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드릴링 방법 연구
(1) 다이아몬드 로프 코어 드릴링
세계 각지의 지질 탐사 시추 공사 중 가장 광범위하고 종합적인 지질 효과를 가장 잘 적용하는 시추 기술은 주로 금강석 밧줄 코어 드릴링 기술이다. 밧줄 채취 시추 기술 (WL) 은 1940 년대 석유시추업계에서 최초로 탄생한 뒤 미국 롱일 회사가 개선하고 발전시켜 고체 광산물의 암심 시추 공사에 응용했다. 이후 전 세계적으로 광범위하게 사용되어 지금까지 거의 70 년의 역사를 가지고 있다. WL 시추 기술의 탄생과 성공적인 응용은 드릴이 없는 마음을 실현하고 시추 효율을 크게 높여 지질암심 시추 기술의 혁명 [24,25] 으로 불린다.
외국은 줄곧 다이아몬드 WL 시추 기술을 중시하고 지속적으로 발전시키고 보완해 왔다. 드릴 파이프의 재료 선택, 가공 정밀도, 열처리 및 형상 치수를 중점적으로 연구하여 드릴 파이프의 강도와 인성, 연결 스레드의 신뢰성을 더욱 높였습니다. 금강석 드릴에 대한 심도 있는 연구를 통해 드릴의 수명과 드릴링 효율을 높였다.
1970 년대 중반부터 중국은 금강석 WL 시추 기술을 연구하고 보급하기 시작하면서 지질탐사광에서 중요한 역할을 했다. 1990 년 말까지 시추 작업량이 1505 m 에 달하면서 시추 속도와 월 효율성이 크게 향상되어 상당한 경제적 사회적 효과를 거두었습니다. 이 기술은 전국 탐광 분야에 거의 보급되어 국가 과학기술진보 1 등상 [65438] 을 수상했지만 1992 이후 10 년 동안 광산탐사 업무량의 급격한 감소와 시추 시공 단위의 건축 기초 분야로의 전환으로 금강석 WL 시추 기술의 응용도 눈에 띄게 줄어들어 이 기술의 발전이 매우 느리고 심지어 정체되었다 WL 드릴링 드릴의 수명, 신뢰성, 드릴링 효율, 드릴링 깊이 사이에는 상당한 차이가 있으며, WL 드릴링 기술로 완료된 코어 드릴링 작업량은 전부가 아닙니다. 최근 몇 년 동안, 새로운 지질 탐사 물결이 일면서 이 기술은 다시 회복되고 발전하여 응용의 폭과 깊이가 더욱 확대되었다. 산둥 허베이를 대표하는 성 탐사국은 이 기술을 더욱 보급하고 보완하여' 깊이 파고 맹인을 찾다' 와 효율을 높이는 데 두드러진 역할을 했다. 드릴링 깊이, 드릴링 효율 등 여러 가지 지표가 끊임없이 돌파되어 기술 수준이 크게 높아졌다.
(2) 유압 해머 충격 회전 드릴링
외국은 예로부터 유압 충격 회전 시추 기술의 발전을 중시해 왔다. 잠공 유압 충격기 (일명 유압잠공망치, 이하 유압망치) 는 유럽에서 기원했다. 1887 년 독일인 월터 부시만은 영국에서 새로운 시추 방법에 대한 특허를 받았습니다. 이 기술의 핵심은 펌프가 공급하는 액체 에너지를 이용하여 유압 충격기가 끊임없이 회전하는 드릴에 충격을 주어 충격 회전 시추를 실현하는 것이다. 1950 년대 이래로 미국, 캐나다, 구소련은 몇 가지 실용적인 유압 충격기를 개발했다. 지질광산 시추 방면에서 연구가 가장 효과적인 것은 구소련이다. 1900 ~ 1905 는 유압 충격 회전 드릴링 기술 연구를 수행했으며 1970 은 점차 생산 관행에 적용되기 시작했습니다. 1960 년대에 헝가리는 5 종 48 ~160MM 의 이중작용 유압 충격기를 개발했다. 유압 충격 드릴은 전용 트레일러에 조립되며 해당 펌프, 모래 제거기, 코어 채취 도구, 드릴 및 사고 처리 도구를 갖추고 있어 유연하고 편리하며, 건설 광산이나 건설 현장의 여러 시추기를 서비스할 수 있습니다. 일본의 유압 충격기 연구는 1970 년대에 시작되었고 이근사가 개발한 WH- 120N 쌍작용 유압 충격기가 성공했다. 그것의 가장 큰 특징은 기체와 액체를 공질 [14] 으로 하는 것이다.
