立轴式岩心钻机
立轴式自动送钻钻机
立轴式自动送钻岩心钻机一、项目起止年限二、项目立项的必要性煤炭、石油、钢铁是现代生活生产离不开的能源及原料，它们埋藏在地下几百米，几千米甚至上万米。
为了寻找及开发它们，需要钻井进行探明储量及深度，在长期的钻井过程中，需要一套技术先进、工作可靠的钻井设备。
立轴式自动送钻岩心钻机，它的投入使用不仅能降低司钻工人的劳动强度，还能提高钻井速度，降低钻井成本。
自动送钻顾名思义就是自动送钻是指钻机在无需人工控制的情况下实现钻头自动进给的一种作业方式。
采用自动送钻最初的目的是在于解放司钻，但实践证明，它还能有效地保证井身质量，提高机械钻速，增加钻头进尺。
在国外，几乎所有石油钻机都已配备自动送钻系统，岩心钻机相对比较少，国内深层石油钻机也已采用自动送钻系统，但岩心钻机几乎都没有采用。
自动送钻系统的关键核心优选并保持钻压的精确值和均匀送进，可以提高平均机械钻速和增加钻头进尺。
按钻井工艺要求，让送钻装置在给定的条件下实现钻头的自动进给。
这里的给定条件是指钻压、转速、扭拒等，自动送钻装置维持恒条件钻井。
国内外广泛采用的是进行恒钻压钻井。
由于钻进是钻井工艺过程中最主要的功能之一，因此自动送钻装置的研制在实现钻机自动化的历史使命中占有十分重要的地位。
之所以采用自动送钻装置，是因为传统的人工控制给进钻井存在以下的缺点：1.司钻长时间注意力高度集中，监视钻进仪表，其精神、体力劳动强度大，极易疲劳，每钻进一定进尺，要进行停钻倒杆钻进，影响钻井安全；2.立轴式岩心钻机每次加接钻杆时，需要摘离合器、变速箱换挡、挂卷扬机、分离动力头、操作刹把、提升钻杆、对扣加接钻杆，在分离卷扬机、挂合动力头、主变速箱换挡、挂离合器，操作过程繁琐。
3.在钻取岩心的过程中，因为每个司钻的操作技术水平不同，送钻质量也因人而异，直接影响了钻井质量。
人工控制给进钻井，井壁质量较差、取芯率较低、容易发生井斜和卡钻事故；4.司钻控制给进时，凭经验进行操作，这导致钻头负荷变化较大，加快了钻头的磨损，从而缩短了钻头的使用寿命如表1、2。
XY-6B岩芯钻机
XY-6B岩芯钻机
主要用途
XY-6B岩心钻机是地质找矿、水文水井、煤田地质勘探、石油和天然气勘探开发等领域的深孔钻探设备。
该钻机集中了立轴式液压钻机的优点，可进行金刚石小口径钻进，也可进行大口径钻进，可以垂直钻孔，也可以钻斜孔。
是深孔地质勘探钻孔的理想设备。
主要特点
•立轴转速高，调速范围广。
•升降机配有水刹车，下降钻具平稳安全。
•油浸湿式离合器，启动平稳，附有制动装置。
•液压操作系统予留专用阀口，可供配备拧管机时使用。
•钻机前后移车距离大，方便孔口作业。
•立轴通孔直径大，可满足多种钻探工艺要求。
•整机重量适中，解体性能好，便于运输搬迁。
主要参数
钻进深度m 1500-2000
机下钻杆直径mm φ50，φ60，φ89
立轴通径mm φ96。
新型XY-5L塔机一体立轴式岩心钻机的研制与应用
根 据 目前 国 内外 岩 心钻 机 的市 场及 技术 调研 情
况 ， 定新型 Ｘ ５ 确 Ｙ－Ｌ塔 机 一体 立轴 式岩 心 钻 机 的研 发指 导 思想 是 ： 应用 国内外 成熟 的先 进技 术 ， 收 同 吸 领域 前 沿科 学 ， 实行 产研 用 联合 机制 ， 发 出符 合我 研
１ ２
欧阳志强等： Ｘ － 新型 Ｙ５ Ｌ塔机一体立轴式岩心铝机的 研制与应用 第 １ 卷 第 ５ ２ 期
