国家精品课程岩土钻掘工程学第6章――冲击回转钻进与冲击振动钻进PPT课件
【采矿课件】岩土钻掘工程学 共81页PPT资料

4.
最迟在公元前1世纪我们的祖先已开始有组织地钻这
种井来采盐水,同时提取地层深处的天然气用于燃烧和照
明。先民们用传统的方法于清道光6年(1835年)钻成了第
一口超1000m的井,被联合国教科文组织定为19世纪中叶前
的钻井世界纪录。自1835~2019年沿用传统的方法(裸眼
采气、竹管输气)累计产气1.4亿方。
中国钻探科学技术史,刘广志主编, 2019
金刚石钻探手册,刘广志主编, 1991,地质出版社,北京。
钻探设备,杨惠民主编, 1988, 地质出版社,北京。
钻探工程学,屠厚泽主编,1988, 中国地质大学出版社,武汉。
岩土钻掘工程学
岩土钻掘工程学
2.岩土钻掘工程的渊源和发展概况
3.
中国是世界上最早开始进行岩土钻掘工作的国家。
•加深岩心将充满岩心管。 清洁孔底、冷却钻头切削具后,携带岩屑的冲洗液上返 流出孔口,并在沉淀槽、沉淀池中清除掉岩屑后,清洁的
•液体再流回泥浆池,如此循环。 把钻具提至地表,从岩心管内取出岩心。重新配好钻具, 再下放至孔内继续钻进。
钻孔冲洗方式可分为四种方式:
(1) 全孔正循环 (2) 全孔反循环 (3) 孔底局部反循环 (4) 孔底局部正循环
都与钻探工 程的内涵有 关。
岩土钻掘工程学
岩土钻掘工程学
以岩心钻探为例说明基本钻探工艺过程。
•平整场地,挖好循环系统,安装钻塔、钻机、泵和动力
机。
• 按设计的方向开孔,在孔口固定孔口管。 • 根据所钻岩石的物理力学性质、钻头直径、钻头类型和
孔深选择合理的规程参数,一边冲洗钻孔,一边通过给进
•机构、钻柱给钻头加轴向压力和回转速度。 钻头在孔底钻出一个环形空间,并形成岩心,随着钻孔
冲击回转钻进

第五章冲击回转钻进第一节概述钻探工程以机械方式破碎岩石,最早是采用冲击钻进方法.以后才发展到以回转钻进为主的钻进方法。
近几十年来.钻探工作者根据动载荷比静压载荷能够更加有效破碎坚硬岩石的原理.研制成功了冲击回转钻进技术。
一、冲击回转钻进的实质冲击回转钻进是有机地综合了冲击钻进(单次破碎岩石作用)和回转钻进(连续破碎岩石作用)的一种钻进方法。
冲击回转钻进主要是指在回转钻进的基础上,加人一个冲击器以提高钻进效率。
在钻头上或岩心管上联结一个专门的冲击器,在钻进中给钻具以一定的轴向压力和回转运动,同时冲击器给钻具以一定频率的冲击能量,在冲击和回转共同作用下,钻头破碎岩石,进行钻进。
它是在地面以动力带动全套钻具进行回转(并通过钻具给钻头一定的轴向压力)的同时,孔内冲击器以每分钟几百次至几千次的频率进行冲击。
此冲击力通过岩心管或直接传至钻头:钻头上同时作用两种载荷,即回转方向的回转力和轴向方向的冲击力。
如图0-1所示。
所以称为冲击回转钻进。
图0-1冲击回转钻进与冲击钻进、回转钻进的碎岩比较示意图a–回转钻进;b–冲击钻进;c–冲击回转钻进P静–轴向力;M–回转力;P冲–冲击力根据岩石破碎原理,在一定的轴向压力下冲击破碎岩石,岩石强度要降低50%~80%,所以上述冲击回转钻进比钢绳冲击钻进效率要高3~5倍。
又由于冲击器放置在孔底,冲击能量直接施加在钻头上,能量损失较少,因此它比地表冲击器的钻进效率也要高许多。
又由于在冲击载荷作用下,坚硬岩石易于实现体积破碎过程,所以,冲击回转钻进比一般的回转钻进,其效率也要高。
冲击回转钻进提高钻进效率的原因,归纳起来有下列几点:(1)冲击载荷的特点是接触应力瞬时可达极高值,应力比较集中。
由于岩石的动硬度要比静硬度小,固易产生微裂纹。
并且冲击速度愈大,岩石脆性增大,有利于裂隙发育,因此,不大的冲击功就可以破碎坚硬岩石,而静压入时则需要很大的力。
(2)切削刃的磨损减少。
在冲击回转钻进中切削刃具磨损减少的原因有:①冲击破碎岩石时刃具与岩石的作用时间很短;②体积破碎的摩擦系数低于表面破碎时的摩擦系数,而在冲击回转钻进中很容易达到体积破碎;③钻速快,切削具的相对磨损就减少。
《岩土钻掘工程学》课件

