2014年我國地質(zhì)巖心鉆行業(yè)技術(shù)特點

中國產(chǎn)業(yè)研究報告網(wǎng)訊：

    （1）深度大、智能化、全液壓動力頭驅(qū)動是巖心鉆機發(fā)展的趨勢 

    國際上地質(zhì)巖心鉆機的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：第一階段，20世紀60年代以前的手把操作機械型鉆機；第二階段，20世紀60年代開始應(yīng)用的立軸型鉆機；第三階段，20世紀70年代開始應(yīng)用的全液壓動力頭式鉆機；第四階段，20世紀90年代中期開始研發(fā)的智能化鉆機。 

    隨著世界經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，全球礦產(chǎn)資源消耗量持續(xù)增長，經(jīng)過幾十年開采，淺層礦產(chǎn)資源可開采量逐漸減少，經(jīng)濟和社會發(fā)展對礦產(chǎn)資源的需求仍持續(xù)擴大，往深層勘探并開采礦產(chǎn)資源是一種必然趨勢。目前，國外許多大型礦山探采深度都超過1,000米，如南非巴伯頓金礦3,800米，澳大利亞芒特艾薩多金屬礦2,600米，并在3,000米深度又發(fā)現(xiàn)儲量大于300萬噸的富銅礦床。其他國家如加拿大探采深度可達2,000米，美國探采深度可達3,000米，印度探采深度可達3,500米。世界主要國家金屬礦探采深度如下：

    2008年國土資源部發(fā)布《關(guān)于促進深部找礦工作指導(dǎo)意見》，明確我國深部找礦工作的戰(zhàn)略目標，開展主要成礦區(qū)帶地下500米至2,000米的深部資源潛力評價，重要固體礦產(chǎn)工業(yè)礦體勘查深度推進到1,500米。據(jù)統(tǒng)計，目前我國大多數(shù)金屬礦山探采深度局限于地表以下500米以內(nèi)，埋深超過500米以下的礦床，由于鉆探設(shè)備、開采技術(shù)條件和開采成本的限制，還未進行普遍的調(diào)查評價，但最新的成礦理論研究和深部定位預(yù)測驗證結(jié)果均表明，地下500-1,500米深度見礦范例眾多，表明我國大陸深部蘊藏著潛力巨大的礦產(chǎn)資源，第二找礦空間潛力巨大。 

    內(nèi)容選自產(chǎn)業(yè)研究報告網(wǎng)發(fā)布的《2013-2017年中國巖心鉆機市場分析及投資方向研究報告》 

    由上述國內(nèi)外金屬礦探采深度現(xiàn)狀和我國地質(zhì)找礦的戰(zhàn)略目標可預(yù)測，我國地質(zhì)勘探工作必將向地下深部發(fā)展，鉆探深度大將是未來巖心鉆機發(fā)展的客觀要求和發(fā)展趨勢。同時，隨著我國液壓技術(shù)的發(fā)展成熟，以及地質(zhì)勘查越來越復(fù)雜的客觀要求，智能化、全液壓動力頭驅(qū)動式巖心鉆機因其具有的一系列優(yōu)點，也將成為未來巖心鉆機發(fā)展的趨勢。智能化巖心鉆機，可以實現(xiàn)鉆探環(huán)境傳感控制，提高鉆探作業(yè)自動化程度。智能化鉆機通過計算機數(shù)據(jù)采集和自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量、泵壓、鉆速等主要鉆進參數(shù)自動收集和檢測，實現(xiàn)鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵流量等精確自動調(diào)控，實現(xiàn)恒壓鉆進和恒速鉆進等優(yōu)化鉆進，自動判別斷鉆、斷水、燒鉆、卡鉆和鉆頭拋光等主要異常工況，提高鉆機的自動化程度，實現(xiàn)鉆進過程智能化的目標。 

