现三种优化钻进模式

  研发的岩心钻探智能监控系统,采用恒钻速、恒钻压和定切入量三种优化钻进模式,在山东平度示范工程中得到了成功的应用,为我国智能化钻进带来了曙光。

★ 岩心内管表面光滑硬化处理的绳索取心钻具,实现岩心零堵塞

  研制的绳索取心钻具,采用表面光滑硬化技术对岩心内管内表面进行处理,大大降低了岩心进入时的摩阻,实现了岩心零堵塞。大幅提高了回次进尺长度和岩心钻进效率,取得了在破碎、水敏、软硬互层等复杂地层中钻进时岩心采取率大于98%的可喜成绩。

★ 双壁钻杆反循环钻进与绳索取心钻进共用钻杆可行性得以验证

  首次采用了P口径钻杆(反循环双壁钻杆的外管)+H口径内管总成的绳索取心工艺,现场采集了钻效、钻进参数比对数据,验证了双壁钻杆反循环钻进与绳索取心钻进共用钻杆的可行性,为建立新型深部地质岩心钻探口径体系和管材系列提供了重要现场应用数据和技术支撑。

★ 高胎体金刚石钻头性能优异,获高钻速和长寿命

  研制的高胎体金刚石钻头性能优异,Φ95.5/63.5规格钻头在可钻性7-9级地层最高机械钻速8.28m/h,使用寿命137.36m,Φ122/63.5规格钻头最高使用寿命194.65米。长寿命金刚石取心钻头的成功研发,极大地提高了绳索取心钻进效率,大幅降低了钻进成本。

★ 新型“三好一强”无固相冲洗液体系护壁携屑能力强

  研制的新型“三好一强”无固相冲洗液体系,能在孔壁形成致密的泥皮,且滤失量较少,冲洗液基本不漏失,具有较高的动塑比和优良的剪切稀释能力,携岩和悬浮能力强。

★ 创新了“产学研用”合作模式,人才培养成效好

  通过与山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队联合开展示范应用,机台工人熟练掌握了自动加接钻杆和智能化钻进工艺,钻探理念发生明显变化,应用新技术的积极性明显提高;创新了“产学研用”合作模式,科研团队和研究生队伍得到了锻炼。

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图1 多工艺自动化反循环岩心钻机(XD-12R型)示范应用

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图2 金刚石绳索取心为主的多工艺自动化岩心钻机(CSD1800-ZD型)示范应用

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图3 国内示范应用专家现场验收会

  



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