了一 大一 小 的 双泵 供 油 ， 泵 为柱 塞 泵 （ ３ ／ ） 大 ６ ｍＬ ｒ 。 设计 了分离 机构 ， 进 时 不 工 作 ， 走 时大 泵 合 上 。 钻 行
就是 为 此而 创新 研 制 的 ， 立 轴 式 和全 液 压 动 力 头 把
钻机 的 优点 很好 结合 起来 。
２ 研发 指导 思想和技 术路线
行走 马 达设 置 高低 速度 档 ， 平路 和坡 度 小 时 陕速 档 ，
路 面 阻力 大和坡 度 大 时低速 挡 。给 进 系统采 用 差 动 机构 ， 能保 证快 速倒 杆 ， 减少 辅 助 时间 。
３ 结构 及 原理
２１ 年 １ 月 ０１ ０
地 质 装备
１ １
新型 Ｎ ５ Ｙ一Ｌ塔 机 一体 立 轴 式岩 心钻 机 的研 制 与应 用
欧阳志强 ， 柴喜元
（ 阳中地装 备探矿工程机械有 限公 司 ， 衡 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２ ０ ２ 摘 要： 立轴式岩心钻机与全液压动力 头式岩 心钻 机相 比具有结构简单 、 投资少 等优 点 ， 以仍 为我 国地 质岩心钻 所 进 的主力机 型。本文详细介绍 了根据 市场 需求和 全液压 钻机特 点研 制 的 ＸＹ ５ －Ｌ新 型塔机 一体 立轴 式岩
立轴式与全液压动力头式地质岩心钻机使用比较
立轴式与全液压动力头式地质岩心钻机使用比较作者：李红岩周家荣来源：《中国新技术新产品》2011年第07期摘要：通过对立轴式钻机和全液压动力头钻机的构造、使用和技术经济情况及维修性情况对比。
结果表明，动力头钻机不仅在搬迁和使用方面要优于立轴式钻机，而且在钻进施工的效率和经济效果方面也要优于立轴式钻机。
关键词：地勘单位；岩心钻机；钻机结构；技术经济；应用对比中图分类号：P62 文献标识码：B引言目前在地勘单位地质钻探施工中应用的岩心钻机主要有两种，一种是液压立轴式岩心钻机，另一种是全液压动力头式岩心钻机。
目前液压立轴式钻机还是地勘单位地质钻探的主力机型。
全液压动力头钻机目前在世界发达国家已经基本全部取代了立轴式钻机，我国也在这两年开始快速的装备地勘单位，许多地勘单位已拥有了一定数量的全液压动力头钻机。
由于钻机的使用效果将直接影响地质勘探工作的效率、质量和成本。
本文通过对本单位XY系列立轴式钻机和YDX系列全液压动力头钻机在浅部、中深部勘探施工使用中表现出的效果及性能对比，简述两种钻机的特点。
1、地质岩心钻机的发展及应用情况我国于上世纪六十年代研制成功了液压立轴式岩心钻机，在此之前我国使用的液压立轴式岩心钻机主要来源于苏联和瑞典进口，目前国内地质岩心钻机市场使用的主要机型仍以立轴式钻机为主。
全液压动力头钻机从上世纪七十年代在国外推出以来，发展迅速，目前在发达国家立轴式岩心钻机已经被全液压动力头钻机所取代。
我国在上世纪八十、九十年代开始尝试研制全液压动力头钻机，并做出了样机，但主要由于当时我国的液压技术水平低，导致钻机性能不佳，没能进一步推广。
本世纪开始以来，我国的钻机研制单位开始了新一轮全液压动力头钻机研制攻关后，取得了成功，开始装备地勘单位。
在我国全液压动力头钻机以其所具有的独特优点一经问世，在市场上就受到了广泛的关注和欢迎，现我国全液压动力头钻机已出口到澳大利亚、俄罗斯和伊朗等国家。
虽然全液压动力头钻机在我国的推广应用表现出良好的势头，但这种钻机目前在我国地质钻探市场上的使用份额比立轴式钻机还是要小得多。
履带立轴式塔机一体岩心钻机的设计特点
１ 设 计背 景
