煤田地质钻探的钻进技术探析范文

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1冲击回转钻进钻头

冲击回转钻进钻头的主要类型主要有：

1.1液动冲击回转钻头。取心式硬质合金钻头分为：a.普通人八角硬质合金钻头，有带肋骨和不带肋骨两种形式,适用于钻进5-8级中硬岩石；b.长片状肋骨式合金钻头,适用于大冲击功低频率液动冲击器钻进中硬岩层；c.异形硬质合金钻头的特点是利用异形截面钻头体，以增大液流过水断面，减少流阻背压和岩心堵塞，钻头适用于钻进5-7级中硬岩石。

1.2取心金刚石钻头。金刚石液动冲击回转钻进的主要特点是高频率、小冲击功，配备的钻头必须能钻进坚硬及打滑岩层。

1.3风动冲击回转钻进用钻头。风动冲击回转钻进用的钻头，按用途分为取心式和不取心全面钻进钻头。目前使用较多的是不取心全面钻进钻头。按采用的齿形可分为：一是片齿钻头。钻头齿为硬质合金片；二是柱齿钻头根据柱齿端部形状的不同，可分为平头型和球齿型；三是柱片混镶钻头这类钻头是一种全面钻进钻头。

2冲击回转钻进设备及附属装置

2.1液动冲击回转钻进设备

2.1.1钻机。以硬质合金磨料为主进行冲击回转钻进时，要求钻机增加低速挡。无低速挡的钻机可在钻机的输入轴处添加一个减速装置(自制减速箱或用汽车变速箱),使钻具的回转转速采用减速箱变更钻机的回转转速时，减速箱应有两个速挡。其中一个速挡要保持钻机原有的回转转速，以便用于升降钻具和钻进较软岩层的需要；另一个是减速挡，使钻机的回转转速增加一个低转速区，在该转速可获得20-80r/min的几个不同转速，用于钻进较硬的岩层。进行金刚石冲击回转钻进时，用的钻机要具有高转速的性能。

2.1.2水泵。水泵是冲击器工作的主要动力源。为保证冲击器能发挥有效的作用及尽可能减少修理时间，要求水泵达到以下性能：a.泵压为(4-6)Xj06Pa时，水量达2.5-3.33L/s；b.强度大，不易损坏，密封性好，排量均匀、稳定；c.能长时间持续在高压状态下进行工作；d.根据需要可进行多级变速或无级变速，以改变泵压和排量。

2.1.3动力机。钻机可用原配套型号的动力机。水泵的动力机需增加功率。浅孔时用20-22kW动力机，深孔时用30kW的动力机。

2.2附属装置及工具

2.2.1稳压罐。目前所用水泵的空气室容积较小，不能消除排量不均匀性，保持液压冲击时的稳定性；因此，在水泵的输出管与高压胶管之间需要安装一个稳压罐装置。稳压罐可用直径为146mm或更大直径的无缝钢管制作。要求耐压能力在1×107Pa以上，容积应大于0.05m3。

2.2.2砂轮机。碳化硅砂轮机。砂轮片直径为200mm-250mm，砂轮粒度为60-100网目，砂轮的线速度以20～25m/s为宜。

2.2.3分流器。为解决金刚石冲击回转钻进时，冲击器需要的冲洗液量大与孔底金刚石钻头所需要的冲洗液量小之间的矛盾，在冲击器的下部应装置能进行调节入孔底冲洗液量的分流器。QWF-1型分流器由冲击器排出的液流一部分通过钻头流到外管间隙，另一部分则经卡簧座的下部流入内管中，上返至分流接头孔，泄出管外。可减少流在孔底的阻力和对金刚石钻头的强力冲蚀，同时，由内管中上返的液流对其岩心会出现一种向上移动的推力，此推力有助于减少岩心堵塞的机会。

2.2.4高压胶管。冲击回转钻进时所需要的泵压较高，用高压胶管可能爆裂；需用钢丝编制2层或3层的、耐压在800kPa以上的高压胶管。

2.3管材

2.3.1钻杆。为减少高压液流沿途的压力损失，在可能条件下尽可能选用内径较大的钻杆。为避免防止钻杆接头丝扣处漏水，降低冲击器的工作性能，在接头丝扣处要采取密封措施。

2.3.2岩心管。为提高岩心管的抗弯强度(刚性)和增强耐磨性，要进行高频表面淬火。岩心管经高频表面淬火处理后，不仅能增强耐磨性和抗弯强，成倍的延长使用寿命，大量节省钢材；而在冲击回转钻进中，它的重要意义，即是在岩心管刚性增加后，要减少冲击传递效率的损失。

2.4风动冲击回转钻进的设备

风动冲击回转钻进的主要设备有钻机、风动冲击器、空气压缩机。钻机按钻进对象不同有所区别，如：水井钻进多采用长行程动力头钻机；地质勘探孔钻进时，多把主轴式钻机设计为低转速，有时也直接采用长行程无级变速的动力头式复合钻机；在大口径工程钻施工时，常使用起重机式打桩机；此外，如矿山爆破孔钻进都有不同形式的专用钻机。空压机是风动冲击回转钻进的另一主要设备，它为风动冲击器提供动力并是清洗孔底的风源。风动冲击回转钻进的附属装置有除尘器、泡沫混合器及注射器等。

作者：王文田单位：黑龙江省煤田地质110勘探队