MD400B型履带式多功能全液压水井钻机在钻探中的应用

2016-11-21陈鑫发邢向渠

地质装备 2016年5期

关键词：全液压潜孔风压

陈鑫发，邢向渠

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，郑州 450053)

MD400B型履带式多功能全液压水井钻机在钻探中的应用

陈鑫发，邢向渠

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院，郑州 450053)

本文以河南省省级重点项目-荥阳万山产业园地区地热能开发利用观测井施工中使用了MD400B型履带式多功能全液压水井钻机的应用为实例，充分体现MD400B型履带式多功能全液压水井钻机配备中风压空压机、潜孔冲击器后，在硬岩地区快速钻进施工中具有搬迁速度快、钻进效率高、综合成本低等优点；采用MD400B型履带式多功能全液压水井钻机+中风压空压机+潜孔冲击器的钻进工艺，充分体现出该设备在操作使用方面具有明显的快速钻进技术优势，对硬岩地层中使用中风压空压机、潜孔冲击器钻进技术的应用效果进行了深入探讨。

多功能；水井钻机；空压机；冲击器

0 引言

2015年3月，我院在河南省荥阳万山地区省重点项目施工中，接到30眼地热观测井的施工合同，根据该区的地层、地质构造特点，利用院现有的水井施工设备MD400B型履带式多功能全液压水井钻机，依据不同成井深度，为110～120 m深的地热观测用井配备了一台RHP825E型中风压空压机，合理采用空气潜孔锤钻进技术，快速、优质、保量的完成了任务，快速凿岩钻探取得了较好的社会效益和经济效益，钻探技术取得很大的突破。

项目采用上述钻探技术，共完成地热观测井30眼，总进尺3 450.52 m。从快速钻探技术的实际应用与实践看，大大提高钻探速度，效率是正常循环钻进数倍，每个地热观测井纯钻进22 h终孔下管，最高机械钻速20.60 m/h，平均机械钻速9.95 m/h，最高台班效率61.50 m/台班。与同类地层常规泥浆钻进施工相比具有施工周期短、生产成本低、材料消耗少、摊销费用低的优点，具有明显的技术优势。

1 地层结构特点

万山山区松散覆盖层极为复杂：上部多数为漂石、卵、砾、砂砾碎石堆积物地层，下部基岩含裂隙、构造破碎带多层，易垮塌，易缩径。一般松散岩类覆盖层厚度为8～22 m，基岩地层多为石英砂岩、片麻岩、花岗片麻岩，岩石级别为6～9级。钻孔主要布置在构造、裂隙、断层中，富含卵砾石、裂隙、破碎带等。开孔采用∅245 mm三牙轮钻头，钻至较稳定地层，下入∅219 mm钢管保护孔壁，20 m以下主要为相对稳定的泥岩砂岩、石英砂岩、片麻岩、花岗片麻岩地层，采用空气潜孔锤钻进。

2 钻探设备选择及配套

根据万山地区的地层特点及钻孔相对距离50 m分布，为方便搬迁，选择由张家口中地装备探矿工程机械有限公司制造的MD400B型履带式多功能全液压水井钻机1套(图1)，配备英格索兰RHP825E型中风压空气压缩机1台(图2)、选用CGE380型潜孔冲击器1套，匹配CGE380-∅203 mm的锤头。

图1 MD400B型履带式多功能全液压水井钻机

图2 RHP825E型中风压空气压缩机

MD400B型履带式多功能全液压水井钻机是由张家口中地装备探矿工程机械有限公司新研制的一种高效、多功能的全液压钻机，因其用途广泛、操作方便、方便移动的特点，在使用空气潜孔锤钻进工艺时钻进效率高、综合成本低、对环境污染小。

3 施工工艺

3.1 钻孔结构

开孔采用∅245 mm牙轮钻头，钻到稳定基岩后继续钻进0.5～1 m，下入∅219 mm钢管作为保护套管；终孔口径165 mm，孔深120 m左右。

3.2 钻进工艺

二开以后采用CGE380型潜孔冲击器、∅203/165 mm锤头钻至预定深度。钻具组合为(自上而下)110 mm×110 mm×7 500 mm主动钻杆+∅102 mm×4.5 m钻杆+变径接头+CGE380型潜孔冲击器+CGE380-∅203 mm/165 mm锤头。

4 操作要点

4.1 钻机的操作及维护

钻机使用前由厂方技术人员对操作工人进行全面的培训，从钻机结构及工作原理作了概述说明。对操作仪表箱，主泵控制(凿岩功能、行走功能)，行走操作，钻机调平，滑架起落，液压、动力、气路系统，主、副卷扬系统，钻进过程，停钻及正常钻孔注意事项进行操作、讲解，常见事故的问题如何处理等。指出维修保养的重要性，并对钻机各部位(液压系统、回转头、履带、钻机的调平、行走系统、液压马达等)的如何进行日常维护及保养作了深入解释，并亲自在施工现场实地传教，使得项目施工的操作工人都能够熟悉操作运用。

4.2 空压机的操作及维护

本次施工配置了RHP825E型中风压空气压缩机，提高了钻进速率。要确保空气管路清洁、畅通、密封，防止管路或钻杆内的岩屑等杂物落入冲击器内，以免加速冲击器磨损或卡死活塞，钻具螺纹联接处须涂螺纹脂，防止管路漏风跑风，降低钻进速度。

4.3 潜孔冲击器的操作及维护

使用中的潜孔冲击器要定期拆开检查、清洗。装配时，要确保各结合部位调整至正确间隙。正常钻进时，每班至少通过钻杆向冲击器内注入一次润滑油，每次注入量约为0.3～0.6 kg，使冲击器内润滑充分，延长潜孔冲击器使用寿命。

5 MD400B型履带式多功能全液压水井钻机的技术特点

5.1 钻进周期短

选配MD400B型履带式多功能全液压水井钻机，其钻进施工工作原理是带动钻机主机的柴油机为动力，驱动液压泵运行产生油压，用高压的液压油驱动执行元件工作，来实现各部件完成相应的操作工作，空压机提供的高压空气驱动潜孔冲击器工作。钻进技术优势明显，体现出钻机高科技含量的特性，加之潜孔锤钻进效率高，缩短了施工周期。

5.2 施工费用低

使用MD400B型履带式多功能全液压水井钻机，在施工中，除覆盖层用少部分水外，基岩部分几乎不用水，特别是在严重缺水的山区施工，使用MD400B型履带式多功能全液压水井钻机+中风压空压机+潜孔冲击器钻探工艺具有很大的优势。其主要开支是柴油消耗，但是单孔柴油消耗约2 300元左右，全部成本约3 200元左右，比正循环钻进施工节约成本约10 200元。

5.3 节约劳动力成本

该钻机施工现场只需3人即可完成钻进工作，与常规泥浆正循环钻进工艺相比使用工人数量大大减少，节约不少人力成本，劳动强度也大幅减轻，施工效率由此也得到显著提高。