一、地質勘探需要什么設備？

地質勘查從一開始的放點開始到勘查完畢 大致需要用到如下設備：

1 放點測繪階段：水準儀，經緯儀，全站儀，gps定位儀2 勘查鉆孔階段：鉆機，標貫儀器，取土器，動探儀器常用的就這些。

二、深部鉆探主要設備類型

根據我國地質找礦和科學鉆探需要,深部巖心鉆探已日趨廣泛,由此推動了深部鉆探關鍵設備的更新與發展。自2005年以來,鉆探設備能力已從中深孔發展跡姿運至深孔和超深孔,用于深部鉆探的鉆機除立軸式鉆機外,還研冊旦制出系列全液壓動力頭式、液壓頂驅式、電動頂驅式等類型鉆機及配套設備。

(一)主要鉆機類型

1.立軸式液壓鉆機

深孔立軸式液壓鉆機在原XY-4型立軸式鉆機的基礎上增大了鉆機的回轉系統扭矩、升降機的提升能力、卡盤的夾持及扭矩傳遞力。部分鉆機采用了立軸和轉盤兩用式設計,兼顧鉆孔上部較大直徑擴孔之用。深孔立軸式液姿梁壓鉆機的典型系列如圖2-1所示,主要性能參數如表2-1所列。

圖2-1 典型深孔立軸式液壓鉆機類型

(a)XY-5鉆機;(b)XY-6B鉆機;(c)HXY-8B鉆機;(c)HXY-9B鉆機

表2-1 典型深孔立軸式液壓鉆機主要性能參數

2.全液壓動力頭鉆機

所謂全液壓動力頭鉆機是指鉆機的回轉、給進、升降鉆具等機構均用液壓驅動,液壓馬達直接安裝在回轉器上,回轉器可沿桅桿(或導向架)作長行程移動給進。目前,全液壓動力頭鉆機已得到越來越廣泛的應用。全液壓動力頭鉆機的主要類型有:桅桿式、車載整裝桅桿式、分體塔式等。深孔全液壓動力頭鉆機典型類型如圖2-2所示,主要性能參數如表2-2所列。

3.頂驅鉆機

頂部驅動鉆機(簡稱頂驅鉆機)是動力頭鉆機的一種。頂驅機構連接在鉆桿柱上端,直接驅動鉆柱旋轉鉆進、循環泥漿、加減立根、擰卸鉆桿絲扣等多種操作。頂驅鉆機的給進行程可達幾米或幾十米(視立根長度而定),鉆進時無需卡盤夾持主動鉆桿傳遞扭矩,石油鉆井中應用較為廣泛。近年來,深部巖心鉆探也研發了這種形式的動力頭鉆機。頂驅鉆機的主要類型有:液壓頂驅和電動頂驅兩種,如圖2-3所示,主要性能參數如表2-3所列。

圖2-2 典型深孔全液壓動力頭鉆機類型

表2-2 典型深孔全液壓動力頭鉆機參數

圖2-3 頂驅鉆機類型及其配套鉆塔

(a)液壓頂驅鉆機;(b)電動頂驅鉆機

表2-3 典型深孔液壓、電動頂驅鉆機參數表

(二)主要泥漿泵類型

鉆探用泥漿泵根據結構及工作原理主要分為:活塞式往復泵、螺桿泵和離心泵三種。深部地質巖心鉆探多選用活塞式往復泵(有單缸、雙缸、三缸、四缸幾種類型)。鉆探施工現場常用雙缸和三缸活塞式往復泵,它們均可輸送高黏度、高密度、強磨蝕性和腐蝕性液體,具有輸出特性波動小等特點。目前鉆探用典型活塞式往復泥漿泵類型如圖2-4所示,主要性能參數如表2-4所列。

圖2-4 深孔鉆探用典型往復活塞式泥漿泵

(a)BW-280/30型;(b)BW-300/16型;(c)BW320/10型;(d)BW350/15型;(e)BWF-400/10型;(f)BW-1000/12型

表2-4 深孔鉆探用典型往復活塞式泥漿泵參數

(三)主要鉆塔類型

深部地質巖心鉆探用鉆塔主要型式有四角式、A式、桅桿式三種,典型類型如圖2-5所示,主要性能參數如表2-5所列。

圖2-5 深部地質巖心鉆探用鉆塔主要型式

(a)四角塔;(b)四角塔(直斜兩用);(c)A型塔;(d)桅桿式鉆塔

表2-5 深部地質巖心鉆探典型鉆塔參數

三、巖心鉆探工藝對設備的要求

(一)對鉆機的要求

巖心鉆探的鉆孔深度變化較大,一般從數百米到幾千米之間;鉆孔口徑小,一般從幾十毫米到幾百毫米;鉆進地層以基巖為主,地層差異大,復雜多變;另外巖心鉆探現場道路環境差。巖心鉆探主要采用硬質合金、金剛石、復合片鉆進方式,以適應不同地層鉆探要求。根據巖心鉆探的特點,鉆機必須滿足以下要求:

1)鉆機的各項技術性能要滿足鉆進工藝要求。鉆機回轉器要求轉速高,轉速調節范圍寬,高轉速適應于小口徑金剛石鉆進,低首胡轉速用于合金、復合片鉆進以及開孔、擴孔、掃孔、擰卸鉆具之用;給進機構的給進力和給進速度應能滿足鉆頭所需壓力和鉆頭瞬時鉆速的要求,應能進行可控加減壓鉆進;升降機的提升能力和提升速度應盡可能地減少升降工序所用的時間等;另外鉆機應具有良好的導向性能和變角者神攔施工功能。

2)鉆機必須配備必要的檢測和指示儀表(或鉆參儀),供操作者了解和掌握鉆進參數及孔內情況,以便于控制及選擇鉆進參數。

3)鉆機應具有足夠的強度、剛度、耐久性,穩定性和動平衡性好;結構簡單、維護方便,成本低。

4)鉆機傳動效率高、能傳遞足夠的功率,保證工作機構正常工作及短時間超荷運行,以適應處理孔內事故等特種工作的需求。

5)鉆機的機械化、自動化程度要高,并盡量做到體積小、質量輕、可拆性好,便于運輸及安裝,以利于提高生產效率,減輕工人勞動強度。

(二)對泥漿泵的要求

鉆探施工對泥漿泵的性能要求,與泵的使用條件(如鉆進工藝方法、鉆孔深度、口徑、地層等)有關,主要有以下幾點:

1)泵的排量要有較大的調節范圍,最好能實現無級調節。在復雜地層中鉆探施工時,需要設計多級口徑的鉆孔結構,為了及時清除孔底巖粉,就要求有適合不同口徑的沖洗液流速,而流速的改變是通過改變流量來實現的,因此泵的流量是有效破碎巖石、安全鉆進的重要參數之一。

2)泵的排出壓力(泵壓)要能滿足所鉆孔深的要求。鉆進過程中循環系統中沖洗液的阻力即是泵的排出壓力,隨著孔深、孔徑和孔內情況的變化,孔內的阻力也會發生變化,所以泵的允許排出壓力要與流量、孔深相匹配。

3)在沖洗液流量確定之后,要求泥漿泵輸出的壓力和流量波動要小。鉆進過程中泵量、泵壓的波動會產生水擊作用,影響鉆孔護壁效果,使攜帶巖粉的能力降低,地面循環系統和泵體產生振動,縮短零部件壽命。

4)在鉆探過程中,由于某些原因,有時會出現泵壓突然升高的“憋泵”現象,使泵在泵壓超載狀態下運行。當超載運行超過一定限度就可能使泵遭受損壞。因此既要求泵具有一定的(短時間的)超載能力,又具有過度超載時自動卸載的保護裝置。

5)泵的工作條件十分惡劣,要求泵具有良好耐腐蝕性和耐磨性,工作可靠,易損件壽命長,便于維修保養的特性。

(三)對鉆塔的要求

1)應根據鉆孔的深度合理選擇鉆塔高度。適當增加鉆塔高度有利于增加鉆桿立根長度,減少升降作業中擰卸鉆桿的次數,節約起下鉆時間;但高度太高,鉆塔重量增加,安裝、拆卸難度大,時間長,運移不便。因此,必須在綜合考慮的基礎上確定合理的鉆塔高度。

2)隨鉆孔深的加深,鉆具的長度和重量增加,加之鉆具與孔壁摩擦力的影響,提升鉆具時所有的力都作用在鉆塔上。因此要求鉆塔必須滿足設計孔深所需的全部承載力,并保證足夠的安全系數和穩定性。

3)為適應鉆探施工現場環境惡劣,搬遷頻繁的特點,要求鉆塔重量輕,可拆性、運移性好,以減輕工人體力勞動強度。

4)鉆探設備及鉆探操作工藝均集中在鉆塔底層,鉆塔底面應滿足鉆探設備的合理布局,并符合人機工程的要求,保證操作人員和設備的安全。

(四)對動力的要求

1)能夠滿足整個鉆探過程的總功率要求,如鉆機、水泵、輔助設備(擰管機、攪拌機、供水泵站、液壓泵站等)、電焊、照明等。

2)若采用燃料機作為動力,要求為可移動式,能量消耗少、噪音小、污染小等。

3)若采用電網供電,要求變壓器至瞎拍鉆機的距離短,以減少線路電力損耗。