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绍兴钻深水井之钻机种类及原理解析

打井的基本知识是每一个打井人员都需要熟知的,那么,打井人员需要了解的打井基本知识有哪些呢:
    转盘具有良好的密封、润滑性能,以防止外界的泥浆、污物进入转盘内部损坏主辅轴承。
转盘能正反转;
    转盘具有抗震、抗冲击和抗腐蚀的能力;
    转盘要具有足够大的扭矩和一定的转速,一转动钻柱带动钻头破碎岩石,并能满足打捞、对扣、倒扣、造扣或者磨铣等特殊作业要求;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: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。桅杆的起落由液压油缸完成。
    按规定向变速箱、转盘、主卷扬机的涡轮箱内注油;
    脱开柴油机离合器,泥浆泵离合器,空车盘动三角皮带轮给进手轮观察变速箱,主副卷扬机万向轴,转盘是否有碰死咬死之处,如有则应予以调整;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。
5、加力/提升滑车:由滑轮、钢板和液压油缸组成。通过多股钢丝绳连接,在钻桩孔时对钻具向下加力,有利于快速钻进;还可以提升钻具,提升力大。
6、钻具:由空心的螺旋叶片钻杆和钻头组成。
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一、冲击式钻机
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。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、回转式钻机
  依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。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、复合式钻机有2种
一种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。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。
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遇有复杂地层机器在正常钻进中卡钻外,有如下原因:

①、钎头断翼;

②、新换钎头较原来直径大;

③、凿岩时机器发生位移致使钻具在孔中偏斜;

④、凿岩时孔壁或孔口掉落石块或遇到大裂隙或溶洞;

⑤、遇有黄泥夹碎石的破碎带,岩粉排不出来;

⑥、操作上疏忽,长时间停钻时,没有吹净岩粉,也没有提起钻具,使冲击器被岩粉埋没;  

处理方法:就目前钎头的强度,断翼已基本杜绝,一旦遇到有特殊情况,可先将孔底的岩粉吹净,然后用一段直径与孔径差不多的无缝管,里面装满黄油或沥青,与钻杆连接送入孔底,将孔底的断翼沾取出来;遇到下列卡钻的情况时钻具提升不起,放不下去,风马达不转,冲击器不响,只有借外加扭矩或用辅助工具帮助提升,使钻具回转,然后要边给气边提升钻具直至故障排除为止。重新打钻时先稍给压力,再逐渐增加到正常的工作压力。
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