地下水开发目的: 满足人类生活、 生产用水需求
地下水开发方法: 钻井、抽水、监 测等
地下水开发实例 :某地地下水开 发项目
地下水开发效果 :提高地下水供 应能力,改善水 质,减少污染
矿产资源开发实例
矿产资源类型:煤炭、铁矿、铜 矿等
钻掘工程技术:钻探技术、采矿 技术、运输技术等
添加标题
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土的渗透性:土中水通过的能力
土的压缩性:土在外力作用下体积 减小的特性
土的抗剪强度:土抵抗剪切破坏的 能力
土的力学性质
土的强度:抗压强度、抗剪强度、抗拉强度等 土的变形:压缩变形、剪切变形、拉伸变形等 土的渗透性:水在土中的渗透速度、渗透系数等 土的抗冻性:土在低温环境下的抗冻性能、抗冻系数等
01
01
岩土钻掘工程施工技术
岩土钻掘施工方法
钻孔:使用钻机进行钻孔,包 括钻头、钻杆、钻具等
钻孔液:使用钻孔液进行冷却、 润滑、清洗等
取芯:使用取芯器进行取芯, 包括取芯器、取芯管等
岩土钻掘施工技术:包括钻孔、 钻孔液、取芯等步骤,以及钻 孔液的配比、钻具的选择等
钻孔施工过程控制
钻孔设备选择:根据工程地质条 件和钻孔深度选择合适的钻孔设 备
岩石的力学性质
岩石的强度: 抗压、抗拉、
抗剪等
岩石的变形: 弹性、塑性、
脆性等
岩石的稳定 性:抗滑移、
抗倾覆等
岩石的渗透 性:水、气 等流体的渗
透能力
岩石的抗腐 蚀性:抵抗 酸、碱等化 学物质的侵
蚀能力
岩石的物理 性质:密度、 孔隙率、吸
水性等
土的物理性质
土的密度:单位体积内土的质量
土的含水量:土中水的质量与干土 质量的比值 土的孔隙率:土中孔隙体积与土总 体积的比值
第六章 冲击回转钻进与冲击振动钻进

第二节 液动和气动冲击器
其主要特点: (1)正作用冲击器结构简单,性能稳定,调 试容易。 (2)冲击器中弹簧的反作用要消耗一部分能 量,抵消了很大一部分高压液流所产生 的冲击力。 (3)弹簧在1500次/min或更高的循环压缩、 伸张下,容易损坏。
国家精品课程
岩土钻掘工程学
2012-7-25
中国地质大学勘查教研室
第二节 液动和气动冲击器
1.2 反作用冲击器
国家精品课程
岩土钻掘工程学
利用高压液流推动冲锤上行,压缩工作弹簧储存能 量,经弹簧释能作功。 高压液流进入,由于水路封闭当冲锤上下端压力差 超过弹簧1的压缩力和冲锤本身质量时,迫使冲锤 上行,并压缩工作弹簧储存能量;同时,铁砧4的 水路被逐步打开,高压液流流向孔底,液压下降, 冲锤利用惯性继续上行到上死点时,冲锤利用自身 质量和工作弹簧的弹力使冲锤急速向下冲击铁砧。 同时,由于冲锤与铁砧相接触而又封闭了液流通向 孔底的通路,液压开始上升,当上升到一定值再次 作用于冲锤使其上行,开始第二个工作周期。
图 . 斜面蝶状阀配气装置 1-阀箱,2-阀片,3-阀座。
2012-7-25
中国地质大学勘查教研室
第二节 液动和气动冲击器
如果活塞串联使用时,C1孔道的压气去下 一个活塞的上气室,推动活塞向下冲击作功。 压缩气体的少部分经配气阀中心孔、活塞中 心孔流入孔底,冲洗岩粉。活塞向下冲击又 产生压差,阀片又摆动变位,开始第二个循 环工作。
2012-7-
1.3 双作用冲击器 冲锤正冲程和反冲程均由液体压力推动。 钻具自重使活接头f压紧到外套g处,工作腔d 的液流分别作用在活阀2和塔形冲锤6上,由 活阀上下端的压差使活阀上移到最上位置; 冲锤活塞上、下面积不同产生压差使其向上 移动;当冲锤上行到与活阀接合时,通道d1 被关闭,冲锤与活阀一起急速下行,当下行h 时,活阀被支撑座4限止,冲锤与活阀分离, 借助惯性继续下行到s时,冲击砧子9; 由于冲锤中心通道被打开,液流恢复循环, 在液流压力作用下,活阀与冲锤急剧上行, 周而复始。
岩土钻掘工程课件

