Tecnología de perforación geológica
En los más de 100 años transcurridos desde la aparición de las plataformas de perforación de núcleos de propulsión humana y las brocas de diamante natural a mediados del siglo XIX, las plataformas de perforación de núcleos se han desarrollado a partir de las primeras transmisiones mecánicas del tipo de avance por manillar y mecánicas. equipos de perforación de eje vertical de tipo alimentación hidráulica de transmisión hasta los equipos de perforación con cabezal de potencia totalmente hidráulica de hoy en día y los equipos de perforación de núcleos geológicos automatizados e inteligentes. Al mismo tiempo, las herramientas eléctricas de perforación de fondo (martillos de fondo de pozo, taladros de tornillo, taladros de turbina, taladros eléctricos de fondo de pozo, etc.) también se han desarrollado desde la invención hasta cierto nivel. En 1862, apareció el método de perforación con diamantes naturales para fabricar brocas de diamante; en 1899, se inventó la perforación con arena de hierro (grano de acero), en 1954 se comenzó a utilizar el carburo cementado para la perforación; se fabricó diamante Utilizado con éxito para fabricar brocas de diamante, los seres humanos han pasado por la era de la perforación con brocas de diamante natural montadas en superficie, la era de la perforación con arena de hierro, granos de acero y carburo cementado, la era de la perforación con brocas impregnadas de diamante artificial. Y los actuales taladros de material compuesto artificial superduro entran en la era. Desde finales del siglo XX hasta principios del siglo XXI, la tecnología de perforación de núcleos geológicos ha experimentado nuevos desarrollos.
2.3.2.1 La dirección de desarrollo de los equipos de perforación de núcleos geológicos
En el campo de la perforación de núcleos geológicos, las plataformas de perforación con cabezal de potencia totalmente hidráulica lideran la dirección de desarrollo de los equipos de perforación de núcleos geológicos, y Las plataformas de perforación automatizadas han alcanzado el nivel práctico.
(1) Equipo de perforación con cabezal de potencia totalmente hidráulico
Los equipos de perforación con núcleo totalmente hidráulicos de la compañía canadiense Atlas Copco Christensen han formado una serie completa. Los equipos de perforación totalmente hidráulicos de la serie CS, con una capacidad de perforación de 610 m a 2000 m, tienen las ventajas de un avance de carrera larga, elevación y descenso de herramientas de perforación sin torre, regulación continua de la velocidad, alto grado de mecanización, equipo de soporte completo y alta eficiencia de producción. . La capacidad de perforación oscila entre 610 m y 2000 m. Entre ellos, las plataformas de perforación de pozos poco profundos tienen fuertes capacidades de desmontaje y montaje, y las piezas de desmontaje y montaje son relativamente ligeras, lo que las hace adecuadas para su uso en áreas de difícil acceso. La plataforma de perforación LF70 de Boyalongnian (diámetro de orificio de Φ 59 mm y profundidad de perforación de 760 metros) y la plataforma de perforación ligera CT-171 pueden transportarse en helicóptero. Sus características de diseño son que las piezas desmontadas no superan los 25 kilogramos y varias piezas están hechas de materiales de aleación ligera. , haciendo que el volumen general del RFM sea ligero. Su diseño es modular, totalmente hidráulico, liviano, multifuncional y representa la última tendencia de desarrollo. Los nuevos simulacros "voladores" son en realidad pequeños módulos que encajan entre sí y son adecuados para zonas de difícil acceso mediante mano de obra o reubicación aérea. Por ejemplo, la plataforma de perforación HYDRACORE 4000 de Canadá, la máquina eléctrica y la estación hidráulica también están diseñadas para ser ensambladas. La potencia de la plataforma de perforación es de 200 Hp. Utiliza principalmente tecnología de perforación con núcleo de cable, la profundidad de perforación de la serie NQ es de 1067 m, y perforación con núcleo de diamante. La perforación continua con circulación inversa de aire y la perforación por muestreo con martillo neumático (proceso de perforación utilizado en un pozo) se utilizan ampliamente, y se han desarrollado rápidamente equipos de perforación multifuncionales adecuados para procesos de perforación compuestos. Los equipos de perforación de la serie CSR de Canadian International Drilling Equipment Company se utilizan principalmente para operaciones de muestreo de centros de circulación inversa (CSR) con profundidades de pozo de 300 metros a 1000 metros, y se utilizan ampliamente en la exploración geológica y mineral de oro, uranio, hierro, etc. Estados Unidos y Canadá. Los equipos de perforación de la serie T de Sam se utilizan para pozos de metano de vetas de carbón y agua; los equipos de perforación de la serie RD de Ingersoll-Rand se utilizan para perforación de pozos hidrográficos y de agua y los equipos de perforación HD-600 de Longyearby se utilizan para exploración de petróleo, gas, geotermia y minerales; . Las profundidades de perforación varían de 1.000 a 3.000 metros, con el equipo de perforación HD-600 equipado con un cable de perforación CHD-76 capaz de perforar hasta una profundidad de 3.000 metros. La plataforma de perforación con cabezal de potencia totalmente hidráulica Universal 5000 de la compañía australiana U.D.R. puede perforar hasta 1.900 metros con un diámetro de orificio de Φ865 mm, una tubería de perforación de Φ89 mm y sin extracción de muestras, la plataforma de perforación con núcleo de cable CHD101 se utiliza para la exploración de petróleo y gas. y exploración de minerales La plataforma de perforación HD-600 de la American Longyear Company se utiliza para la exploración de petróleo y gas.
