自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题,提高钻探装备的自动化、智能化水平,启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作,通过钻机装备、钻探器具研制,钻探工艺技术研究并经试验示范验证,取得多项创新成果,形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配,形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系;基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制,实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化,形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术;基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究,形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术;基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制,形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术;研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术,形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。

智能化自动化钻探技术与装备发展概述

持续开展大深度智能地质钻探关键技术与装备的研发是当前钻井技术发展的主要方向,同时也是实现深地开拓必要的科技手段之一。本文简要回顾了钻探技术与装备发展概况,介绍了智能化自动化钻井技术与智能化自动化钻井工具。并结合现阶段我国5000米智能化自动化钻探技术与装备的研究进展,重点介绍了项目研究目标、研究内容和预期成果,提出了我国现阶段智能化自动化钻探技术与装备发展目标,以期为探索地球深部奥秘、勘探深部资源提供技术装备支撑。

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备的研究与应用

我国智能化发展速度较快,随着经济局势的逐渐明朗,大深度智能地质岩芯钻探技术装备研究和应用成为我国地质钻探工作的主要研究方向,更是开发深度钻探的关键。基于此本文主要研究自动化智能化地质岩芯钻探技术装备进行研究,并且还需明确后期使用,针对研究目标和内容明确研究结果,最终提出现阶段我国自动化智能化钻探技术装备的发展方向,以此对地质资源进行深入剖析,确保各类资源都可在技术装备支持下有效开发,从而推进我国钻探技术的发展。

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

我国社会经济不断发展,新的时代背景对钻井技术提出越来越高的要求。在生产过程中,多种因素导致了复杂的问题,例如,钻孔的深度、孔径等参数的变化都会影响钻井液的正常使用。因此,需要研究一种新型的智能化地质岩芯测排架,提高工作效率、降低成本。

5000m自动化地质岩心钻机的研制

随着我国深部找矿、科学钻探以及新能源勘探等深孔钻探需求逐步增长,同时人工成本也大幅提升,亟需开发自动化程度较高的深部钻探成套装备。本文对国家重点研发课题“5000 m地质岩心钻机关键技术与装备研制”样机研制情况进行了概要介绍。该钻机双速顶驱等主要钻进部件采用交流变频驱动,自动井架工、铁钻工、猫道机等井口自动化作业装置采用液压驱动,钻进过程智能化控制,管柱作业基本实现自动化,可以满足金刚石取心钻进和牙轮全面钻进等多种施工工艺要求。

煤矿井下智能化定向钻探发展路径与关键技术分析

煤矿井下智能化定向钻探是坑道钻探发展的高级阶段,是一个涉及多学科领域的系统工程,具有显著的特殊性和独立性,服务于智能化开采的全过程,为煤炭资源安全、高效、绿色、智能开采提供着技术支撑和装备保障。描述了我国煤矿井下定向钻进技术与装备发展历程,从稳定组合钻具定向钻进到有线随钻测控定向钻进,再到无线随钻测控大功率定向钻进,坑道钻探技术的创新发展与装备的升级换代推动实现顺煤层定向钻孔深度从“1000 m”跨越到“3000 m”。明确了现阶段我国煤矿井下坑道钻探仍处于从机械化向自动化转变的发展定位,分析了智能化定向钻探面临的突出问题,提出了在实现自动化定向钻探的基础上向智能化定向钻探迈进的发展路径,归纳分析了自动化和智能化定向钻探的技术内涵和属性特征,自动化定向钻探强调钻探动作的自动控制执行,包括自动化定向钻机集成控制、多参数随钻测量信息融合、高精度导向控制、冲洗液循环自动控制等方面;智能化定向钻探强调钻探过程的智能最优化控制,包括智能分析与决策、低延时大容量数据传输、智能钻杆、钻探装备智能检测与诊断等方面。针对我国复杂多样的煤层赋存条件和不均衡发展的开采技术条件,建议分阶段、分区域、分层次推进煤矿井下智能化定向钻探探索与发展,并提出了智能化定向钻探亟待攻克的关键技术难题,包括自动化定向钻机研制、旋转导向钻进技术、地质导向钻进技术、随钻地质信息三维动态建模技术、智能化钻探数据库建立、钻孔事故预防与处理技术,同时介绍了“十三五”期间我国煤矿井下智能化定向钻探部分阶段性发展成果。