岩土钻掘工程具有高风险、高投入、高技术含量的特点,需 要综合考虑地质、环境、工程和经济等方面的因素,对技术 和设备的要求较高。
岩土钻掘工程的重要性
资源开发
岩土钻掘工程是资源开发的重要手段,如矿产、石油、天 然气等资源的勘探和开发,需要通过岩土钻掘工程获取地 下信息。
基础建设
在基础设施建设领域,如交通、水利、建筑等,岩土钻掘 工程是必不可少的环节,用于地质勘查、基础施工和地下 空间开发等。
VS
详细描述
孔内事故的发生与地层条件、钻进参数、 钻具质量等因素有关。为了预防孔内事故 的发生,可以采用定期检查钻具、优化钻 进参数、采用孔内加固等技术措施,确保 孔内安全。
钻掘过程中的环境保护问题
总结词
岩土钻掘工程中产生的噪音、振动、粉尘等环境问题是不可忽视的。
详细描述
为了减少岩土钻掘工程对环境的负面影响,可以采用低噪音、低振动的钻机和工艺,加强粉尘治理和 废水的处理,同时合理规划施工场地,减少对周围环境的影响。
02
岩土钻掘工程的基本原理
岩石力学基础
01
02
03
岩石的物理性质
包括密度、孔隙度、含水 量、温度等,这些性质对 岩石的力学行为有重要影 响。
岩石的力学性质
包括抗压、抗拉、抗剪等 强度,以及弹性模量、泊 松比等弹性性质。
岩石的变形与破坏
研究岩石在不同应力水平 下的变形、破裂和失稳行 为。
土力学基础
建设的发展,岩土钻掘工程技术得到了迅速发展和广泛应用。
发展
近年来,随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展,岩土钻掘工程技术也在不断发展。 新型钻探技术和设备的研发和应用,如定向钻进、冲击回转钻进、超声波破碎等,提高 了钻探效率和精度,同时也为岩土钻掘工程的应用拓展提供了更多可能性。未来,岩土
【采矿课件】第六章钻眼爆破

《采煤概论》精品课程
第三篇 井巷掘进与支护
6 第 章 钻眼爆破
本章主要内容
6 第 章 钻眼爆破
▪ 第一节 岩石的性质及分级 ▪ 第二节 钻眼工作 ▪ 第三节 爆破工作
第一节 岩石的性质与分级
►井巷掘进是煤矿生产一项经常而重要的工 作。不论开掘何种井巷,其主要工作都是 破岩和支护。破岩和支护的主要对象是各 种不同的岩石,其物理力学性质各异。因 而,了解岩石的性质,对于合理的确定破 岩方法和支护方式,选用适当的凿岩机械、 爆破器材和掘进机械,以及正确确定工作 定额,具有重要的意义。
腐植土,泥煤,微砂质粘土,湿砂
砂,细砾,松土,采下的煤
流砂,沼泽土壤,包含水的黄土既包含水 的土壤
坚固性系数f 20
15
10
8 6 5 4 3
2
1.5 1.0 0.8 0.6 0.5 0.3
第二节 钻眼工作
► 井巷施工首先要破碎岩石,常用的破岩方法有机 械破岩和爆破破岩两种。
► 进行爆破破岩,就是要在采掘的煤岩中用钻研工 具钻凿炮眼,其深度一般不超过3~4m,直径 35~75mm。然后在炮眼中安放一定数量的炸药, 炮眼口直至炸药间的一段炮眼放置以不燃的惰性 物质(一般为粘土与砂子混合物)做得炮泥,再 用一定的方法是炸药在炮眼内起爆,从而产生巨 大压力使煤和岩石从其整体中分离出来,并破碎 成便于装运的块度。
► 二、矿用炸药 ► 炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。当这种物质
受到一定的外界能量作用时 (遇热、机械冲撞力、其它炸 药爆炸的影响),就能迅速分解,同时产生大量的气体和 热量。 ► 在炸药迅速分解的过程中,由于气体的膨胀作用对周围 介质产生突然的冲击压力,致使介质破坏,同时发生巨大 的音响和振动,这种现象称为爆炸。
四冲击及冲击回转钻进