최근 몇 년 동안, 해외 유압망치 분야의 연구는 비교적 적었다. 주로 팬미 석유회사가 개발한 쌍작용 유압망치, 오스트레일리아 SDS 가 개발한 FH 시리즈 유압망치, 독일 Kloster 대학에서 만든 복합식 유압망치 (양압 밸브와 쌍작용 충격 망치 포함) (독일 KTB 프로젝트에 쓰일 예정이지만 채택하지 않음) 는 모두 맑은 물 구동 (/ 세척액은 벽을 효과적으로 보호할 수 없기 때문에 사용 깊이가 제한되어 있어 가장 깊은 적용 기록은 590m·m 에 불과하다.
우리나라는 1958 년 말부터 연구를 시작했고, 80 년대 말까지 우리나라의 유압해머에 대한 연구가 최고조에 달했다. 지질과 야금 부문은 소구경심 시추를 위해 정작용, 이중작용, 반작용, 복합유압해머를 포함한 다양한 유형과 규격의 유압해머를 개발했다. 전체 모델은 30 여 종에 달하고, 누적 입척은 백만 미터가 넘으며, 좋은 기술을 실현하였다. 대략적인 통계는 시추 효율을 30 ~ 50% 높이는 동시에 시추 품질과 코어 수확률을 크게 높이고, 입자를 연장하고, 재료 소비를 줄일 수 있다. 이 단계에서 우리나라 유압 망치의 연구와 응용 수준은 이미 세계 선진 수준에 이르렀으며, 구소련 [14,26] 에 이어 소구경 광산 탐사 분야에서 유압망치 시추 기술을 광범위하게 응용한 나라다.
1990 년대에 우리나라 지질 탐사 업무량이 급감하여 소구경 유압 해머의 연구 투입이 거의 중단되어 이러한 성과는 잘 응용되고 개선되지 않았다. 이 기술의 연구와 응용은 수문우물, 유전, 공사용 대구경 유압 망치의 연구로 바뀌었다. 1997 년까지 중국 지질조사국 탐사기술연구소는 새로운 YZX 시리즈 유압 해머 (그림 1-3) 를 개발해 정적 밀봉 신뢰성, 내고온성 및 심공 배압에 대한 적응성이 개선되고 향상되었습니다. 특히 중국 본토의 과학 시추 프로젝트에서는 그들이 개발한 YZX 127 유압 해머가 500 회 가까이 연달아 파고들어 복잡한 진흙 환경을 만들어 총 3485.7 1m, 최대 응용 깊이 51/ 또한 탐사 기술 연구소는 대륙 과학 시추 및 탐사 공사를 위해 KS- 1 57 로프 코어 유압 해머, SYZX273 유압 해머 및 스크류 모터/유압 해머 /WL- 3-3-1 드릴을 개발했습니다. 모두 시추 효율을 높이고, 코어 막힘을 방지하고, 귀환자를 연장하는 데 성공했습니다.
그림 1-3 새로운 YZX 시리즈 유압 해머
이 기술은 코드릴 1 우물에 성공적으로 적용되어 우리나라 시추 기술의 발전을 촉진시켰다. 동시에, 대륙 과학 시추 공사도 유압망치 시추 기술의 대발전에 매우 중요한 역할을 하여 우리나라의 심공 유압 해머 시추 기술이 국제 선두 수준에 도달하여 외국의 많은 동행들의 높은 평가를 받았다. 독일 호주 미국 등은 모두 중국에서 이 기술을 도입하여 실험 연구를 진행했다. 하지만 지금까지 해외 유압 해머 시추의 최대 구멍 깊이는 2000m 로 구소련이 만든 것이다. 오스트레일리아 SDS 는 PDVSA 와 협력하여 PIC26 우물 4333.03 ~ 4353. 15 m 우물에서 유압 해머가 완전히 파고드는 최대 구멍 깊이를 테스트했습니다. 전반적으로, 깊은 우물용 유압 망치는 아직 연구와 실험 단계에 있으며, 아직 대규모 응용 수준에 도달하지 못했다. 국내에서는 심공 조건 하에서 유압 망치 작업 성능에 대한 이론 분석과 연구가 더욱 심화되어야 한다. 특히 고체 광산 소 직경 시추의 일반 생산 조건 하에서, 진흙 고체상 제어 시스템은 여전히 전통적인 암석 가루가 자연적으로 침전되는 수준에 머물러 있으며, 시추 과정에서 진흙의 고체상 함량이 높아 유압망치 내부의 부품이 자주 끼어 죽고, 작업 수명이 크게 낮아져 빈번한 시추를 초래하고 있다. 보급 과정에서 유압 해머 드릴링의 장점은 인정받고 받아들여지지만 실제 응용은 비교적 적다 [14,28].
