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钻机类型及原理分析

2019-11-29 14:00:42 11
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一、冲击钻机依靠钻具的垂直往复运动,使钻头冲击井底破碎岩层。其结构简单,无循环洗井系统,不能同时进行切屑和钻机的去除,效率低。钻进深度一般在250米以内,有时可达500-600米,主要有两种:①冲击抓斗锥利用钻具自身重量冲击地层。钻具的下端是几个可以打开和关闭的尖角抓取襟翼。当钻具在自身重量作用下向下移动时,抓斗襟翼打开并切入岩层。然后卷扬机通过钢丝绳提升钻具。在抓瓣关闭过程中,岩屑被抓入锥体内,并从井口取出。钻孔深度一般为40-50米,最深为100-150米。②钢丝绳冲击钻机由桅杆、起升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具、电机等组成。作业时,电机通过传动装置驱动冲击机构,它带动钢丝绳使钻具反复上下移动。当它向下移动时,它通过钻头本身的重量切入并破碎岩层,当它向上移动时,它被钢丝绳牵引。钻头行程0.5-1m,冲击频率30-60次/min,用抽砂筒将岩屑从地面清除,钻除岩屑同时进行。二、旋转钻机依靠钻具的旋转运动将岩层破碎成孔。主要有五种类型:(1)采用锥形钻具进行土层切割。根据钻具的大小,它们被称为大罐和小罐,可以用人力或动力驱动。岩屑落入花盆中,被吊到地上卸下。


本实用新型结构简单,效率低,适用于一般土层或砂卵石土层。小锥钻进深度80-100m,大锥钻进深度30-40m。(2)循环洗井转盘钻机由塔架、绞车、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头、电机等组成。在作业过程中,动力机械通过传动装置带动转盘,主动钻杆带动钻头旋转破碎岩层。有正循环和负循环两种模式。正循环钻机作业时,通过钻杆外环形通道将井底岩屑带出井口。泥浆在沉淀池中沉淀后,流回泥浆池循环使用。反循环钻机工作时,泥浆经沉淀池沉淀后从井口流入井底,携带岩屑的泥浆由砂泵经钻头口经钻杆内腔泵出井外,再沉回沉淀池。钻机钻杆上升速度快,岩屑、卵石排出能力强,钻进速度快。适用于土层、砂层、卵石直径小于钻杆内径的松散地层。钻孔深度一般在150米以内。(3)钻机旋转式钻机用空气压缩机代替泥浆泵,用压缩空气代替泥浆泵。一般采用反循环,也称气举反循环。适用于井深缺水的干旱地区和冻土层。(4)钻机型液压动力头由液压马达通过减速器驱动,用上下塔架的动力头代替钻机型转盘上的转盘和水龙头驱动钻杆和钻头旋转切割岩层。可钻大直径水井。


(5)采用井下振动转盘钻机,振动与旋转相结合的方式钻进岩层。钻具由钻头、振动器、消振器和导向筒组成。振动器产生的激振力使整个钻具作一个圆锥摆动运动来破碎岩层。用压缩空气反循环洗井,使岩屑通过导管和钻杆内腔排出井外。钻孔深度可达150米。三、复合材料钻机有两种,一种是水井钻机,它结合了冲击和旋转作用,如气动潜孔锤钻机。潜孔锤钻进工具由缸套和活塞组成。空气压缩机提供的高压空气推动活塞上下运动,冲击钻头,提高钻头钻进岩层的能力。同时,钻具以35-60rpm的低速旋转。活塞上下腔排出的空气进入钻头,井底的岩屑被带出井口。气动潜孔锤钻机可用于钻速高、直孔坚硬岩层的深井。二是在钻机转盘的基础上增加冲击机构,主要是旋转钻进。冲击钻进的两用水井钻机在遇到卵石层时,对不同地层适应性强。


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