第二节、冲击回转钻进
冲击回转钻进是钻头在静压作用下进行回转,同时辅以纵向 冲击动载,从而形成以回转切削和纵向冲击相结合的碎岩钻 进方法。 此种方法对破碎坚硬和研磨性岩石有很好的效果。 具体实施是:在回转钻进的钻具中增加一个具有一定冲击频 率和冲击能量的冲击器(也称潜孔锤)。在取心钻进时,冲 击器安装在岩心管上端;在无岩心钻进时,则直接安装在钻 头之上。
工程钻探学课件
第一节、钢丝绳冲击钻进 一、钢丝绳冲击钻进的特点:
冲击钻进,总的来说是一种钻进速度低的老方法。它利用 钻具自由落体式进行钻进,因而只能钻进垂直的钻孔;与 现代先进钻进方法相比,钻进效率较低。因此,冲击钻进 法目前仅应用于以下几个方面: (1)大直径的供水井。如农田灌溉井、排水孔。 (2)露天矿山爆破孔、水文地质勘察钻孔等, (3)一般口径的桩基孔钻进。如桥基管柱桩孔或水库基础 处理等。
工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进施工工地照片潜孔锤钻孔直径560毫米香港反循环潜孔锤钻孔直径610毫米美国预钻孔h铁桩直径560毫香港工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进施工工地照片预钻孔直径560毫米香港入石桩钻孔直径508毫米香港预钻孔h铁桩直径610毫香港工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进施工工地照片反循环潜孔锤钻孔直径560毫米香港反循环潜孔锤钻孔直径610毫米美国工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进施工工地照片反循环潜孔锤钻孔直径610毫米新加坡反循环潜孔锤钻孔直径660毫米加拿大工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进施工工地照片潜孔锤钻凿水井工程钻探学课件工程钻探学课件第二节冲击回转钻进一冲击器冲击器种类繁多
工程钻探学课件
采矿课件第六章钻眼爆破

式中:
——岩石的单轴抗压强度,
。
倒炒撬荫溃塔啸瞻瑰缩摇瓮豆烬咯覆伞瘸肃奴铲烛萄窍船图督森泌绷刁驴【采矿课件】第六章 钻眼爆破【采矿课件】第六章 钻眼爆破
表6-1 岩石强度分级表
级别
坚固性程度
岩石
I
最坚固的岩石
最坚固、最致密的石英岩及玄武岩,其它最坚固的岩石
20
II
很坚固的岩石
很坚固的花岗岩类:石英斑岩,很坚固的花岗岩,硅质片岩;坚固程度较I级岩石稍差的石英岩;最坚固的砂岩及石灰岩
采偶羡涯则歧深跳肺搏闰厩腆凌锅份别机视鉴酌费奋甸栖谭姜沾铂泅法迭【采矿课件】第六章 钻眼爆破【采矿课件】第六章 钻眼爆破
第三节 爆破工作
三、起爆器材 起爆器材就是供给炸药能量使其爆炸的器材。起爆器材在煤矿中包括导爆索、雷管及发爆器。 1.导爆索 导爆索(又称导爆线)是用来传递爆炸波,并直接引爆炸药的。但它本身需要雷管引爆。 2.雷管 雷管是用来起爆炸药和导爆索的。它是最常用的起爆器材。 雷管呈圆柱形,管壳用纸、铜和铝制成,内盛起爆炸药,直径为6~8mm,长约40~50mm。 国产毫秒延期电雷管各段的微差时间从25ms到300ms,最大延期可达2000ms。段数可达20段。
财塔榷法媳箭湿框鸭潍跪犹贿痢糖吭升辅堰芥沼盟衅勉辅懒菊掖牡铁媳颗【采矿课件】第六章 钻眼爆破【采矿课件】第六章 钻眼爆破
第三节 爆破工作
二、矿用炸药 炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。当这种物质受到一定的外界能量作用时 (遇热、机械冲撞力、其它炸药爆炸的影响),就能迅速分解,同时产生大量的气体和热量。 在炸药迅速分解的过程中,由于气体的膨胀作用对周围介质产生突然的冲击压力,致使介质破坏,同时发生巨大的音响和振动,这种现象称为爆炸。 爆炸与燃烧的区别:爆炸与燃烧的共同点均是散发气体和热量,但燃烧的反应速度很慢,所以热量不能聚积,气体产生随即溢散。爆炸则反应速度很快,每秒钟达几百乃至几千米,而且产生很高的温度(1500—4500℃)和大量的气体。
岩土钻掘工程课件

