MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機在鉆探中的應用

陳鑫發，邢向渠

(河南省地質礦產勘查開發局第二地質環境調查院，鄭州 450053)

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MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機在鉆探中的應用

陳鑫發，邢向渠

(河南省地質礦產勘查開發局第二地質環境調查院，鄭州 450053)

本文以河南省省級重點項目-滎陽萬山產業園地區地熱能開發利用觀測井施工中使用了MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機的應用為實例，充分體現MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機配備中風壓空壓機、潛孔沖擊器后，在硬巖地區快速鉆進施工中具有搬遷速度快、鉆進效率高、綜合成本低等優點；采用MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機+中風壓空壓機+潛孔沖擊器的鉆進工藝，充分體現出該設備在操作使用方面具有明顯的快速鉆進技術優勢，對硬巖地層中使用中風壓空壓機、潛孔沖擊器鉆進技術的應用效果進行了深入探討。

多功能；水井鉆機；空壓機；沖擊器

0 引言

2015年3月，我院在河南省滎陽萬山地區省重點項目施工中，接到30眼地熱觀測井的施工合同，根據該區的地層、地質構造特點，利用院現有的水井施工設備MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機，依據不同成井深度，為110～120 m深的地熱觀測用井配備了一臺RHP825E型中風壓空壓機，合理采用空氣潛孔錘鉆進技術，快速、優質、保量的完成了任務，快速鑿巖鉆探取得了較好的社會效益和經濟效益，鉆探技術取得很大的突破。

項目采用上述鉆探技術，共完成地熱觀測井30眼，總進尺3 450.52 m。從快速鉆探技術的實際應用與實踐看，大大提高鉆探速度，效率是正常循環鉆進數倍，每個地熱觀測井純鉆進22 h終孔下管，最高機械鉆速20.60 m/h，平均機械鉆速9.95 m/h，最高臺班效率61.50 m/臺班。與同類地層常規泥漿鉆進施工相比具有施工周期短、生產成本低、材料消耗少、攤銷費用低的優點，具有明顯的技術優勢。

1 地層結構特點

萬山山區松散覆蓋層極為復雜：上部多數為漂石、卵、礫、砂礫碎石堆積物地層，下部基巖含裂隙、構造破碎帶多層，易垮塌，易縮徑。一般松散巖類覆蓋層厚度為8～22 m，基巖地層多為石英砂巖、片麻巖、花崗片麻巖，巖石級別為6～9級。鉆孔主要布置在構造、裂隙、斷層中，富含卵礫石、裂隙、破碎帶等。開孔采用?245 mm三牙輪鉆頭，鉆至較穩定地層，下入?219 mm鋼管保護孔壁，20 m以下主要為相對穩定的泥巖砂巖、石英砂巖、片麻巖、花崗片麻巖地層，采用空氣潛孔錘鉆進。

2 鉆探設備選擇及配套

根據萬山地區的地層特點及鉆孔相對距離50 m分布，為方便搬遷，選擇由張家口中地裝備探礦工程機械有限公司制造的MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機1套(圖1)，配備英格索蘭RHP825E型中風壓空氣壓縮機1臺(圖2)、選用CGE380型潛孔沖擊器1套，匹配CGE380-?203 mm的錘頭。

圖1 MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機

圖2 RHP825E型中風壓空氣壓縮機

MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機是由張家口中地裝備探礦工程機械有限公司新研制的一種高效、多功能的全液壓鉆機，因其用途廣泛、操作方便、方便移動的特點，在使用空氣潛孔錘鉆進工藝時鉆進效率高、綜合成本低、對環境污染小。

3 施工工藝

3.1 鉆孔結構

開孔采用?245 mm牙輪鉆頭，鉆到穩定基巖后繼續鉆進0.5～1 m，下入?219 mm鋼管作為保護套管；終孔口徑165 mm，孔深120 m左右。

3.2 鉆進工藝

二開以后采用CGE380型潛孔沖擊器、?203/165 mm錘頭鉆至預定深度。鉆具組合為(自上而下)110 mm×110 mm×7 500 mm主動鉆桿+?102 mm×4.5 m鉆桿+變徑接頭+CGE380型潛孔沖擊器+CGE380-?203 mm/165 mm錘頭。