    全液壓動力頭驅(qū)動式巖心鉆機具有鉆探效率高、人工操作勞動強度低、適宜實現(xiàn)多種鉆探工藝等優(yōu)點。目前，國外發(fā)達國家已經(jīng)普遍將全液壓巖心鉆機運用于礦產(chǎn)勘查工作，成為發(fā)達國家地質(zhì)勘探的主流鉆機，世界領(lǐng)先的巖心鉆機生產(chǎn)廠商的市場宣傳中已經(jīng)很少看到機械立軸式巖心鉆機，轉(zhuǎn)而以全液壓動力頭驅(qū)動式巖心鉆機為主。國外大量使用的全液壓動力頭式巖心鉆機，鉆進能力從100米至3,000米不等，自動化程度高，部分產(chǎn)品實現(xiàn)了智能化。 

    智能化全液壓動力頭驅(qū)動式巖心鉆機的研制和應(yīng)用在我國仍處于起步階段，實現(xiàn)全面應(yīng)用全液壓巖心鉆機還需要一個很漫長的過程，大多數(shù)發(fā)達國家用了15-20年才全面升級換代為全液壓巖心鉆機。國內(nèi)智能化全液壓巖心鉆機的研制，目前尚處于起步階段，設(shè)備配套簡單，鉆進工藝單一，大多屬于仿制國外中檔產(chǎn)品，只有極少數(shù)廠家能夠形成批量生產(chǎn)能力，絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)缺乏新產(chǎn)品研發(fā)能力。2007年科技部把“2,000米地質(zhì)巖心鉆探關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備”列入863計劃，但目前我國巖心鉆探設(shè)備更新?lián)Q代速度緩慢，絕大部分都是二十世紀八十年代之前研制的產(chǎn)品，廣泛運用的地質(zhì)巖心鉆機仍停留在第二代產(chǎn)品，即機械立軸式巖心鉆機。隨著地質(zhì)勘探行業(yè)復(fù)蘇，部分地質(zhì)勘探單位已經(jīng)開始使用全液壓巖心鉆機，國內(nèi)全液壓巖心鉆機的市場需求正在逐步形成并穩(wěn)定增長。 

    （2）智能化、穩(wěn)定性好、回拖力大是水平定向鉆機發(fā)展的趨勢 

    水平定向鉆機在施工過程中首先需要在地下進行導(dǎo)向孔施工，然后回拖擴孔并進行管線鋪設(shè)。在施工過程中，地下工況條件復(fù)雜，智能化、穩(wěn)定性高、回拖力大的鉆機能夠提高施工效率，降低施工成本，提高產(chǎn)品的綜合性價比。智能化水平定向鉆機能夠提高施工效率。在非開挖工程實踐中，大型非開挖工程的水平穿越長度可能長達3,000米16，在地下巖土鉆進的施工過程中，工況條件復(fù)雜多變，工程施工人員在地面難以充分掌握地下工況條件，因此，施工人員無法根據(jù)不同工況條件及時做出施工調(diào)整，容易出現(xiàn)鉆桿折斷、鉆孔塌陷等施工問題，影響工程施工的效率和成本。智能化鉆機利用現(xiàn)代傳感技術(shù)和自動化技術(shù)，對鉆機轉(zhuǎn)速、鉆壓、機械鉆速、扭矩、泥漿泵沖次和排量等進行實時檢測；采用機、電、液一體化技術(shù)、利用計算機對上述各參數(shù)進行預(yù)設(shè)并根據(jù)孔內(nèi)鉆進狀況自動控制與調(diào)節(jié)，實現(xiàn)恒速鉆進或恒壓鉆進，實現(xiàn)鉆進的自動化，提高施工效率。鉆機穩(wěn)定性好能有效減少故障，降低工程施工成本。石油和天然氣管道、重要通信線纜等管線鋪設(shè)往往需要從地下穿越河流、鐵路和公路等，該等大型非開挖工程一般在野外作業(yè)，維持施工人員日常施工的成本較高，如果鉆機穩(wěn)定性差，鉆機故障導(dǎo)致的維修等待時間長，不僅施工效率低，而且明顯增加工程的成本。鉆機的穩(wěn)定性主要受到產(chǎn)品整體設(shè)計方案、鉆機部件加工質(zhì)量和鉆機裝配調(diào)校等因素影響，水平定向鉆機的液壓系統(tǒng)、動力頭部件、動力系統(tǒng)是影響鉆機穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件。 

