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    水井鉆機的分類及工作原理

    什么是水井鉆機?簡單而言水井鉆機就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。下面為大家介紹水井鉆機的分類與工作原理及水井鉆機的正確使用方法。   水井鉆機機構組成   1、液壓油泵:為雙聯式,大排量泵為動力頭提供動力,小排量泵為四個支腿油缸、起落桅桿油缸、加力/提升滑車油缸提供動力。   2、四個支腿:小型打井設備由液壓油缸和固定架組成。可在工作現場調整機體的水平度,起到支撐和穩定機體的作用。   3、桅桿:為巨型鋼管、槽鋼和角鋼組合焊接的框架結構,以兩側槽鋼的內槽為動力頭上下運行的軌道,保證鉆孔的垂直度。打井桅桿的起落由液壓油缸完成。   4、動力頭:采用齒輪減速箱的機構,其低速軸中間有一個大孔的芯軸,芯軸的上口可與混凝土灌注設備的膠管接口連接,進行灌注混凝土;芯軸的下口通過法蘭盤連接鉆桿、鉆頭。高速軸由大扭矩液壓馬達驅動。   水井鉆機系統構成   1.動力系統,為整套鉆機提供能量的設備;   2.工作系統,按工藝的要求進行工作的設備;   3.傳動系統,為工作機組傳遞、輸送、分配能量的設備;   4.控制系統,控制各系統、設備,按工藝的要求進行協調、準確工作;   5.輔助系統,協助主系統工作的設備。   水井鉆機的分類及工作原理   水井鉆機可分為三類:回轉式水井鉆機、沖擊式水井鉆機、復合式水井鉆機。前者又可以細分為:大、小鍋錐鉆機,正、反循環轉盤式鉆機,液壓動力頭式鉆機,潛孔沖擊回轉式鉆機等。   回轉式水井鉆機的工作原理   回轉式水井鉆機主要依靠鉆具的回轉運動破碎巖層而成孔。常見的有大、小鍋錐鉆機,正、反循環轉盤式鉆機,液壓動力頭式鉆機,潛孔振動回轉式鉆機等。簡單的回轉式鉆機只有鉆進裝置,結構完善的回轉式鉆機則有鉆進裝置和循環洗井裝置兩部分組成。轉盤式水井鉆機的鉆具包括鉆桿和鉆頭。常用鉆桿的名義直徑有60、73、76、89、102和114毫米4種。鉆頭分全面鉆進用鉆頭和環狀鉆進用鉆頭兩大類。   大、小鍋錐利用其鍋錐形鉆具旋轉切削土層。根據鉆具的大小分別稱為大鍋錐和小鍋錐,可由人力或動力驅動。   正、反循環泥漿洗井轉盤式鉆機常用的回轉式鉆機,即正循環泥漿洗井轉盤式鉆機由塔架、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轉盤,由主動鉆桿帶動鉆頭以30~90轉/分的轉速旋轉破碎巖層。   壓氣洗井轉盤式鉆機是在轉盤回轉式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。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內氣水混合室,使其與鉆桿內的水流摻混,形成比重小于1的摻氣水流。在鉆桿外圍環形水柱的重力作用下,鉆桿內的摻氣水流挾帶巖屑不斷上升并排出井外,流入沉淀池,沉淀后的水流以自流方式流回井內。采用這種鉆機在井深較大時(50米以上),排屑能力大于采用泵吸或射流反循環的鉆機,因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區,以及寒帶凍土地層。   有的轉盤式鉆機同時備有泥漿泵和空氣壓縮機,可根據情況選用不同的洗井方式。   液壓動力頭式鉆機回轉式鉆機的一種。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鉆機上的轉盤和水龍頭,驅動鉆桿和鉆頭旋轉切削巖層。可用直徑達1米的大型鉆頭鉆鑿大口徑水井,其特點是鉆進速度快,鉆具的裝卸和下井管較簡便,接長鉆桿時無需提升鉆具,簡免了卷揚機、提升滑車、轉盤、水龍頭、方鉆桿等一系列部件。   潛孔振動回轉式鉆機是以振動和回轉運動相結合的方式鉆進巖層的一種回轉式鉆機。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。鉆頭通過摩擦圈套裝在振動器外殼的外面,一方面隨振動器作頻率約為1000轉/分、振幅約9毫米的水平圓周振動;另一方面又繞振動器軸線作3~12轉/分的低速旋轉運動以破碎巖層,而鉆桿則不轉,并借消振器避免將振動傳給鉆桿。采用壓縮空氣反循環方式洗井,使巖屑通過位于振動器中心的導管和鉆桿內腔排出井外。這種鉆機結構簡單,鉆進效率高。井孔直徑為600毫米左右,鉆進深度可達150米。   沖擊式水井鉆機的工作原理   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,但沒有循環洗井系統,巖屑的清除與鉆機不能同時進行,因而工效較低。鉆井深度一般在250米以內,有的可達500~600米。主要類型如下述。   沖抓錐一種簡單的沖擊式鉆機,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。   鋼絲繩沖擊式鉆機由桅桿和其頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機構、鉆具(包括鉆桿和鉆頭)、電動機等組成。   復合式水井鉆機的工作原理   有兩種類型:一類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較強;另一類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。它所使用的潛孔錘鉆具由缸套和在缸套中上下運動的活塞等組成。
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