第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
0、硬质合金钻进的基本概念与特点 1、硬质合金钻进的基本概念 利用镶焊在钻头钢体上的硬质合金切削具作为碎岩的 工具,这种钻进方法称为硬合金钻进。 硬合金钻进是岩土钻掘工程中的一种主要钻进方法, 它用于软岩层及中硬岩层的钻进(1—4级软的沉积岩、 中硬的5—7级及部分8级岩浆岩和变质岩)。
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
(一)塑性岩石的碎岩情况
1、切入岩石的过程
钻头上切削具切入岩石的必要条件是:切削具与岩石接触
面上的单位压力必须大于或至少等于岩石的抗压入硬度。
即:
Py≥Hy F0
式中:Hy——岩石的压入硬度; F0——切削具刃尖处与岩石的接触面积。
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
2、选用硬质合金切削具的基本原则 合金切削具形状主要有:薄片状、方柱状、八角柱状和针状等。
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
选择切削具形状的一般原则是: (1)片状硬质合金:刃薄易于压入和切削岩石,但抗弯能力差,
适用于Ⅰ~Ⅴ级软岩; (2)柱状硬质合金:抗弯能力较强,压入阻力也较小,主要适
(二)弹塑性岩石的孔底破碎过程 弹塑性岩石是硬质合金钻头的主要钻进对象。理论上,切削具切入需要很大的轴向力,而在双
向力的同时作用下实际的Py力为(1/6~1/13)。 碎岩显著特点:以跳跃式的剪切破碎为主。岩石破碎大体分三个阶段:
1、切入岩石,岩石剪切破碎,前移碰撞刃前岩石。 2、刃前接触面很小,挤压力较大,小剪切破碎。继续前移产生若干次小剪切。
生塑性变形并不断地向自由面滑移——切削作用。 在切屑的裂隙尚未发展到全面断裂之前,下一切屑又发生滑移。因
此切屑是连续、平稳的,其切削槽宽与切削具刃宽相同。 实际上,由于振动、冲刷,岩屑将碎裂并被冲洗液带至地表; 在Py 和Px 共同作用下的切入比Py单独作用下切入更容易,也切入的
岩土钻掘工程学—回转钻进用钻头课程课件

增加孔底冲击载荷;钢丝绳冲击钻进主要用于水井施工;振 动钻进、长螺旋干式回转钻进主要用于在土壤和软岩中打浅 孔(工程施工)。
2020/11/22
2020/11/22
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程 岩土钻掘工程学
上式表明:
h0
Py bH y tg
塑性岩石的切入深度h0与轴向力Py成 正比,而与切削具的刃角β、刃宽b、 岩石的压入硬度Hy成反比。
虽然β角越小切削具刃尖切入岩石越 容易,但如果β很小则切削具会很快崩 裂,实际上β角的最小值为45°~50°。
水井、工程施工孔和浅井。
2020/11/22
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程 岩土钻掘工程学
0、硬质合金钻进的基本概念与特点
1、硬质合金钻进的基本概念 利用镶焊在钻头钢体上的硬质合金切削具作为碎岩的 工具,这种钻进方法称为硬合金钻进。 硬合金钻进是岩土钻掘工程中的一种主要钻进方法, 它用于软岩层及中硬岩层的钻进(1—4级软的沉积岩、 中硬的5—7级及部分8级岩浆岩和变质岩)。
设钻进的初始钻速为 v0=A/S02,上式可写成:
v2t 2
v0 (1 k0t)2
式中: k0——钻速下降的特征系数,k0=θ/S0。 钻头在t时间内
总进尺为 H
t
0 vmdt
得到
2020/11/22
vm v0 (1 k0t)
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程 岩土钻掘工程学
2020/11/22
第二节 硬质合金钻头
岩土钻掘工程学
一、取心式硬质合金钻头结构要素
06第六章钻眼爆破共25页文档

