Tecnología de perforación geológica
2.3.2.1 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 han liderado la dirección de desarrollo de los equipos de perforación de núcleos geológicos, y Las plataformas de perforación automatizadas han alcanzado el nivel de uso práctico.
(1) Equipo de perforación con cabezal de potencia totalmente hidráulico
Los equipos de perforación con núcleo totalmente hidráulicos de Atlas Copco Christensen han formado una serie completa. La plataforma de perforación totalmente hidráulica serie CS tiene una capacidad de perforación de 610 m a 2000 m. Tiene las ventajas de avance de carrera larga, herramientas de perforación sin elevación de torre, regulación de velocidad continua, alto grado de mecanización, instrumentos de soporte completos y alta eficiencia de producción. Entre ellos, la plataforma de perforación de pozos poco profundos tiene partes de descomposición fuerte y descomposición ligera, y es adecuada para áreas de difícil acceso. Equipo de perforación Boart Longyear Company LF70 (profundidad de perforación de 59 mm, 760 m). La plataforma de perforación portátil CT-171 se puede izar mediante helicóptero. La característica de diseño es que las piezas desmontadas pesan menos de 25 kg y algunas piezas están hechas de aleación ligera, por lo que el RFM general es relativamente ligero. Su diseño es modular, totalmente hidráulico, portátil y multifuncional, lo que representa la última tendencia de desarrollo. Las nuevas plataformas "voladoras" son verdaderamente modulares y adecuadas para la reubicación manual o en vuelo en áreas de difícil acceso. Por ejemplo, la plataforma de perforación HYDRACORE 4000 de Canadá también está diseñada con una máquina eléctrica y una estación hidráulica para su montaje. La plataforma de perforación tiene una potencia de 200 caballos de fuerza y utiliza principalmente tecnología de perforación con extracción de testigos con cable. La profundidad de perforación de la serie NQ alcanza los 1067 metros
(2) Equipo de perforación multifuncional
Con la tecnología de perforación compuesta (es decir, perforación con núcleo de diamante, perforación de muestreo continuo con circulación inversa de aire y perforación con aire hacia abajo) El martillo perforador (perforación por muestreo de un solo orificio) se utiliza ampliamente y se están desarrollando rápidamente equipos de perforación multifuncionales adecuados para esta tecnología de perforación compuesta. Los equipos de perforación de la serie CSR de Canadian International Drilling Equipment Company se utilizan principalmente para el muestreo de centros de circulación inversa (CSR) con profundidades de pozo de 300 ~ 1000 m, y se usan ampliamente en la exploración de minerales geológicos de oro, uranio, hierro y otros recursos en el Estados Unidos y Canadá. Las plataformas de perforación de la serie American Sam T se utilizan para pozos de agua y pozos de metano en capas de carbón; las plataformas de perforación de la serie RD de Ingersoll Rand se utilizan para perforar pozos hidrológicos; las plataformas de perforación HD-600 de American Perennial Company se utilizan para exploración de petróleo, gas, geotermia y minerales. La profundidad de perforación varía de 1000 metros a 3000 metros. Por ejemplo, cuando la plataforma de perforación HD-600 utiliza el cable CHD-76 para perforar, la profundidad de perforación es de 3000 metros. La plataforma de perforación de cabezal eléctrico totalmente hidráulico Universal 5000 de la compañía australiana U.D.R tiene una capacidad de perforación de 1900 m al perforar φ165 mm sin núcleo utilizando una tubería de perforación de 89 mm. Cuando se utiliza el cable CHD101 para extracción de muestras, su longitud es de 3100 m·m. Está equipado con un motor diésel con una potencia de 410 Hp y una capacidad de elevación de 450 kN. Este tipo de equipo de perforación es de gran tamaño y peso, y es un equipo de perforación de alta resistencia para agujeros profundos.