工地 ， 需重 新组 装 。这样 一拆 、 移 、 一 一装 ， 要投 入 需
一
近 年 来 我 国矿 业 迅速 复 苏 ， 质 岩心 钻 探快 速 地
增长， 矿产勘 查投 入持 续增 加 。但 地 质钻探 设备 ， 立
定 的人 力 、 物力 和设 备 ， 加施 工 成本 。为 此 ， 增 我
角度 ， 打斜孔 ， 实现 了单缸双用途 ， 单成本双功效。
关键词 ： 带式； 履 钻机 ； 塔机 一体 ； 设计 ； 点 特
中 图 分 类 号 ： ６ ４３ Ｐ ３．１ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９ ８ Ｘ（０ ２ ０ —０ １ —０ １０ —２ ２ ２ １ ） ５ ０ ４ ２
装结构 ， 与四角塔和 Ａ型塔相比， 整体结构简洁 ， 单
件 重量 轻 ， 迁安 装较 方便 ， 能做 到垂直 钻孔 和倾 拆 并 斜钻 孔 。钻斜 孔 时 钻塔 可 随主 机 回转 器 调整 角 度 。 相对 于 配 四角塔 和 Ａ 型塔 ， 较 易搬 迁 的优 势 。但 有 是 ， 动孔位 时 ， 点 比较 明显 ， 须 把 钻 塔 与 主机 移 缺 必
们 研 制 出了单缸 双 用 途 、 成本 双功 效 的履 带 立 轴 单 式塔 机一体 岩 心钻机 ， 特点是 简单 方便 省 劳力 。 其
３ 履 带 立轴式 塔机 一体 岩心钻 机 的特 点
轴 式岩 心钻 机 仍 为 勘探 市 场 的 绝 对 主 力 军 。ＸＹ一
４Ｘ 、 Ｙ一４ 、 Ｙ一４ ２Ｘ ４和 ＸＹ一５型钻机 基本 上覆 盖 了
一
液压 缸 ， 到单 缸双作 用 ， 做 单成 本双 功效 。
１ ４
马增福： 履带立轴式 塔机一体岩心钻机的设计特点
国产XY—2钻机资料集
1、基本参数钻进深度：0-300米钻杆直径：φ42毫米；φ50毫米钻孔倾角：0-90°2、回转器转速立轴转速(正转) 70、121、190、263、329、570、899、1241 (反转) 55、257立轴行程：600毫米立轴额定起拔力：72千牛立轴额定加压力：54千牛立轴内径：φ68毫米立轴最大扭矩：2760牛·米3、卷扬机最大起重能力(低速单绳)：30千牛卷筒转速：37；65；103；141转／分钢绳提升速度(单绳单层)：0.41；0.73；1.15；1.58米／秒钢绳规格：φ16毫米钢丝绳容绳量50米4、移动装置移动油缸行程465毫米钻机离开孔口距离315毫米5.钻塔:结构钻塔（筒体结构）门形垂直高度7.5米中地装备XY-1000型立轴式岩芯钻机主要技术参数无锡钻探机械厂性能特点XY-4型钻机为我国第一代立轴式金刚石钻机。
它设计先进、布局合理、结构紧凑、操作灵活、坚固耐用、可拆性好、便于搬迁、修理方便。
XY-4型钻机可用于固体矿床勘探、工程地质及地下水勘探，浅层石油、天然气勘探，堤坝灌注、坑道通风、排水钻探。
主要技术参数:1、钻孔深度43mm钻杆：1000 m50mm钻杆：700 m2、回转器转速：（正转八速）135～1588 r/min；（反转两速）110；338 r/min立轴行程：600 mm立轴内径：68 mm最大加压力：54 kN最大起拔力：72 kN3、卷扬机提升速度（第三层）：1.09；2.02；2.89；4.18 m/s最大提升能力（单绳）：30 kN4、移动装置移动油缸行程：400 mm钻机离开孔口距离：250 mm5、动力（按用户需要配）电动机，Y225S-4型，37kW，1480r/min柴油机，ZH4100P型40kW，2000r/min6、重量（不包括动力机）：1670 kg7、外形尺寸（长×宽×高）：2640×1100×1750 mm连云港黄海钻机。