(3) 파워 해머 역 순환 드릴링
많은 나라에서 공압식 DTH 망치 (이하 동력망치) 역순환 드릴링 기술도 크게 발전했다. 이 기술은 주로 두 가지가 있는데, 하나는 일반 동력 해머+채널 커넥터+팔 드릴 파이프, 즉 RC 또는 중앙 샘플링 회수 (CSR) 드릴링 기술을 통해 이루어집니다. 또 다른 하나는 RC 코어 드릴과 양팔 드릴이 달린 심심식 동력 망치, 즉 심심형 RC 시추 기술을 통해 이뤄진다. 동력 해머 RC 드릴링 기술은 기존의 암석 파기 방식을 변화시켰기 때문에, 그 드릴링 시공 효율은 3 ~ 10 배, 비용은 1/2 ~ 2/3 을 낮출 수 있다. 따라서 동력망치 RC 시추 기술은 시추계에서 WL 시추 기술에 이어 또 다른 혁명 [16,29] 이라고 불린다. 일찍이 80 년대 중반, 미국, 캐나다, 호주 등의 국가들은 탐사 단계에서 이 기술을 연구, 개발 및 광범위하게 응용했다. Samplex-500 은 미국이 1989 년에 개발한 밸브 없는 관통 구멍 동력 망치로, 각 주요 시추 회사에서 CSR 시추에 사용됩니다 [30]. 현재 미국 서부에서만 65,438+050 이 넘는 동력망치 RC 시추 장비가 사금과 암금광상 탐사를 포함한 다양한 지질과 광물 탐사에 사용되고 있다. 동력망치 RC 시추 기술로 완료된 지질시추 작업 비율은 오스트레일리아에서 80% 를 넘어 미국에서는 80%, 동남아시아에서는 60%, 아프리카에서는 30% 에 육박하는 것으로 알려졌다. 일부 광산 지역은 거의 모두 해머 RC 연속 샘플링 드릴링 방법을 사용하거나, 해머 RC 연속 샘플링 드릴과 WL 드릴링 작업량의 비율 20: 1 배치를 사용합니다. 해머 RC 드릴링의 최대 구멍 깊이가 700 m [16] 를 초과했습니다.
중국은 1980 년대 이후 줄곧 이 기술을 연구하고 있다. 탐사기술연구원 등은 흔히 볼 수 있는 단공망치 RC 나 CSR 시추 기술을 연구했다. 1987 은 캐나다 시추기를 도입하여 CSR 시추 실험을 실시하고, 전용 장비, 규격이 다른 이중벽 드릴 및 보조 장치를 개발해 개별 광산에 적용한다. 원장춘지질연구소는 심심DTH 망치 RC 시추 기술을 연구하고, 이어 GQ 시리즈 심심DTH 망치와 그에 상응하는 RC 심드릴 등을 개발했다. 특히 RC 코어 드릴의 RC 기계, 제트기 원리, 내부 유동장에 대한 많은 연구가 이뤄져 많은 연구 성과를 거두었다. 그러나 국내 지질계는 전통적인 기둥 암심 대신 부스러기로 광산자원 평가를 하는 것을 아직 인정하지 않았기 때문에, 현재 그에 상응하는 기준이 없고, 지질 시추 설계도 이 기술을 채택할 수 없기 때문에, 이 기술은 보급되지 않았다. 광구 지층이 특히 복잡해서 구멍을 뚫을 수 없을 때만 시험적으로 응용한다. 하남 사천현 삼도장 몰리브덴 광산, 하남 송현 금광, 신장 백간호 석광 등 복잡한 지층의 지질 탐사에서는 심전도를 관통하는 RC 드릴링 기술을 채택하고 있다. 또한 외국 광업회사가 출자한 일부 광구 (예: 오스트레일리아 서상회사) 는 흑룡강nenjiang 의 정광암 금광 탐사에서 RC 시추 기술을 채택할 것을 요구하고 있다. 채택 후 상당한 기술적 경제적 이익을 얻었고, 시추 시공 효율은 3 ~ 10 배 향상되었고, 비용은 1/2 ~ 2/3 [29] 낮아졌다.