    回拖力是水平定向鉆機的關(guān)鍵技術(shù)指標，也是評價鉆機水平鉆進能力的重要指標。回拖力大的水平定向鉆機，可以實現(xiàn)長距離、大鉆孔水平穿越施工。隨著我國工業(yè)化程度提高，未來石油、天然氣、電信等管線鋪設(shè)需求可望持續(xù)增長，大量管線需要長距離穿越河流、鐵路、公路等，均需要大回拖力水平定向鉆機實現(xiàn)非開挖管線鋪設(shè)。 

    （3）專業(yè)化、效率高、滿足多工藝鉆進是煤層氣鉆機發(fā)展的趨勢 

    煤層氣勘探開發(fā)離不開先進的設(shè)備，鉆機是其中的關(guān)鍵裝備。鉆機結(jié)構(gòu)及鉆進能力直接影響煤層氣勘探和開采鉆井施工的工藝選擇、鉆進速度的快慢、鉆井質(zhì)量的好壞、勘探開發(fā)成本的高低及生產(chǎn)安全。 

    我國目前用于煤層氣勘探和開采的鉆機主要是小型石油鉆機、大型水井鉆機和從國外進口煤層氣鉆機，國內(nèi)缺乏針對煤層氣勘探和開發(fā)的煤層氣鉆機生產(chǎn)廠商。小型石油鉆機價格昂貴且不易搬運，綜合施工效率不高。大型水井鉆機施工效率不高，鉆井質(zhì)量不高；進口煤層氣鉆機價格昂貴而且售后服務(wù)和維修成本高；因此都不是我國煤層氣勘探開采的理想鉆機。 

    國外煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，煤層氣鉆機的開發(fā)與應(yīng)用起步較早，技術(shù)性能比較成熟，國外目前用于煤層氣勘探和開采鉆井的主要是全液壓動力頭式鉆機。美國雪姆（SCHRAMM）公司、瑞典阿特拉斯•科普柯(Atlas Copco)公司、德國寶峨（BAUER）公司、意大利維爾（W.E.I.）公司都研發(fā)了各種型號的全液壓動力頭煤層氣鉆機，具有專業(yè)化、智能化、效率高等優(yōu)點，在世界主要的煤層氣開采國家被普遍使用，其中僅美國雪姆（SCHRAMM）公司在澳大利亞就有400多臺設(shè)備。 

    煤層氣鉆探生產(chǎn)的鉆進方法和工藝應(yīng)符合地層及其構(gòu)造、煤儲層及其構(gòu)造等地質(zhì)水文條件的要求。煤層氣井主要有勘探井、生產(chǎn)井，其中生產(chǎn)井又分為直井和水平井，不同類型的井對鉆進工藝的要求不完全相同。煤層氣鉆機未來發(fā)展趨勢必定是要能滿足多工藝鉆進的要求，比如高轉(zhuǎn)速、穩(wěn)定加壓、長行程給進、反循環(huán)連續(xù)取芯等鉆進工藝，空氣鉆進、泡沫鉆進和泥漿鉆進等鉆進方法。全液壓動力頭煤層氣鉆機具有轉(zhuǎn)盤式鉆機和立軸式鉆機的雙重優(yōu)點，能很好地適應(yīng)煤層氣鉆井施工作業(yè)對多工藝鉆進的要求，國外煤層氣鉆機已經(jīng)得到普遍采用，是目前國外煤層氣鉆機的主流產(chǎn)品。根據(jù)國內(nèi)5大區(qū)塊煤層氣勘察的實際情況，煤層的深度一般為：直井完井深度300-1,500米，水平井完井深度1,500-2,500米，為滿足鉆井深度的需要,煤層氣鉆機的鉆進深度應(yīng)為2,000-3,000米17。如果具備經(jīng)濟高效的鉆進深度更大的煤層氣鉆機，應(yīng)有利于我國深部煤層氣資源勘探和開采，對保障我國能源安全具有重大意義。隨著我國煤層氣勘探和開采鉆井需求快速增長，采用可滿足多工藝鉆進要求的高效率專業(yè)煤層氣鉆機是必然趨勢。