(3) Equipos de perforación automatizados e inteligentes
La compañía canadiense JKS Boyles ha desarrollado con éxito el equipo de perforación automático de túneles serie B. Esta serie de equipos de perforación adopta una estructura de cabezal de potencia totalmente hidráulica, que integra maquinaria, electricidad e hidráulica, y métodos de perforación controlados por computadora. Sólo se requiere un operador en el sitio de construcción. Los parámetros de perforación son completamente monitoreados por computadoras; las operaciones como el levantamiento de la herramienta de perforación también se completan automáticamente. El proceso de perforación también se puede monitorear continuamente y los datos se pueden registrar automáticamente en la sala de operaciones de comunicación de superficie (CCR). Las profundidades máximas de perforación de los equipos de perforación automáticos B-10, B-15 y B-20 son 340, 600 (AQ) y 1550 m respectivamente. La empresa sueca HAGBY ha desarrollado con éxito los equipos de perforación con sacatestigos totalmente automáticos ONRAM series 1000/4 CCD y 2000 CCD. La capacidad de perforación del equipo de perforación CCD 1000/4 es de 750 metros (tubería de perforación BQ). La plataforma de perforación puede recopilar y registrar 13 parámetros durante el proceso de perforación y controlar el proceso de perforación en tiempo real en función de estos parámetros.
Atlas Copco ha desarrollado con éxito la serie Diamec de equipos de perforación automáticos, que son equipos de perforación típicos de alta velocidad y bajo par adecuados para perforación con diamante. Las perforadoras de la serie Diamec son adecuadas para la construcción de terrenos o carreteras. Todos son cabezales hidráulicos, equipados con sistemas operativos integrados mecánicos, eléctricos e hidráulicos. La aplicación práctica en minas tiene ventajas obvias, como alta eficiencia de perforación, bajo costo de perforación y operación simple. La plataforma de perforación Diamec264APC está equipada con tres longitudes de avance diferentes (0,8, 1,8, 3,3 m) para satisfacer diferentes necesidades. En los últimos años, Atlas Copco ha desarrollado los equipos de perforación automáticos DiamecU4APC, DiamecU6APC y DiamecU8APC.
Entre ellos, Diamec U4APC pertenece a la plataforma de perforación automática de segunda generación, que realmente permite el manejo de la máquina por una sola persona. La plataforma de perforación DiamecU6APC simplifica aún más la estructura basada en la DiamecU4APC y mejora la capacidad del sistema electrónico para trabajar en entornos hostiles. Su profundidad de perforación es de 1.000 metros. Como representante de la tercera generación de equipos de perforación automáticos, el equipo de perforación Diamec U8APC está diseñado teniendo en cuenta una mayor ergonomía y un cuidado y seguridad humanísticos mejorados. Su profundidad de perforación es de 1.500 m.
(4) Equipo de perforación con núcleo hidráulico de eje vertical serie XY de China
Durante el período del "Noveno Plan Quinquenal", el equipo de perforación hidráulico de varilla invertida sin parar con mandril doble y eje vertical y la plataforma de perforación de núcleo geológico de doble mandril de frecuencia variable de CA se desarrollaron con éxito. Durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", se desarrolló con éxito la plataforma de perforación de núcleo geológico con cabezal de energía totalmente hidráulica YDX-3 de nueva generación. Esta plataforma de perforación es adecuada para una variedad de tecnologías de perforación de alta eficiencia, como extracción de muestras con cable de diamante, rotación por impacto, perforación direccional y extracción de muestras continua con circulación inversa (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 aumenta año tras año. La tecnología de perforación con núcleo geológico de diamante de pequeño diámetro, que se caracteriza principalmente por tecnologías de perforación avanzadas como la extracción de muestras con cable, la rotación por impacto hidráulico y la perforación direccional, ha vuelto a mostrar una gran vitalidad. Al mismo tiempo, la tecnología de perforación ha logrado nuevos avances desde la implementación exitosa del estudio geológico especial. En particular, la finalización exitosa del proyecto "Perforación de pozos científicos y un pozo" del Proyecto de perforación científica de China continental, un importante proyecto científico nacional, ha promovido en gran medida la mejora de la tecnología de perforación con núcleos en nuestro país.
