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水井钻机的分类及工作原理

水井钻机的分类及工作原理

【摘要】:
什么是水井钻机?简单而言水井钻机就是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。下面为大家介绍水井钻机的分类与工作原理及水井钻机的正确使用方法。 水井钻机机构组成 1、液压油泵:为双联式,大排量泵为动力头提供动力,小排量泵为四个支腿油缸、起落桅杆油缸、加力/提升滑车油缸提供动力。 2、四个支腿:小型打井设备由液压油缸和固定架组成。可在工作现场调整机体的水平
什么是水井钻机?简单而言水井钻机就是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。下面为大家介绍水井钻机的分类与工作原理及水井钻机的正确使用方法。
 
水井钻机机构组成
 
1、液压油泵:为双联式,大排量泵为动力头提供动力,小排量泵为四个支腿油缸、起落桅杆油缸、加力/提升滑车油缸提供动力。
 
2、四个支腿:小型打井设备由液压油缸和固定架组成。可在工作现场调整机体的水平度,起到支撑和稳定机体的作用。
 
3、桅杆:为巨型钢管、槽钢和角钢组合焊接的框架结构,以两侧槽钢的内槽为动力头上下运行的轨道,保证钻孔的垂直度。打井桅杆的起落由液压油缸完成。
 
4、动力头:采用齿轮减速箱的机构,其低速轴中间有一个大孔的芯轴,芯轴的上口可与混凝土灌注设备的胶管接口连接,进行灌注混凝土;芯轴的下口通过法兰盘连接钻杆、钻头。高速轴由大扭矩液压马达驱动。
 
水井钻机系统构成
 
1.动力系统,为整套钻机提供能量的设备;
 
2.工作系统,按工艺的要求进行工作的设备;
 
3.传动系统,为工作机组传递、输送、分配能量的设备;
 
4.控制系统,控制各系统、设备,按工艺的要求进行协调、准确工作;
 
5.辅助系统,协助主系统工作的设备。
 
水井钻机的分类及工作原理
 
水井钻机可分为三类:回转式水井钻机、冲击式水井钻机、复合式水井钻机。前者又可以细分为:大、小锅锥钻机,正、反循环转盘式钻机,液压动力头式钻机,潜孔冲击回转式钻机等。
 
回转式水井钻机的工作原理
 
回转式水井钻机主要依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。常见的有大、小锅锥钻机,正、反循环转盘式钻机,液压动力头式钻机,潜孔振动回转式钻机等。简单的回转式钻机只有钻进装置,结构完善的回转式钻机则有钻进装置和循环洗井装置两部分组成。转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。常用钻杆的名义直径有60、73、76、89、102和114毫米4种。钻头分全面钻进用钻头和环状钻进用钻头两大类。
 
大、小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为大锅锥和小锅锥,可由人力或动力驱动。
 
正、反循环泥浆洗井转盘式钻机常用的回转式钻机,即正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以30~90转/分的转速旋转破碎岩层。
 
压气洗井转盘式钻机是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。即将压缩空气通过供气管路送至井内气水混合室,使其与钻杆内的水流掺混,形成比重小于1的掺气水流。在钻杆外围环形水柱的重力作用下,钻杆内的掺气水流挟带岩屑不断上升并排出井外,流入沉淀池,沉淀后的水流以自流方式流回井内。采用这种钻机在井深较大时(50米以上),排屑能力大于采用泵吸或射流反循环的钻机,因而适用于井深较大的情况和缺水的干旱地区,以及寒带冻土地层。
 
有的转盘式钻机同时备有泥浆泵和空气压缩机,可根据情况选用不同的洗井方式。
 
液压动力头式钻机回转式钻机的一种。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。可用直径达1米的大型钻头钻凿大口径水井,其特点是钻进速度快,钻具的装卸和下井管较简便,接长钻杆时无需提升钻具,简免了卷扬机、提升滑车、转盘、水龙头、方钻杆等一系列部件。
 
潜孔振动回转式钻机是以振动和回转运动相结合的方式钻进岩层的一种回转式钻机。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。钻头通过摩擦圈套装在振动器外壳的外面,一方面随振动器作频率约为1000转/分、振幅约9毫米的水平圆周振动;另一方面又绕振动器轴线作3~12转/分的低速旋转运动以破碎岩层,而钻杆则不转,并借消振器避免将振动传给钻杆。采用压缩空气反循环方式洗井,使岩屑通过位于振动器中心的导管和钻杆内腔排出井外。这种钻机结构简单,钻进效率高。井孔直径为600毫米左右,钻进深度可达150米。
 
冲击式水井钻机的工作原理
 
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,但没有循环洗井系统,岩屑的清除与钻机不能同时进行,因而工效较低。钻井深度一般在250米以内,有的可达500~600米。主要类型如下述。
 
冲抓锥一种简单的冲击式钻机,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。
 
钢丝绳冲击式钻机由桅杆和其顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具(包括钻杆和钻头)、电动机等组成。
 
复合式水井钻机的工作原理
 
有两种类型:一类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水井钻机,对各种地层的适应性较强;另一类是将冲击与回转作用结合在一起钻进的水井钻机,如风动潜孔锤钻机。它所使用的潜孔锤钻具由缸套和在缸套中上下运动的活塞等组成。
 
图一:履带式回转钻机
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
图二:气动潜孔锤钻机