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动力头钻机与立轴钻机主要特性对比[]
发布时间:22-06-13 来源:东北矿业网

对钻探施工来讲,钻机的主要特性体现在以下方面:钻探效率、钻探质量、施工经济 性、施工安全性等,以下逐一分析对比。
(一)钻探效率
1.给进行程对钻探效率的影响
动力头钻机给进行程长,一般为3m左右,而立轴钻机一般为0.5~0.6m。钻进过程中,加接单根钻杆(一般3m)后,动力头钻机可连续平稳给进,一气呵成,完成3m进尺;而 立轴钻机至少要倒杆4次,且每次倒杆都须停车(钻机回转器停止转动),不仅增加了辅助时间,而且倒杆后重新启动时,钻头在很短的时间内经历从静止到高速转动的变化过程,钻进技术参数在一段时间内难以达到最优。同时由于立轴钻机停车、开车是靠离合器控 制,启动不够平稳。这一停一开,易使岩心产生机械性破坏,发生断裂、破碎而造成岩心 堵塞,影响了钻探效率和钻头寿命。这些现象和问题,在破碎地层会更加突出。因此,动 力头钻机在机械钻速、钻头寿命、回次进尺和提下钻间隔等方面都优于立轴钻机。这些对 钻探效率有着直接影响,而且对深孔钻探的影响会更加明显。
2.加接单根对钻探效率的影响
动力头钻机加接单根时,可直接在机上加接,不需将钻头提离孔底和移动钻机。而普 通立轴钻机在加接单根时,必须先将主动钻杆提出孔外并移开钻机后才能加接,既增加了 辅助时间,又增加了岩心堵塞的概率。当钻遇破碎等复杂地层时,还会出现加不上单根和 钻具不能直接下到孔底的现象,此时必须进行扫孔才能下到孔底;若岩心堵塞,则缩短回 次进尺,增加打捞岩心次数,这样会大大增加辅助时间,又降低钻头的使用寿命,在深孔 钻进中尤为突出,在一定程度上影响钻探效率。
3.提下钻速度对钻探效率的影响
提下钻是钻探施工过程中一项主要工作,即使采取WL钻探,由于受钻头寿命的限制,提下钻也是经常性的工作,岩石越硬、可钻性越高,钻头寿命越短,提钻次数越多(不提 钻换钻头技术还不成熟,故除外),因此,提下钻速度对钻探效率有着重要的影响,而且 随着钻孔的加深,影响会更加显著。动力头钻机一般不采用钻塔,受桅塔高度的限制,立 根长度一般为6m,提下钻速度慢;而立轴钻机采用钻塔,立根长度长,一般为9~18m,提下钻速度远远超过动力头钻机。所以说动力头钻机在提下钻速度方面明显不如立轴钻 机,特别在深孔钻探中对钻探效率有着更加明显的影响。
4.其他辅助工作的影响
动力头钻机搬迁、安装方便,占用地盘小,减少平整地盘和搬迁、安装时间。动力头钻机搬迁、安装时间一般只需要1~2天,立轴钻机则需要4~6天。
综上所述,对这两种钻机影响钻探效率的主要因素作定性对比见表5-1。

表5-1 动力头钻机与立轴钻机定性对比


(二)钻探质量
动力头钻机给进行程长,操作简单、轻便,运转平稳,一个回次钻进中可实现长行程 平稳给进,减少岩心堵塞,延长回次进尺。而立轴钻进在一个回次中至少要倒杆4~5次。每次倒杆需停车、开车,加之启动不稳,会造成岩心断裂,易发生岩心堵塞,不仅减少了 回次进尺,而且会造成岩心破损,影响岩心采取率,尤其在破碎地层会更加明显。因此,动力头钻机的岩心采取率较高,岩心质量较好,施工质量一般优于立轴钻机。
(三)施工安全性
与立轴钻机相比动力头钻机设备安装简便,无高空作业,可有效避免设备安装过程中 的机械和安全事故;工作过程中,动力头钻机启动柔和,运转平稳,可有效地减少孔内和 机械事故;动力头钻机能长行程连续作业,不用倒杆,可有效减少岩心堵塞、卡钻等孔内 事故,这在破碎地层中,尤为明显;另外工作中无须塔上作业,避免了塔上作业的风险。
(四)其他
与立轴钻机相比,动力头钻机的转速范围宽,能够进行无级调速,且动力头通孔直径 大,桅塔角度调节方便等,能够较好地满足多种钻进工艺的要求,如既能满足金刚石钻进 高转速要求,也能满足液动锤冲击回转低转速要求,还能满足RC连续取心(样)大通孔 和不同倾角钻孔安装调节的要求。此外,动力头钻机还有利于实现远程监测和控制。