水平定向鉆機技術(shù)發(fā)展分析

大型水平定向鉆機是應(yīng)用于石油、天然氣、給排水、電力、水煤漿等超大型地下管線的鋪設(shè)的理想設(shè)備，是節(jié)能環(huán)保、施工的非開挖設(shè)備。

國外產(chǎn)品多具有全自動的鉆桿自動存取裝置、快速錨固定位裝置、防觸電報警等自動及保護系統(tǒng)。國產(chǎn)水平定向鉆機雖然起步較晚，但由于大量的施工工程的推動，因此發(fā)展速度極快，我國國情與國外有區(qū)別，造成了鉆機的使用需求及現(xiàn)狀同國有差距，主要表現(xiàn)在以下方面。

1、底盤結(jié)構(gòu)型式不同

中國幅員遼闊，地質(zhì)條件千差萬別，大噸位鉆機主要在野外施工，受施工場地的限制，國產(chǎn)鉆機往往采用自行走履帶底盤，對道路要求低，具有通過能力強的優(yōu)點。

國外鉆機得益于良好的基礎(chǔ)設(shè)備配套條件，底盤以拖掛式汽車底盤為主，在交通便利的情況下，具有轉(zhuǎn)場方便、快捷的優(yōu)點。

2、鉆架體的結(jié)構(gòu)型式不同

由于采用了履帶式底盤，發(fā)動機一般布置在整機寬度的一側(cè)，限制了鉆架寬度方向，雖然可采用后置式發(fā)動機布置來增加鉆架的寬度，但采用后置式發(fā)動機布置往往會造成行走的接近角或離去角小的缺點。為了克服履帶式底盤的缺點，鉆架體還需要采用搖臂結(jié)構(gòu)、鉆架滑移等措施來調(diào)整施工人土角。

3、帶增力結(jié)構(gòu)的動力頭

具有增力功能的鉆機，在回拖阻力較大時，可確保順利施工，降低施工風(fēng)險。迎合了國內(nèi)用戶“花小錢，辦大事”的想法。

4、虎鉗

可靠的夾持機構(gòu)是定向鉆機施工的基礎(chǔ)，水平定向鉆進技術(shù)來源于石油鉆井，但由于水平定向鉆機的施工工況與石油鉆井有著極大地不同，造成水平定向鉆機的扭矩大，極易出現(xiàn)鉆桿拆桿打滑等問題。

現(xiàn)階段大型鉆機普遍采用三油缸夾持式虎鉗，通過增加鉆桿的包角和接觸面積，降低鉆桿的夾持應(yīng)力，提高卸扣扭矩。

此外，在長距離施工中，一般需要下套管，為了適應(yīng)套管施工工法，鉆機的虎鉗多設(shè)計成全浮動型式。

5、動動

大型鉆機的功率較大，國內(nèi)外鉆機均以雙發(fā)動機作為動力源。雙發(fā)動機配置整體成本稍低，導(dǎo)向作業(yè)或小功率輸出時，可以使用一臺發(fā)動機工作，節(jié)能，降低施工成本，更重要的是施工，即使一臺發(fā)動機出現(xiàn)故障，仍能進行施工作業(yè)。

6、液壓系統(tǒng)

非開挖施工中，一般存在先導(dǎo)孔、回擴孔和回拖管三個階段，在這三個階段中，旋轉(zhuǎn)扭矩及推拉力對發(fā)動機的功率輸出要求不同:導(dǎo)向孔施工階段，扭矩及推拉力較小，輸出的功率較小;回擴孔施工階段，旋轉(zhuǎn)的功率需求較大，推拉的功率需求較小;而在管線回拖階段，推拉的功率輸出需求較大。

根據(jù)施工需要，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般應(yīng)用節(jié)能的閉式液壓系統(tǒng)，從而達到節(jié)能的目地，所以在大型鉆機中，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)一般應(yīng)用閉式系統(tǒng)。同時為了提高液壓系統(tǒng)的效率，泵、馬達等均使用效率高的柱塞馬達作為能量轉(zhuǎn)換及執(zhí)行元件。

7、氣系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的進步，PLC控制器以可靠的性能、穩(wěn)定的質(zhì)量、邏輯智能強的特點，獲得了廣泛的推廣及應(yīng)用。

8、人機工程學(xué)研究及翊

大型鉆機的施工，一般是進行大直徑、長距離的工程施工，往往施工工期長，需要操作的工作環(huán)境，提高操作手的操作。

9、配置零部件的高性價比

不僅是我國的用戶，全球用戶都十分注重產(chǎn)品的性價比，在滿足產(chǎn)品性能、可靠性、較好的維修保養(yǎng)性能基礎(chǔ)上，對鉆機進行價值工程分析方法，去除產(chǎn)品的冗余功能，降低設(shè)備的制造成本。