[01109883]全液压顶驱式多功能油页岩勘探开发钻机研发

1、课题来源与背景 “全液压顶驱式多功能油页岩勘探开发钻机研发”是吉林省科技发展计划重点项目,合同编号：20060334。 全液压顶驱式多功能油页岩勘探开发钻机是应用于油页岩勘探开发的设备。能适应金刚石绳索取芯钻进、空气泡沫钻进、液动冲击回转钻进和反循环连续取芯钻探工艺等多工艺施工要求,满足1500米深度以内油页岩、煤层气、地热井和危急矿山深部资源找矿勘探开发的需要。同时,也可用于水井、边坡锚固工程地质钻进。 2、技术原理及性能指标 （1）技术原理：全液压动力头式岩心钻机主要由动力头、钻塔、给进机构、液压夹持器、主卷扬机、取心用液压绞车、操作台、液压系统、冷却器、底盘及附件等部分组成。钻进时,由给进油缸带动滑板沿钻塔导轨上下移动,由动力头液压卡盘夹持钻杆,由变速机构带动钻杆旋转。 （2）性能指标： 钻进能力：钻杆直径 （mm） 钻孔深度 （m） 71 1500 89 1000 114 700 动力系统：功率：132KW （2500rpm） 顶驱式动力头：给进行程：3.5m 转速：0～1200rpm 最大扭矩：3000 N·m 给进力：50KN提升力：150KN 绳索取芯绞车： 单绳提升能力：15KN 容绳量：1500m 主卷扬：单绳提升能力：5.5KN提升速度：0.5～5.0m/s 容绳量：30m 钻塔：高度：9m 最大角度：450 液压系统：工作压力：25MPa 总重量：＜5000Kg 3、技术的创造性与先进性 与国内同类施工能力相近的钻机相比,从性能、适用性和价格上,本项目研制的钻机具有一定的优势。由于在钻机的结构设计上,采用了高效能的机构;钻机尺寸、参数的确定基于系统深入的理论分析计算,使得钻机结构紧凑,零部件选择得当,既满足了设计参数要求及施工要求,同时又避免了不必要的浪费。与国外同类钻机相比,本钻机仍占一定优势,功能与国外钻机一样,钻机设计符合中国国情,成本低、投资少,具有价格上的优势;结构简单,操作方便,具有维修上、备品配件方面的优势。该技术的创造性和先进性主要体现下以下几个方面： ① 动力头变速箱采用汽车变速箱,质量可靠,价格低廉。 ② 夹持器采用偏心块夹紧或偏心块和液压夹紧。 ③ 对钻机进行负载敏感液压系统的研究,回转机构液压系统采用负载敏感控制,给进机构液压系统采用恒压控制。 ④ 利用有限元分析方法对钻塔结构进行了优化设计。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 该项目所研发的全液压顶驱式多功能油页岩勘探开发钻机符合国家标准,并通过吉林省产品质量监督检验院的测试。该钻机可应用于油页岩勘探开发及煤层气、地热、危急矿山深部找矿工程,也可用于水井、锚固钻进、工程地质钻进。 5、应用情况及存在的问题 中水东北勘测设计研究有限责任公司工程勘察院利用该项目研发的全液压顶驱式多功能油页岩勘探开发钻机进行了地热井钻孔施工作业。在钻进过程中,液压卡盘工作可靠性非常好,没出现一次打滑现象,且动力头变速灵活、可靠,打开式动力头提卸钻杆方便、快捷。各项指标均满足设计要求,达到了国际同类产品的先进水平。 存在的问题是钻机移动不方便,需改成能自动行走;泥浆泵与钻机分开,操作不方便。在以后的研制中与钻机做成一体。