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    常见工程钻机种类及工作原理

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    常见工程钻机种类及工作原理

    发布日期:2018-07-23 作者: 点击:

    工程钻机是一种种钻凿水井并完成下井管、洗井等作业的机械设备,包括动力设备和钻头、钻杆、岩心管、钻架等。一般分回转式工程钻机、冲击式工程钻机和复合式工程钻机三大类。


    一、冲击式工程钻机

    冲击式工程钻机主要是靠钻具的垂直往复运动,使钻头冲击井底以破碎岩层。其结构简单,没有循环洗井系统,岩屑的清除与钻机不能同时进行,因而功效较低。钻井深度一般在250米以内,有时可达500~600米。

    气动钻机,气动架柱式钻机,履带钻机

    主要有2种:
     (1) 冲抓锥。利用钻具本身的重量冲击地层。钻具的下端是几个可以张合的尖角形抓瓣,当钻具在自身重量作用下向下运动时,抓瓣张开,切入岩层,然后由卷扬机通过钢丝绳提升钻具,抓瓣在闭合过程中将岩屑抓入锥体内,提出井口卸出岩屑。钻井深度通常为40~50米,最深达100~150米。
     (2)  钢丝绳冲击式钻机。由桅杆和装在顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具、电动机等组成。作业时,电动机通过传动装置驱动冲击机构,带动钢丝绳使钻具作上下往复运动,在向下运动时靠钻头本身的重量切入并破碎岩层,向上运动靠钢丝绳牵引。钻头冲程为0.5~1米,冲击频率30~60次/分。岩屑由抽砂筒清出地面,钻进与清除岩屑同时进行。


    二、回转式工程钻机

     回转式工程钻机主要是依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。

    气动钻机,气动架柱式钻机,履带钻机

    主要有5种:
     (1)  锅锥。利用其锅锥形钻具旋转切削土层。根据钻具的大小分别称大锅锥和小锅锥,可由人力或动力驱动。切下的土屑落到锅内,提升到地面卸出。其结构简单,功效低,适宜于一般土层或砂卵石土层。钻井深度小锅锥为80~100米,大锅锥为30~40米。
     (2)  循环泥浆洗井转盘式钻机。由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时,动力机通过传动装置驱动转盘,由主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。有正、反两种循环方式。正循环钻机工作时,井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口,在沉淀池沉淀后,泥浆流回泥浆池供循环使用。反循环钻机工作时,泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底,携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井,回沉到沉淀池。钻机在钻杆内形成很高的上升流速,排出岩屑和卵石的能力较强,钻井速度快,适用于土层、砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层。钻井深度一般在150米以内。
     (3)  压气洗井转盘式钻机。在转盘回转式钻机上用空气压缩机代替泥浆泵,用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用反循环方式,又称气举反循环。适用于井深较大和缺水的干旱地区及寒带冻土层。
     (4)  液压动力头式钻机。由液压马达通过减速器驱动,并以沿塔架上下移动的动力头代替转盘式钻机上的转盘和水龙头,驱动钻杆和钻头旋转切削岩层。可钻凿大口径水井。
     (5)  潜孔振动回转式钻机。以振动和回转运动相结合的方式钻进岩层。钻具由钻头、振动器、消振器和导向筒等组成。振动器产生的激振力使整个钻具作锥摆运动以破碎岩层。采用压缩空气反循环方式洗井,使岩屑通过导管和钻杆内腔排出井外。钻井深度可达150米。


    三、复合式工程钻机

    复合式工程钻机主要有2种:

    气动钻机,气动架柱式钻机,履带钻机

       (1)水井钻机:将冲击与回转作用结合在一起钻进的,如风动潜孔锤钻机。潜孔锤钻具由缸套和活塞等组成。由空气压缩机提供高压空气推动活塞上下往复运动,冲击钻头以增强钻头钻进岩层的能力。与此同时,钻具以35~60转/分的较低转速作回转运动。由活塞上、下空腔排出的空气进入钻头,并将孔底岩屑带出井口。风动潜孔锤钻机可用于硬岩层深井的钻进,钻进速度高,钻出的井孔较直。
      (2)  两用水井钻机:是在转盘回转式钻机的基础上增设冲击机构,以回转钻进为主,当遇到卵石层时用冲击钻进的两用钻机,对各种地层的适应性强。


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