4 操作要點

4.1 鉆機的操作及維護

鉆機使用前由廠方技術人員對操作工人進行全面的培訓，從鉆機結構及工作原理作了概述說明。對操作儀表箱，主泵控制(鑿巖功能、行走功能)，行走操作，鉆機調平，滑架起落，液壓、動力、氣路系統，主、副卷揚系統，鉆進過程，停鉆及正常鉆孔注意事項進行操作、講解，常見事故的問題如何處理等。指出維修保養的重要性，并對鉆機各部位(液壓系統、回轉頭、履帶、鉆機的調平、行走系統、液壓馬達等)的如何進行日常維護及保養作了深入解釋，并親自在施工現場實地傳教，使得項目施工的操作工人都能夠熟悉操作運用。

4.2 空壓機的操作及維護

本次施工配置了RHP825E型中風壓空氣壓縮機，提高了鉆進速率。要確?？諝夤苈非鍧?、暢通、密封，防止管路或鉆桿內的巖屑等雜物落入沖擊器內，以免加速沖擊器磨損或卡死活塞，鉆具螺紋聯接處須涂螺紋脂，防止管路漏風跑風，降低鉆進速度。

4.3 潛孔沖擊器的操作及維護

使用中的潛孔沖擊器要定期拆開檢查、清洗。裝配時，要確保各結合部位調整至正確間隙。正常鉆進時，每班至少通過鉆桿向沖擊器內注入一次潤滑油，每次注入量約為0.3～0.6 kg，使沖擊器內潤滑充分，延長潛孔沖擊器使用壽命。

5 MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機的技術特點

5.1 鉆進周期短

選配MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機，其鉆進施工工作原理是帶動鉆機主機的柴油機為動力，驅動液壓泵運行產生油壓，用高壓的液壓油驅動執行元件工作，來實現各部件完成相應的操作工作，空壓機提供的高壓空氣驅動潛孔沖擊器工作。鉆進技術優勢明顯，體現出鉆機高科技含量的特性，加之潛孔錘鉆進效率高，縮短了施工周期。

5.2 施工費用低

使用MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機，在施工中，除覆蓋層用少部分水外，基巖部分幾乎不用水，特別是在嚴重缺水的山區施工，使用MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機+中風壓空壓機+潛孔沖擊器鉆探工藝具有很大的優勢。其主要開支是柴油消耗，但是單孔柴油消耗約2 300元左右，全部成本約3 200元左右，比正循環鉆進施工節約成本約10 200元。

5.3 節約勞動力成本

該鉆機施工現場只需3人即可完成鉆進工作，與常規泥漿正循環鉆進工藝相比使用工人數量大大減少，節約不少人力成本，勞動強度也大幅減輕，施工效率由此也得到顯著提高。

6 結論

使用MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機、潛孔沖擊鉆進技術使萬山地區地熱觀測井的實施效果顯著，MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機適應于在相對完整的基巖地層中快速、高效鉆進，效率高，顯示出其無可比擬的優越性，而在較破碎地層中鉆進需要研究解決鉆孔護壁問題，之后才能充分利用該技術。

使用MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機、配套潛孔沖擊鉆進，減少輔助時間，相對延長了純鉆進時間，施工效率大幅提高，縮短了施工周期，從而大大降低了施工成本，特別是操作員的勞動強度大大降低，性能穩定可靠。鉆機整機布局合理，成孔質量較好，維護保養更簡單，與同類鉆機相比性價比高。

依靠科技進步，科學選配高性能鉆探施工設備、應用鉆井新技術、新工藝，是大力發展生產力的重要途徑。該項目使用MD400B型履帶式多功能全液壓水井鉆機、潛孔沖擊鉆進技術在鉆探施工項目中的應用是成功的：鉆進效率數倍提高，鉆探成本大幅降低，成井質量明顯提高，而且減少對環境的污染，綜合經濟效率、社會效益顯著。

[1] 張榮,劉濤.深孔鉆探配套鉆機及其應用[J].地質裝備,2015,16(5):15-18.

[2] 徐云鵬.氣動潛孔錘在地熱井鉆井中的應用[J].地質裝備,2015,16(6):15-17.

[3] 楊培遠.氣動潛孔錘鉆進工藝的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),1993(1):55-55.

[4] 李士戰,王宇清,李道華. SP30全液壓循環鉆機的研究與應用[J]. 地質裝備,2014(6):11-14.

2016-03-02

陳鑫發(1971-) 男，河南鄭州人，高級工程師，主要從事鉆探工程機械工作。鄭州市南陽路56號河南地礦大廈403室，Tel：0371-86018017，13523518127，E-mail:cxf197111@sohu.com。

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1009-282X(2016)05-0041-03