立轴式岩心钻机卡盘失效分析及解决对策
＝ ［ｔａｎ（ ＋２（Ｄ）－ｔａｎ￣ｐ］ｃｏｓ （Ｄ
４．１ 增加 弹簧 预压 量
依据上面的分析 ，以主动钻杆的极限磨损后的尺寸
一 般 而 言，当摩 擦 角 ≤９。 ，ＣＯＳ 一１，而 ｔａｎ ≤ 为基 准 ，设 定 弹 簧 的最初 预 压 缩量 ，为 保证 主动 钻 杆在
０．１５８忽 略时 ，上式 可进 一 步简化 为
也可实现。这种改造 由于结构简单 ，更换件少且经济 ，对 为支 承角 。
使用者来说更容易做到。笔者 曾把卡瓦卡盘改为柱销式
根据 受 力 分 析 和静 力 平衡 条 件 可作 出其 合力 矢 量
卡盘 用于 多 台 ＸＹ一２钻机 上 ，取得 了较为 理想 的效 果 。 图 ，如 图 ６所示 。通过 上述 分析 可知 夹持 环 只受 到 柱销
旦
ｒ １
一
ＣＯＳ（ Ａ－２ｑ￣）一 ｅｏｓｑ￣
４ 解 决方 案
而 Ｐ ＝Ｐ： 由（２）和 （３）式 得
通 过上 述 的分析 可知 ，斜 面增力 机构 卡盘 的有 效 夹
＝
ｃ ｏｓ
紧 范 围窄小 ，是此 种卡 盘 的弱点 。为 取得 理想 的夹 持效
经整 理上 式 可变 为
果 ，笔者认 为 有 以下两 种方 式可 以实 现 。
◆ ｋｅ ｊｉ ｔｌｕａｎ ｄｉ◆卜＿
量 ；Ｎ 为 卡瓦 对钻 杆 的夹 紧力 ；ｆ为 卡瓦 与钻 杆 的摩擦
Ｔ＝Ｎ·ｎｔａｎ（ ＋２ ） （４）
系 数 ，齿 瓦 一 般 取 ０．３－０．５；ｂ 为 设 计 系 数 ，一 般 取
这 便是 弹簧 力 和夹持 力 的关 系式 。将 （１）式 代人 得
的正压 力 ，与卡 瓦对 钻杆 的夹 紧力 相等 ，方 向相 反 ；为便 当所夹 持 的钻 杆直 径 发 生 △ｘ磨 损 时 ，夹持 环便 会 有 一
XY-6B岩芯钻机
主要用途
XY-6B岩心钻机是地质找矿、水文水井、煤田地质勘探、石油和天然气勘探开发等领域的深孔钻探设备。该钻机集中了立轴式液压钻机的优点，可进行金刚石小口径钻进，也可进行大口径钻进，可以垂直钻孔，也可以钻斜孔。是深孔地质勘探钻孔的理想设备。
主要特点
立轴转速高，调速xx。
升降机配有水刹车，下降钻具平稳安全。
φ96
正转：
80、、
225、260、
360、490、
730、1000
反转：
62、170
给进油缸上顶力kN
给进油缸给进力kN
给进油缸行程
给进油缸缸径mm
mm200
150
600
φ125
60
0.66
1.44
1.85
2.13
2.96 4300
20
140
550
Y250M-4电动机
4135AG柴油机
卷扬单绳最大提升
油浸湿式离合器，启动平稳，附有制动装置。
液压操作系统予留专用阀口，可供配备拧管机时使用。
钻机前后移车距离大，方便xx作业。
立轴通孔直径大，可满足多种钻探工艺要求。
整机重量适中，解体性能好，便于运输搬迁。
主要参数
钻进xx
机下钻杆直径
立轴通径
立轴转速m
mm
mm
r/min1500-2000
φ50，φ60，φ89
kN力卷扬提升速度
卷筒直径
钢丝绳直径
容绳量
移车油缸行程
动力电动
动力柴油
齿轮油泵
主机重量m/s
mm
mmmmm
55kW
100HP
kg8MPa 45L/min
