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        水井鉆機的類型及工作原理
        【更新日期 2010-4-30】   【字號   】   【雙擊滾動】

         

        水井鉆機的類型及工作原理

        水井鉆機是鉆鑿水井并完成下井管、洗井等作業的機械設備。包括動力設備和鉆頭、鉆桿、巖心管、鉆架等。一般分回轉式水井轉機、沖擊式水井鉆機和復合式水井轉機3大類。

        回轉式水井鉆機 依靠鉆機鉆具的回轉運動破碎巖層而成孔。主要有5種。①鍋錐。利用其鍋錐形鉆機鉆具旋轉切削土層。根據鉆具的大小分別稱大鍋錐和小鍋錐,可由人力或動力驅動。切下的土屑落到鍋內,提升到地面卸出。其結構簡單,功效低,適宜于一般土層或砂卵石土層。鉆井深度小鍋錐為80~100米,大鍋錐為30~40米。

        循環泥漿洗井轉盤式水井鉆機。由鉆機塔架、卷揚機、轉盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和電動機等組成。作業時,動力機通過傳動裝置驅動鉆機轉盤,由主動鉆桿帶動鉆機鉆頭旋轉破碎巖層。有正、反兩種循環方式。正循環鉆機工作時,井底巖屑通過鉆機鉆桿外的環形通道被帶出井口,在沉淀池沉淀后,泥漿流回泥漿池供循環使用。反循環鉆機工作時,泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流入井底,攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經鉆頭水口通過鉆桿內腔向上抽吸出井,回沉到沉淀池。鉆機在鉆桿內形成很高的上升流速,排出巖屑和卵石的能力較強,鉆井速度快,適用于土層、砂層和卵石直徑小于鉆桿內徑的松散地層。鉆井深度一般在150米以內。

        壓氣洗井轉盤式水井鉆機。在轉盤回轉式水井鉆機上用空氣壓縮機代替泥漿泵,用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環方式,又稱氣舉反循環。適用于井深較大和缺水的干旱地區及寒帶凍土層。

        液壓動力頭式水井鉆機。由液壓馬達通過減速器驅動,并以沿塔架上下移動的動力頭代替轉盤式水井鉆機上的轉盤和水龍頭,驅動鉆機鉆桿和鉆頭旋轉切削巖層?摄@鑿大口徑水井。

        潛孔振動回轉式水井鉆機。以振動和回轉運動相結合的方式鉆進巖層。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導向筒等組成。振動器產生的激振力使整個鉆具作錐擺運動以破碎巖層。采用壓縮空氣反循環方式洗井,使巖屑通過導管和鉆桿內腔排出井外。鉆井深度可達150米。

        沖擊式水井鉆機 靠鉆具的垂直往復運動,使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結構簡單,沒有循環洗井系統,巖屑的清除與鉆機不能同時進行,因而功效較低。 鉆井深度一般在250米以內,有時可達500~600米。主要有2種。①沖抓錐。利用鉆具本身的重量沖擊地層。鉆具的下端是幾個可以張合的尖角形抓瓣,當鉆具在自身重量作用下向下運動時,抓瓣張開,切入巖層,然后由卷揚機通過鋼絲繩提升鉆具,抓瓣在閉合過程中將巖屑抓入錐體內,提出井口卸出巖屑。鉆井深度通常為40~50米,最深達100~150米。②鋼絲繩沖擊式鉆機。由桅桿和裝在頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構、鉆具、電動機等組成。作業時,電動機通過傳動裝置驅動沖擊機構,帶動鋼絲繩使鉆具作上下往復運動,在向下運動時靠鉆頭本身的重量切入并破碎巖層,向上運動靠鋼絲繩牽引。鉆頭沖程為0.5~1米,沖擊頻率30~60次/分。巖屑由抽砂筒清出地面,鉆進與清除巖屑同時進行。

        復合式鉆機 有2種:一種是在轉盤回轉式鉆機的基礎上增設沖擊機構,以回轉鉆進為主,當遇到卵石層時用沖擊鉆進的兩用水井鉆機,對各種地層的適應性強。另一種是將沖擊與回轉作用結合在一起鉆進的水井鉆機,如風動潛孔錘鉆機。潛孔錘鉆具由缸套和活塞等組成。由空氣壓縮機提供高壓空氣推動活塞上下往復運動,沖擊鉆頭以增強鉆頭鉆進巖層的能力。與此同時,鉆具以35~60轉/分的較低轉速作回轉運動。由活塞上、下空腔排出的空氣進入鉆頭,并將孔底巖屑帶出井口。風動潛孔錘鉆機可用于硬巖層深井的鉆進,鉆進速度高,鉆出的井孔較直。
         

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