1) La estructura y el rendimiento del martillo hidráulico DTH se han mejorado enormemente y se ha desarrollado con éxito la herramienta de perforación "tres en uno". El martillo hidráulico DTH YZX127 desarrollado con éxito durante el período del Décimo Plan Quinquenal adopta una estructura completamente nueva, que mejora en gran medida la tasa de utilización de energía y la estabilidad del martillo hidráulico. Sus logros técnicos han obtenido dos patentes de invención nacionales. Durante la construcción de la "perforación científica de pozos", se lograron dos récords mundiales por el uso continuo de un martillo hidráulico en un solo pozo: 3.485,69 metros y la profundidad, 5.118,2 metros. La herramienta de perforación de desarrollo propio "trinity" de martillo hidráulico DTH + motor de tornillo + extracción de muestras con cable perforó con éxito el orificio principal del pozo "Keduan 1" con una profundidad de más de 5.000 metros de una sola vez y extrajo un núcleo completo con una longitud de 3,5m. La práctica ha demostrado que la investigación sobre este conjunto de herramientas de perforación ha logrado los primeros resultados.
2) Se exploraron el sistema de perforación vertical VDS y las herramientas de perforación de muestreo de fidelidad. La investigación sobre sistemas y tecnologías de perforación direccional automática por microordenador multifuncional se basa en el control automático y la corrección de desviaciones. Utilizando tecnologías maduras como sensores, sistemas hidráulicos y maquinaria, hemos explorado un sistema de perforación vertical de circuito cerrado integrado por mecatrónica, que básicamente ha resuelto los diversos problemas técnicos causados por el espacio pequeño y el entorno de trabajo severo, y ha desarrollado un conjunto de principales Diseños de hardware para el sistema de control de circuito cerrado. Las ideas de trabajo han acumulado experiencia para futuras investigaciones sobre sistemas de perforación vertical automática o de perforación direccional automática de alta tecnología, y sentaron las bases para la investigación en serie.
3) Se han logrado nuevos avances en la tecnología de perforación direccional y en la tecnología de perforación de pozos de atraque. Se diseñó una herramienta de perforación combinada adecuada para perforación direccional y se mejoraron las herramientas de perforación de tornillos de velocidad media y baja para adaptarlas a brocas de cono de rodillo, brocas de diamante y brocas de disco compuesto. Desarrollé software de control de diseño de perforación direccional y perforación horizontal. Ha cambiado el método de extracción de minerales solubles en agua y ha mejorado enormemente la eficiencia minera y la tasa de utilización de los recursos minerales. La finalización de dos pares de pozos de atraque de casi 3.000 metros de profundidad creó una nueva era en la tecnología de pozos de atraque en mi país y logró un importante avance tecnológico en los pozos de atraque de salmuera.
4) Se completó con éxito el proyecto de perforación científica "Scientific Well Drilling" en China continental. En junio de 5438 + febrero de 65438 + julio de 2005, los logros científicos y tecnológicos de la "Investigación y aplicación del sistema de perforación de nueva tecnología de la ingeniería de perforación científica de China continental" pasaron la evaluación del Ministerio de Tierras y Recursos. Este proyecto combina creativamente "tecnología de perforación combinada", "solución flexible de doble orificio" y "método avanzado de perforación con extracción de muestras de pequeña apertura" para formar un sistema de tecnología de perforación científica con características chinas únicas. Este nuevo sistema de tecnología de perforación consiste principalmente en tecnología de perforación de extracción de testigos rotativa de impacto impulsada 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 desviada, sistema de lodo LBM-SD de alta calidad, pequeño cementación de espacios y Consiste en tecnología de aplicación de carcasa móvil, tecnología de tratamiento y prevención de accidentes de pozos, tecnología de procesamiento y adquisición de datos de perforación, etc. La implementación exitosa de la "perforación de pozos tecnológicos" 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) Todavía se están explorando nuevos métodos de perforación de fragmentos de roca. La Universidad de Geociencias de China (Wuhan) estableció un "sistema experimental de perforación por fusión en caliente" y realizó experimentos preliminares en formaciones sueltas y de grava. Se están llevando a cabo investigaciones sobre equipos de perforación con vibración sonora y tecnología de perforación en la Universidad de Geociencias de China (Beijing), y también se han iniciado investigaciones sobre el monitoreo en tiempo real de las trayectorias de perforación y los sistemas de impacto de objetivos para la perforación direccional. La investigación de la Universidad de Jilin sobre la teoría biológica de la falta de suavidad y las brocas de diamante biónicas ha obtenido datos experimentales.