(2) La plataforma de perforación con núcleo de cable CHD101 tiene una distancia de perforación de 3100 metros, está equipada con un motor diésel con una potencia de 410 caballos de fuerza y una capacidad de elevación de 450 kN. Esta plataforma de perforación es voluminosa. y pertenece a la plataforma de perforación de alta resistencia para pozos profundos.
(3) Equipo de perforación automatizado e inteligente
La compañía canadiense JKS Boyles ha desarrollado con éxito el equipo de perforación de túneles automatizado serie B. Esta serie de equipos de perforación adopta una estructura de cabezal de potencia totalmente hidráulica, integración mecánica, eléctrica e hidráulica y un método de perforación controlado por computadora.
Sólo se requiere un operador en el sitio de construcción. Los parámetros de perforación son completamente monitoreados y controlados por computadoras, y la elevación y descenso de las herramientas de perforación también se completa automáticamente. La empresa sueca HAGBY ha desarrollado con éxito las perforadoras automáticas ONRAM series 1000/4 CCD y 2000 CCD (perforación controlada por ordenador), que pueden ser manejadas por un solo operador en la obra. El modelo 1000/4 CCD tiene una capacidad de perforación de 750 metros (tubería de perforación BQ). El modelo 1000/4 CCD tiene una capacidad de perforación de 750 metros (tubería de perforación BQ), puede recopilar y registrar 13 parámetros durante la perforación y puede controlar el proceso de perforación en tiempo real en función de estos parámetros.
La serie Diamec de equipos de perforación totalmente automáticos desarrollados por Atlas Copco son equipos de perforación típicos de alta velocidad y bajo par adecuados para perforación con diamante.
Las plataformas de perforación de la serie Diamec son adecuadas para la construcción de superficies o túneles. Adoptan un tipo de cabezal de potencia totalmente hidráulico y están equipadas con sistemas operativos integrados mecánicos, eléctricos e hidráulicos. Después de su aplicación práctica en minas, tiene ventajas obvias como alta eficiencia de perforación, bajo costo de perforación y fácil operación. El equipo de perforación Diamec264APC está configurado con 3 longitudes de metraje diferentes (0,8, 1,8, 3,3 metros) para satisfacer diferentes necesidades. En los últimos años, Atlas Copco ha desarrollado los equipos de perforación automáticos DiamecU4APC, DiamecU6APC y DiamecU8APC. DiamecU4APC es una plataforma de perforación automática de segunda generación que realmente permite que una sola persona opere la máquina; DiamecU6APC simplifica aún más la estructura basada en DiamecU4APC y mejora la capacidad de trabajo del sistema electrónico en entornos hostiles. La profundidad de perforación alcanza los 1000 metros. Plataforma de perforación automática de nueva generación. El representante de las plataformas de perforación, el Diamec U8APC, está diseñado para facilitar su operación en entornos hostiles. Como representante de la tercera generación de equipos de perforación automatizados, Diamec U8APC está diseñado teniendo más en cuenta la ergonomía, el cuidado humano mejorado y la seguridad, y puede perforar a una profundidad de hasta 1.500 metros.
(4) La plataforma hidráulica de perforación con núcleo de eje vertical serie XY de mi país
Durante el período del "Noveno Plan Quinquenal", mi país desarrolló con éxito la plataforma hidráulica de doble mandril de eje vertical sin detener la varilla inversa y la plataforma de perforación de núcleo geológico de doble frecuencia variable AC. Durante el período del Décimo Plan Quinquenal, se desarrolló con éxito la plataforma de perforación de núcleo geológico con cabezal de potencia totalmente hidráulica YDX-3, de nueva generación, que es adecuada para procesos de perforación eficientes como extracción de muestras con cable diamantado, rotación por impacto, perforación direccional y circulación inversa continua. extracción de muestras (muestreo).
2.3.2.2 Nuevos avances en la tecnología de perforación con núcleos geológicos
Con la recuperación total del trabajo geológico, la carga de trabajo de la perforación con núcleos ha aumentado año tras año, utilizando La tecnología de extracción de núcleos de cuerda, rotación de impacto hidráulico y perforación direccional con núcleo geológico de diamante de pequeño diámetro, que se caracteriza principalmente por una tecnología de perforación avanzada, ha demostrado su gran vitalidad. Al mismo tiempo, desde la implementación exitosa del estudio geológico especial. La tecnología de perforación también ha logrado nuevos avances, especialmente el importante proyecto científico nacional: la finalización exitosa del proyecto de perforación científica en China continental y la "perforación científica de pozos" han jugado un papel importante en la mejora de la tecnología de perforación central de mi país.
