新疆煤及煤层气钻探装备现状

新疆煤及煤层气钻探装备现状

姜 ,维 ,刘蒙蒙

新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队，新疆 乌鲁木齐 830000

摘要：钻探工程作为煤田勘探的重要方法，在一代又一代钻探人的不懈努力下取得了巨大的变化和发展。现在除从事煤田地质勘探外，已全面进入煤层气、煤田灭火、煤矿大口径井、社会地质、地热井、工程地质勘查、地灾治理等工程。钻探工程在装备建设方面取得了质的飞跃，对新疆在煤及煤层气勘探取得优异成绩方面立下了不朽功劳。主要从装备方面介绍新疆煤及煤层气钻探技术能力建设现状。

0 引言

钻探技术装备是钻探工程的重要组成部分， 它随着钻探方法和钻探工艺的发展而变化， 直接影响着钻探技术水平的进步。钻探技术装备主要是指直接用于钻探施工的机械设备和装置，包括钻机及配套设备（动力机、钻机、泥浆泵、钻塔）和定向设备等等。

近年来，随着煤田勘探工作的基本完成，煤田勘探队伍需要转型，大量进军多种行业钻探领域。随着钻探技术的引进与发展，新疆的地质勘探主业建设有了一定的提高，为发展地质勘探装备也提供了相应的契机。新疆钻探装备发展也迎头赶上，达到国内平均技术水平,满足市场需求。

1 煤田钻探钻机及配套装备现状

煤田钻探以XY-5、XY-6（B）型煤田岩心液压钻机为主，并装配有CSD1800A履带式全液压岩心钻机、CMR1000多功能地表取心钻机，可以施工1500米以内煤田钻孔。施工口径在75mm-216mm。可采用普钻与绳索取芯钻进，可用于斜直孔的钻探施工，尤其是CSD1800A履带式全液压岩心钻机，开孔顶角可达40°，解决急倾斜地层的成孔率。具体参数如下：

1.1 XY-6型岩心钻机设备能力参数

表1XY-6型岩心钻机设备能力参数

1.2 CSD1800A履带式全液压岩心钻机设备能力参数

表2  CSD1800A型钻机性能

2 煤层气及其他行业钻机

随着钻探业务范围的不断拓展，钻探装备也在不断扩充与发展，现有可施工水井与大口径钻机SPS-2000、GZ-2600型钻机，煤层气与石油钻机SMJ5510TZJ15/800Y液压动力头钻机、ZJ-30钻机，煤层气与石油生产检泵用修井机XJ-40等。主要性能如下：

2.1 SPS-2000型水源钻机

SPS2000DM型水井钻机为机械传动、机械操纵的散装转盘式钻机。主要用于1500米左右深层地下水的开采、浅层石油、天然气及盐井的开发。其主要特点有：钻进能力大；转速范围广；工艺适用性强，既适合空气潜孔锤钻进、牙轮钻进，又适用于一般钻进方法；配备液压或机械锚头；两种动力，柴油机和电动机，由用户任意选择。配备水刹车系统。

表3  SPS-2000型水源钻机参数

2.2 GZ-2600型工程水源钻机

GZ-2600型工程水源钻机配有双联水刹车装置和配套的水路系统，以降低工人的劳动强度，减少制动闸带和卷筒的磨损，延长设备的使用寿命，增加深井作业的安全可靠性。 主要用于水井与大口径井施工，同时也适用中浅层油井和深层冷热水的开发，天然气、盐井钻进、煤层气开采、地热等钻探。也可用于地质、矿井建设等其它工程钻孔。

结构特点为机械传动，转盘回转，重心低、传动平稳，坚固耐用、操作安全、密封性能好，钻机布局合理、便于维修保养。配有油缸搓扣装置可实现机械拧卸钻具，减轻劳动强度，保证钻孔质量。亦可采用石油钻探拧卸钻具的工艺，用锚头轮装置拧卸钻具。

表4 GZ-2600型水源钻机参数

2.3 SMJ5510TZJ15/800Y液压动力头钻机

该钻机是一种将液压顶驱动力头安装在10×6汽车底盘上的车载钻机，可满足压缩空气钻进，泡沫钻进和泥浆钻进的钻探施工。具有机动性好、作业效率高、钻孔质量好、低污染、性价比高等特点。适用于煤矿区地面瓦斯井施工、浅层石油及水文水井的施工，也可用于矿山抢险钻探施工，并配备有美国寿力移动式双工况空气压缩机系统。

