FYD型分体塔式全液压动力头钻机

FYD-2200分体塔式全液压动力头钻机由安徽省地矿局313地质队和中国地质装备总公司联合研制。该钻机综合了国内外全液压动力头钻机和立井钻机的优点。钻机采用分体塔式结构设计,改变了深钻时车载、桅杆式结构的弊端,适合在山区、丘陵、道路较差的地方施工。钻机采用无级变速,调速范围宽,操作方便;钻机设计为长冲程(4.8m),减少了辅助时间。钻机动力头卡盘采用卡瓦夹紧和顶驱两用结构,避免了单一结构中浅、深钻具增压和悬挂卡盘夹紧能力的问题;钻机操作系统实现了工作参数数字化、塔上塔下操作可视化、钻井现场网络远程监控,便于现场安全操作和管理者远程决策指挥。该钻机自动化程度高,操作安全,工作环境好,劳动强度低。

(一)钻机的主要结构

FYD-2200分体塔式全液压动力头钻机由主机、电站、钻塔和泥浆泵四个独立部分组成。钻机的外形和结构布置如图2-6所示。

图2-6钻机外形和结构布置

1.主持

主钻机由抓手、动力头、卡盘、动力头架、桅杆、桅杆上段、桅杆支架、底架、底架总成、主绞车、液压系统、操作台等部分组成。钻机的主机如图2-7所示。

2.发电厂

发电站的结构如图2-8所示。其作用是为主机提供液压动力源,通过快换接头与主机连接。电站主要由电站框架1、电控柜2、油温散热器3、油泵电机组4、油箱5、主泵6、联轴器7、主电机8组成。

图2-7 FYD-2200钻机主机示意图

1-手爪;2-动力头;3-卡盘;4—动力头架;5-桅杆;6—桅杆的上部;7—桅杆支架;8—底部托架;9—底架组件;10-主绞车;11-绳索提升;12-液压系统;13-操作控制台;14-发电站

图2-8电站物理图

1-电站框架;2-电气控制柜;3-油温散热器;4—油泵电机组;5—燃料箱;6—主泵;7-耦合;8—主电机

3.手术台和现场工作室

钻机操作系统实现了速度、压力、扭矩、泵压、流量等参数的数字显示,实现了塔架上的视频操作和现场的工作状态。该网站配备了远程网络传输系统。工作站和野外工作室如图2-9所示。

4.装备

采用SG-24A四角钻机,承载能力550kN。

图2-9操作控制台和现场工作室

(a)控制台;(b)现场工作室

5.泥浆泵

泥浆泵采用BW300/12型,由分体式电机驱动。

6.绳索取芯绞车

绳索取心绞车采用分体式电机驱动,打捞能力达到3000米深。

7.钻杆拧松系统

配备SQ114/8液压动力大钳。

(二)钻机主要技术参数

FYD-2200分体塔式全液压动力头钻机的主要技术参数见表2-6。

(三)钻机应用实例

安徽霍邱周吉ZK1725孔采用FYD-2200分体塔式全液压动力头钻机进行深部找矿,孔深2706.68米,最终孔径为ф77毫米。另外,在江西赣州杜愚南岭科学钻探NLSD-1孔施工中,完成了一个孔深2967.83米,最终孔径为ф97毫米的钻孔。应用表明,该钻机具有以下性能特点:

1)钻机结构采用分体模块设计,布局合理。整个钻机分为主机、电站、钻塔、泥浆泵四个独立部分,便于拆卸、搬迁和运输。

2)重型24m四角管钻机可提升18m立根,比只能提升9m和6m立根的桅杆钻机节省1/2 ~ 2/3起下钻时间。

3)钻机钻进过程长达4.8m,适用于绳索取心钻杆和4.5m长的普通钻杆,节省钻进时间。与立井钻机相比,钻井时间是立井钻机的1/5 ~ 1/7。

4)钻机动力头可纵向和横向移动孔口,孔口位置较宽,便于起下钻和取芯作业。

5)动力头旋转调速范围广,机械换挡与液压调速相结合,可实现0 ~ 1200 r/min的无级变速,精确控制动力头转速。

6)动力头夹紧系统实现了卡盘和顶驱两用,解决了浅孔带压钻井和深孔减压时卡盘因夹紧力不足而打滑的问题。

7)井架可加在钻机滑道上部,实现有塔无塔两用,直斜孔两用。

8)主要钻孔参数自动采集并显示在操作平台上,并显示塔身上下关键操作部位的视频图像,使操作监控者对整机的运行状态一目了然,增强了机器操作的安全性。同时实现了远程网络传输,方便管理人员远程决策和指挥。

9)配备液压动力大钳拧开钻杆,减轻了工人的劳动强度,减少了钻杆的损坏,节省起下钻时间约1/3。

10)钻机、水泵、绳索取芯绞车等设备与电站分开驱动,可节约深孔钻探能耗20%以上。

表2-6主要技术参数表2-6 FYD-2200全液压动力头钻机