鉆機類型及原理分析

2019-11-29 14:00:42 92
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一、沖擊鉆機依靠鉆具的垂直往復運動,使鉆頭沖擊井底破碎巖層。其結構簡單,無循環洗井系統,不能同時進行切屑和鉆機的去除,效率低。鉆進深度一般在250米以內,有時可達500-600米,主要有兩種:①沖擊抓斗錐利用鉆具自身重量沖擊地層。鉆具的下端是幾個可以打開和關閉的尖角抓取襟翼。當鉆具在自身重量作用下向下移動時,抓斗襟翼打開并切入巖層。然后卷揚機通過鋼絲繩提升鉆具。在抓瓣關閉過程中,巖屑被抓入錐體內,并從井口取出。鉆孔深度一般為40-50米,最深為100-150米。②鋼絲繩沖擊鉆機由桅桿、起升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構、鉆具、電機等組成。作業時,電機通過傳動裝置驅動沖擊機構,它帶動鋼絲繩使鉆具反復上下移動。當它向下移動時,它通過鉆頭本身的重量切入并破碎巖層,當它向上移動時,它被鋼絲繩牽引。鉆頭行程0.5-1m,沖擊頻率30-60次/min,用抽砂筒將巖屑從地面清除,鉆除巖屑同時進行。二、旋轉鉆機依靠鉆具的旋轉運動將巖層破碎成孔。主要有五種類型:(1)采用錐形鉆具進行土層切割。根據鉆具的大小,它們被稱為大罐和小罐,可以用人力或動力驅動。巖屑落入花盆中,被吊到地上卸下。


本實用新型結構簡單,效率低,適用于一般土層或砂卵石土層。小錐鉆進深度80-100m,大錐鉆進深度30-40m。(2)循環洗井轉盤鉆機由塔架、絞車、轉盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭、電機等組成。在作業過程中,動力機械通過傳動裝置帶動轉盤,主動鉆桿帶動鉆頭旋轉破碎巖層。有正循環和負循環兩種模式。正循環鉆機作業時,通過鉆桿外環形通道將井底巖屑帶出井口。泥漿在沉淀池中沉淀后,流回泥漿池循環使用。反循環鉆機工作時,泥漿經沉淀池沉淀后從井口流入井底,攜帶巖屑的泥漿由砂泵經鉆頭口經鉆桿內腔泵出井外,再沉回沉淀池。鉆機鉆桿上升速度快,巖屑、卵石排出能力強,鉆進速度快。適用于土層、砂層、卵石直徑小于鉆桿內徑的松散地層。鉆孔深度一般在150米以內。(3)鉆機旋轉式鉆機用空氣壓縮機代替泥漿泵,用壓縮空氣代替泥漿泵。一般采用反循環,也稱氣舉反循環。適用于井深缺水的干旱地區和凍土層。(4)鉆機型液壓動力頭由液壓馬達通過減速器驅動,用上下塔架的動力頭代替鉆機型轉盤上的轉盤和水龍頭驅動鉆桿和鉆頭旋轉切割巖層??摄@大直徑水井。


(5)采用井下振動轉盤鉆機,振動與旋轉相結合的方式鉆進巖層。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導向筒組成。振動器產生的激振力使整個鉆具作一個圓錐擺動運動來破碎巖層。用壓縮空氣反循環洗井,使巖屑通過導管和鉆桿內腔排出井外。鉆孔深度可達150米。三、復合材料鉆機有兩種,一種是水井鉆機,它結合了沖擊和旋轉作用,如氣動潛孔錘鉆機。潛孔錘鉆進工具由缸套和活塞組成??諝鈮嚎s機提供的高壓空氣推動活塞上下運動,沖擊鉆頭,提高鉆頭鉆進巖層的能力。同時,鉆具以35-60rpm的低速旋轉?;钊舷虑慌懦龅目諝膺M入鉆頭,井底的巖屑被帶出井口。氣動潛孔錘鉆機可用于鉆速高、直孔堅硬巖層的深井。二是在鉆機轉盤的基礎上增加沖擊機構,主要是旋轉鉆進。沖擊鉆進的兩用水井鉆機在遇到卵石層時,對不同地層適應性強。


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