表5 SMJ5510TZJ15/800Y液压动力头钻机参数

2.4 ZJ-30撬装钻机

该钻机是一种最大钻深能力为3000m的陆地钻机，主要用于井深为1600～3000m (钻杆4 1/2”）或者1500～2500m (钻杆5”）的石油、天然气勘探开发。 钻机的基本参数、结构型式、设计制造符合API、IEC、HSE等国际通用规范，主要设备的细节充分休现了健康、安全、环保的设计理念，钻机采用模块化设计，结构紧凑。发电机房采用隔音降噪设计，尽可能的减少环境污染及人体伤害。钻机设计应用环境温度为-20°C ~+55°C,各系统及设备的设计、选型多采用耐高温元器件及风冷散热方式，钻机能够适应高温、沙漠、多雨等恶劣环境。

表6 ZJ-30撬装钻机参数

2.5 XJ-40修井机

XJ-40修井机为自走式，适用于油、气、水井的小修作业。XJ40 修井机由如下部件组成： 底盘、取力器、 传动轴、液力变矩器、角传动箱、 绞车、井架、游车大钩、工具等。技术性能先进，简单结构，便于安装、移运。

修井机基本参数：

1）型号XJ40，额定载荷为400KN，

2） 修井深度：名义小修深度 27/8″外加厚油管 3200 m ， 27/8″钻杆 2000 m

3） 大钩最大载荷 675kN （ 3×4）

4） 台上发动机额定功率 247kW/1900rpm

5） 井架高度 17 m

6） 整机外形 (长×宽×高) 16350 × 2500 × 4200mm

7） 总质量 24980kg

2.6 定向设备

除常规泥浆脉冲随钻测量仪器外，针对漏失地层或空气钻井有电磁波定向仪器，为电磁波信号传导。

1）电磁传播基本理论

大部分的电磁信号沿钻杆向上传播、泄漏，穿透周围地层，然后再返回到仪器间隙短节的对面其目的是检测在井口的有限信号。

在电磁波随钻测量应用中包括如下两个天线：井口天线和参考天线。井口天线连接到井口防喷器，参考天线连接到距井口一定距离的地面上。在大多数情况下井口天线接收信号，参考天线提供了接地参照，形成一个电子回路。

2）电磁波无线随钻仪组成。

从上至下MWD仪器组合为：上部连接器、电池筒、电池连接器、发射器、定向探管、加长杆、导向杆。

从上至下无磁钻铤组合是：电池无磁钻铤、绝缘短节、仪器无磁钻铤、定向压力短节。

3）发射器把测得的参数以电磁波方式通过钻柱及地层传播，通过井口天线及参考天线接收传入双通道放大器，经地面设备解码通过电脑上的软件显示出来。

3 总结

钻探工程是矿产勘查的重要技术方法之一，是能够直接从地下岩层获取实物样品的唯一手段，是在地质勘探勘查中，用钻机按一定设计角度和方向施工钻孔，通过钻孔采取岩心（或矿心）、岩屑或在孔内下入测试仪器，以探查地下岩层、矿体、油气和地热等的工程。煤田钻探是为探明煤炭资源及地质情况或为其他目的所进行的钻孔工程。煤层气钻探是煤层气勘探和开发的重要环节，在煤层气勘探中要通过钻井和辅助测试手段来证实煤层中甲烷气的存在，在开发中要通过钻井建立一个地面与地下目的煤层相连的通道，进而生产煤层气，煤层气钻探工程又包括钻井、固井、定向、完井。钻探费用在矿产勘探和开发投资中占有较大的比重。提升钻探装备能力是提高钻井速度和采用钻井新技术提高勘探成功率、开发效率和降低勘探成本的重要手段。

参考文献

[1]刘浩.我国地质找矿钻探技术装备现状及发展趋势探析[J].世界有色金属. 2021(23)：52-54.

[2]杨文胜.煤田地质钻探中绳索取心钻进技术与装备的几点探讨.[J].技术与市场. 2019,26(04):169.

[3]高宏亮.车载钻机在地质勘探工程中的应用[J].地质装备. 2009,10(02).37-40.

作者简介：姜维，男，本科，工程师，主要从事煤层气勘探开发工作。