(4) 폼 드릴링
시추 공사에 사용된 거품은 1950 년대 중반에 시작되었다. 당시 네바다에서는 가뭄이 부족하고 안정성이 떨어지는 지층에서 시추를 하기 위해 먼저 거품 시추 유체를 사용했다. 거품 드릴링의 위쪽 속도는 공기로만 파고드는110 ~1/20 이므로 구멍 벽의 안정성을 효과적으로 보장합니다. 이후 미국은 소금물, 유층, 영동층 시추에 적용되는 거품 유체 연구를 더 전개하여 거품 시추의 적용 범위를 확대하고 경제적 이득을 얻어 저압 유전 개발의 효과적인 수단이 되었다.
구소련은 1960 년대 초에 거품 시추에 대한 실험 연구를 시작했다. 1970 년대에 소 직경 다이아몬드 코어 드릴링은 거품부터 시작하여 거품 시추 과정에서 거품 레올 로지, 온도 및 압력에 대한 심층적 인 이론적 연구를 수행했습니다. 10 여 년의 사전 연구 결과, 시추 기계 드릴 속도가 일반 현상액보다 30%, 시추 횟수가 22.5%, 시추 효율이 25%, 다이아몬드 소비가 28%, 전력 소비량이 23%, 종합경제효과가 34% 증가한 것으로 나타났다. 1984 까지 구 소련 거품 시추 기술 시추 작업량이 10× 104m 에 가까웠고, 각종 발포제 공급도 60 ~ 70T [3/KLOC-;
미국, 캐나다, 독일, 영국 등에서 거품 시추 기술도 급속히 발전하여 미래의 신기술 발전 방향으로 등재되었다. 80 년대 초에 미국은 기본적으로 거품 시추의 각종 연구 작업을 마쳤다. 1980 년 Sandia National Corporation 은 다양한 복잡한 지층 조건에서 거품 시추의 요구를 충족하기 위해 100 종 이상의 양이온, 음이온, 복합, 비이온발포제를 개발했습니다. 폼 드릴링 장비는 시리즈에 도달했습니다. 시추 기술은 이미 컴퓨터 제어 수준에 이르렀다.
우리 나라는 이 기술에 대한 연구가 비교적 늦게 시작되었다. 1980 년대 중반, 거품은 처음으로 석유 시스템의 우물과 시추에 사용되었고, F873, TAS 등 발포제를 개발했다. 이후 지질학, 석탄 시스템도 이 방면의 연구를 전개하여 KZF 123, CD- 1, CDT-8 12, CDT 를 개발했다. 하지만 지질 시추의 급격한 감소로 이 기술의 초기 투자, 에너지 소비, 거품 회수 비용이 일반 시추 기술보다 높아져 보급이 침체되고 있다. 1990 년대 중반까지 장춘공대는 원지 광산부에 설립되어 펌프 거품 증압 장치를 연구하여 거품 증압 펌프 용적 효율이 90% 에 달하는 효과를 거두었다. 2000 년에는 서부 대개발에 맞춰 상술한 연구에 기초하여 대형 펌프 가압 거품 관류 시스템을 전문적으로 개발하였다. 닝샤 서해구 지역의 실제 시공 테스트를 거쳐 펌프의 양수능력이 5MPa 에 달하여 축하할 만하다 [3 1, 32]. 한편 길림성 과학위는 거품 DTH 해머에 대한 특별 연구를 시작해 파격적인 진전을 이뤘지만, 생산에 사용할 수 있도록 더 많은 실험연구와 개선이 필요하다.