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立轴式岩心钻机
立轴式钻机是指回转、升降钻具等主传动为机械传动,给进、卡夹等辅助动
作为液压传动,以立轴为主要结构特征的岩心钻机,简称立轴钻机。
立轴式钻机主要适用于使用金刚石或硬质合金钻进方法进行固体矿产勘探
也可用于工程地质勘查、浅层石油、天然气、地下水钻探,还可用于堤坝灌浆和坑道通风、排水等工程孔钻进。
机械传动、液压给进的立轴式岩心钻机是目前国内广泛使用的一种主要
型,已形成完整的系列(表3-2)。
现代立轴式钻机在兼顾硬质合金和钢粒钻进
工艺要求的基础上,为适应金刚石钻进的需要,提高了立轴的转速,扩大了调速
范围,增加了变速挡数。
为了缩短辅助工序的时间,有的机型采用上、下双卡盘实现“不停车倒杆”,以及加长立轴行程等。
表3-2XY系列立轴式岩心钻机
3.2.1立轴式钻机结构特点
钻机的主要特点是
(1)回转器有一根较长的立轴,在钻进中可起到导正和固定钻具方向的作
回转器传动部件结构紧凑,加工、安装定位精度高,润滑及密封条件好,所以主
动钻杆与回转器输出轴同心度高,钻机的导向性能较好,适合高速回转又有利于保证开孔质量
(2)回转器可调整角度,可施工斜孔。
(3)回转器采用悬臂安装,受到立轴回转器通孔直径的限制,不能通过粗径
钻具,适合完成较小口径的钻孔,开孔直径大小由钻机让开孔口的距离确定。
趣、(4)立轴钻机调速范围较宽,机械传递动力的立轴钻机多为有级变速,且有
(5)升降作业多用卷扬机与滑轮组配合完成,需要配备钻塔。
(6)有加减压机构,并配有可反映孔内情况的钻压表,钻压控制准确,给进均匀。
(7)钻机可按部件解体,一般能适应野外搬迁工作要求
8)倒杆频繁,容易造成孔底岩心堵塞,辅助工作时间长。
(9)多数钻机的卷扬机轴线与天车轴线垂直,钢丝绳纵向缠绕,易损坏钢丝绳
(10)回转器不能兼作拧卸工具,拧卸钻杆需另配拧管机。
3.2.2典型立轴式钻机主要结构
目前市场上的立轴钻机品种型号很多
但其结构原理及工作性能大致相同,基本上
都由以下几个部分组成:动力机、离合器、变
速箱、分动箱、回转器、卷扬机、液压给进系
统、机座等
XY-6B型钻机(图3-1)钻深能力为
XY-6B型钻机深孔能力为2000m。
钻机采用机械传动、液压给进,具有结构合理、运转平稳、工作可靠、操作方便、解体性能好、便于修理等特点。
与同类钻机相比增大了卡盘的夹持力,提高了变速箱的精度,能够更好地满足深孔钻进的要求。
3.2.2.1机械传动系统
该钻机的传动系统主要包括油浸式湿式离合器、变速箱、传动箱、立轴回转
器、上下卡盘、卷扬机、水刹车、左右侧架、滑架、底座、油泵传动等。
XY-6B型钻机的机械传动系统见图3-2。
钻机通过底座11,支承整个钻地质钻探手册
机,在底座上有可滑动的滑架10,滑架上安装了钻机其余各构件。
当立轴6需要
移开孔时,在移车油缸的作用下,滑架10(包括安装在滑架上的所有构件)相对底
座可前后移动。
装在滑架上的动力机经弹性联轴器与摩擦离合器2连接,摩擦离
合器输出轴又与变速箱3输人轴连接,动力机I1启动后,结合离合器2,其动力就
传至变速箱3,经变速后通过变速箱输出轴,将动力传至传动箱4,传动箱通过分动机构既可将动力传至立轴回转器5,实现钻具的回转,也可将动力传至卷扬机7,实现钻具的提升与下降,也可将动力同时传至卷扬机7和立轴回转器5。
水刹车8的旋转是通过卷筒制动圈上的齿圈与水刹车的齿轮相互啮合实现的,用以控制下钻的速度。