① La estructura del martillo hidráulico de fondo se ha mejorado enormemente y su rendimiento ha mejorado enormemente. La herramienta de perforación "tres en uno" se desarrolló inicialmente con éxito durante el Décimo Plan Quinquenal. Durante este período, el martillo hidráulico de fondo YZX127 se desarrolló con éxito. Adoptó una nueva estructura y mejoró enormemente la utilización de energía y la estabilidad del martillo hidráulico. Sus logros técnicos recibieron dos patentes de invención nacionales. Durante la construcción del "Pozo de perforación tecnológico nº 1" se crearon dos récords mundiales de uso continuo del martillo hidráulico en un solo pozo de 3.485,69 metros y de profundidad de 5.118,2 metros. El martillo hidráulico de fondo de pozo, el motor de tornillo y la herramienta de perforación "tres en uno" con cable, desarrollado de forma independiente, perforó con éxito el pozo principal del pozo "Kezuan No. 1" a una profundidad de más de 5.000 metros y extrajo 3,5 metros de núcleo completo. Esto demuestra que la investigación sobre este conjunto de herramientas de perforación ha logrado un éxito inicial.
2) Se exploraron el sistema de perforación vertical VDS y la herramienta de perforación de muestreo de fidelidad. La "Investigación sobre tecnología y sistemas de perforación direccional automática de microcomputadoras multipropósito" toma la corrección de control automático como línea principal, explora el uso de tecnologías maduras de sensores, hidráulicas, mecánicas y otras para formar un sistema de perforación colgante de control mecatrónico de circuito cerrado, que básicamente resuelve el problema del espacio estrecho. Hemos resuelto problemas técnicos como el entorno de trabajo deficiente y exploramos un conjunto de ideas de trabajo para el diseño de hardware principal que se puede utilizar en sistemas de control de circuito cerrado, acumulando experiencia para desarrollo futuro y estableciendo una serie de La investigación sobre sistemas de perforación vertical automática o direccional de alta tecnología sentó las bases.
3) Ha habido nuevos desarrollos en la tecnología de perforación direccional y en la tecnología de perforación de pozos de atraque. Diseñó un conjunto de herramientas de perforación adecuado para perforación direccional, mejoró herramientas de perforación de tornillos de velocidad media y baja para hacerlas compatibles con brocas cónicas, brocas de diamante y brocas compuestas; compiló el diseño y control del software de perforación direccional y perforación horizontal; cambia el método de extracción de minerales solubles en agua, mejorando en gran medida la eficiencia minera y la utilización de los recursos minerales. Se completaron dos pares de pozos de atraque de casi 3.000 metros de profundidad, lo que marcó el comienzo de una nueva era en la tecnología de pozos de atraque en mi país y logró un importante avance tecnológico en los pozos de atraque para la extracción de salmuera.
4) La "Perforación Científica" del Proyecto de Perforación Científica Continental de mi país se completó con éxito el 17 de diciembre de 2005, los logros científicos y tecnológicos de la "Investigación y Aplicación de Nuevos Sistemas de Tecnología de Perforación del Continental de mi país; Proyecto de Perforación Científica" pasó la evaluación del Ministerio de Tierras y Recursos. identificación. Este proyecto combina creativamente "tecnología de perforación combinada", "solución flexible de doble orificio" y "método de perforación con núcleo de diámetro pequeño con orificio avanzado" para formar un sistema de tecnología de perforación científica con características chinas únicas. El nuevo sistema de tecnología de perforación incluye principalmente tecnología de perforación con núcleo rotatorio de percusión accionada eléctricamente en el fondo del pozo, tecnología de perforación de escariado de sección larga de gran diámetro para roca dura, tecnología de control de inclinación de pozos de formación altamente inclinados, sistema de lodo LBM-SD de alto rendimiento y pequeños cementación de espacios y tecnología de aplicación de carcasa móvil, tecnología de tratamiento y prevención de accidentes en el fondo de pozo, tecnología de procesamiento y adquisición de datos de perforación, etc. La implementación exitosa del "Proyecto de perforación de un pozo" y sus logros científicos y tecnológicos han promovido en gran medida la mejora de la tecnología de perforación de núcleos geológicos de mi país.
5) China todavía se están explorando incansablemente nuevos métodos de perforación de grava. Universidad de Geociencias (Wuhan) construyó un "sistema experimental de perforación por fusión en caliente" y realizó experimentos preliminares en formaciones sueltas, de guijarros y grava. La Universidad de Geociencias de China (Beijing) llevó a cabo investigaciones sobre plataformas de perforación de vibración sónica y tecnología de perforación, y también realizó investigaciones. Se inició la investigación sobre sistemas de orientación y monitoreo en tiempo real para trayectorias de perforación direccional. La investigación de la Universidad de Jilin sobre la teoría biológica de la no suavidad y la perforación de diamante biónica ha obtenido datos experimentales.