我国煤矿井下智能化钻探技术装备发展与展望

煤矿井下智能化钻探技术装备是煤矿智能化建设的重要组成部分,也是当前煤矿企业深入推进减人增效工作所急需的先进技术装备。系统总结了"十三五"期间我国煤矿井下智能化钻探技术装备所取得的阶段性成果,重点介绍了自动化钻机、随钻参数监测系统和旋转导向系统等关键技术装备的发展现状。全面分析了制约井下智能化钻探技术装备研发与应用的关键因素:钻机智能化水平较低、随钻探测数据类型少、多系统集成控制难。在此基础上提出深入推进数字化、网络化、智能化技术与传统坑道钻探技术结合,强化多学科融合和协同创新能力;并不断加强智能化钻探技术装备研发与应用人才的培养力度,以技术装备为支撑、以数字化平台为保障、以人才队伍建设为基础;在智能化钻机、高精度数据获取与传输技术、钻孔轨迹智能优化与控制技术、辅助关联设备集成控制技术、数字化钻进平台开展攻关,以实现煤矿井下钻孔全流程智能化施工作业。

特深孔地质岩心钻探技术装备集成及示范

特深孔地质岩心钻探技术装备是由中国地质科学院勘探技术研究所牵头、国内多家单位合作参与研发成功的我国深部矿产资源勘探技术装备,是“十三五”国家重点研发计划项目“5000米智能地质钻探技术装备研发及应用示范”的研究成果,形成的主要研究成果总体实现了特深孔地质岩心钻探工程设计标准化、钻探装备轻量化、钻进控制智能化、孔口操作自动化、孔内钻具系列化、泥浆体系绿色化的目标。以JZ04地热地质勘探井为示范平台,完成了特深孔地质岩心钻探技术装备集成及示范应用,重新构建了新的地质钻探小口径钻孔结构,创造了?114mm绳索取心钻进应用深度、下入?146 mm地质套管深度两项亚洲纪录,初步形成了以绳索取心工艺为主体的特深孔地质岩心钻探技术装备体系。

智能高效小型一体化泥浆不落地系统的研究与应用

针对固体矿产勘查钻探工程泥浆性能维护和固控装备自动化的需求,开展小型一体化泥浆不落地循环处理工艺研究和自动化智能化控制装备研制。装备主要由循环系统、净化系统、控制系统及循环管汇组成。系统引入PID控制和物联网技术,实现过渡泵的自反馈控制和远程可视化控制。现场应用结果表明,装备运行安全、可靠、平稳,净化效率高、自动化程度高,在技术、成本和环保等方面都取得了良好的效果,符合绿色勘查需求。通过自动化智能化控制技术,减少现场作业人员,降低工人劳动强度,一定程度上提升了岩心钻探设备自动化智能化水平,为实现岩心钻探设备自动化、智能化目标提供技术支撑。

LSZ-1型泥浆滤失量自动测量仪研制

目前,在野外钻探现场或泥浆实验室内测量泥浆滤失量都是以传统人工测量为主,测量程序繁琐,读数误差大,工作效率低。为此开展了泥浆滤失量自动测量技术的研制,从结构设计、软件开发、传感器优选、新型过滤材料研制等方面进行技术攻关,研制了LSZ-1型中低压泥浆滤失量自动测量仪。通过实验室试验,实现了泥浆滤失量自动测量、数据储存与无线传输、装置自动清洗等关键技术突破。该仪器的研制成功,可为我国今后实施深钻工程智能化提供技术支撑,有效降低劳动强度,提高数据测量可靠性和工作效率,是钻探信息化、自动化的核心技术装备。

新一代岩心钻机或成深部找矿利器

“重载钻塔、模块化搬迁、交流变频电驱动、顶部驱动型式、自动送钻模式、集中智能化控制的深部岩心钻探装备技术方案，配备孔口作业装置，是目前深孔取心钻机方案的最佳选择。”2013年9月9日，在第四届全国地质勘探技术研讨会暨我国岩心钻探和特殊用途钻探之深孔、特深孔案例交流会上，中国地质装备总公司副总工程师朱江龙表达了上述观点。

智能钻进(一):智能钻井的发展背景、现状与未来

随着自动化、信息化技术的不断发展,世界石油工业走智能化道路已成为大势所趋。当前,国外钻井自动化已进入完善和发展阶段,智能化总体还处于探索研究(起步)阶段,在高新技术的推动下,预计到2030年将进入智能化时代。为了把握地质钻探行业未来的发展方向,本刊将以连载的方式介绍国内外油气工业在智能钻井领域的最新进展、关键技术与发展趋势,以期对业界有所启发。

2019年探矿工程十大新闻

一、地质岩心钻探自动化、智能化等多项关键技术获突破2019年11月15-17日,中国地质大学(北京)承担的国家重点研发计划“多金属矿岩心钻探关键技术装备联合研发及示范”项目国内示范应用钻探工程在山东省平度市山旺-上马台矿区现场顺利通过专家组验收。该示范工程全面验证了项目研发的岩心钻探装备和机具的实用性与可靠性,首次在国内实现了地质岩心钻探领域的数字化钻进、优化钻进、钻杆拧卸和钻杆操作自动化等目标,为开展国外示范应用奠定了良好的基础。