26.09.2019
河南理工大学 采煤概论
6
第二节 钻眼工作
一、钻眼机械 钻眼(又称凿岩)机具按能源分,有电动、
风动、液压、内燃四种。 按破岩机理来分,有冲击式、旋转式两种。 1.电钻 用旋转式钻眼法破岩 ,用电力为动力。 煤矿常用的有煤电钻和岩石电钻。
1.0
VIIa
软岩
微砂质粘土,黄土,细砾石
0.8VIII来自土质岩石腐植土,泥煤,微砂质粘土,湿砂
0.6
IX
松散岩石
砂,细砾,松土,采下的煤
0.5
X
流沙状岩石
流砂,沼泽土壤,包含水的黄土既包含水 的土壤
0.3
26.09.2019
河南理工大学 采煤概论
5
第二节 钻眼工作
井巷施工首先要破碎岩石,常用的破岩方法有机 械破岩和爆破破岩两种。
进行爆破破岩,就是要在采掘的煤岩中用钻研工 具钻凿炮眼,其深度一般不超过3~4m,直径35~ 75mm。然后在炮眼中安放一定数量的炸药,炮眼 口直至炸药间的一段炮眼放置以不燃的惰性物质 (一般为粘土与砂子混合物)做的炮泥,再用一 定的方法使炸药在炮眼内起爆,从而产生巨大压 力使煤和岩石从其整体中分离出来,并破碎成便 于装运的块度。
炮采工作面常用 的炮眼布置图 (演示)
河南理工大学 采煤概论
15
第三节 爆破工作
二、矿用炸药
炸药是一种固体或液体的化合物或混合物。当这种物质受 到一定的外界能量作用时 (遇热、机械冲撞力、其它炸药 爆炸的影响),就能迅速分解,同时产生大量的气体和热 量。
在炸药迅速分解的过程中,由于气体的膨胀作用对周围介 质产生突然的冲击压力,致使介质破坏,同时发生巨大的 音响和振动,这种现象称为爆炸。
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13.11.2020
中国地质大学勘查教研室
第二节 液动和气动冲击器
1.3 双作用冲击器
冲锤正冲程和反冲程均由液体压力推动。
钻具自重使活接头f压紧到外套g处,工作腔d 的液流分别作用在活阀2和塔形冲锤6上,由 活阀上下端的压差使活阀上移到最上位置;
冲击回转钻进的核心部件是冲击器,根据驱动介质类型可分 为液动冲击器和气动冲击器。
液动冲击器以高压水或泥浆驱动,对中硬以上岩石比单纯 回转钻进有明显优势,还可与绳索取心相结合。广泛用于 地质钻探、水文水井、工程施工 、石油钻井等领域。但由 于自身冲击能较小,故钻进效果仍低于气动冲击器。
气动冲击器(风动潜孔锤) 以压缩空气驱动。由于单次冲击功 大,上返岩屑风速高,钻进效率可比液动冲击器高2~3倍。 近年来出现了贯通式冲击器、跟管钻进、成集束式潜孔锤 用于大口径钻进 、潜孔锤解卡、起拔套管等。钻孔深度从 埋线杆孔2.3m——油气井1000m以上。
冲锤在锤簧力作用下弹回再次与活阀接触。
13.11.2020
中国地质大学勘查教研室
第二节 液动和气动冲击器
其主要特点: (1)正作用冲击器结构简单,性能稳定,调
试容易。 (2)冲击器中弹簧的反作用要消耗一部分能
量,抵消了很大一部分高压液流所产生 的冲击力。 (3)弹簧在1500次/min或更高的循环压缩、 伸张下,容易损坏。
13.11.2020
中国地质大学勘查教研室
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 液动和气动冲击器
主要特点: 1)结构简单易操作; 2)无弹簧及配水活 阀等零件,寿命较长; 3)能量利用率较高; 4)工作时不易堵水 较好预防烧钻及蹩泵 等事故; 5)钻进中产生的高压水锤波比阀式冲击器小,钻具工作较平
稳,能减少水泵、冲击器及高压管路等零件损坏.
13.11.2020
中国地质大学勘查教研室
第二节 液动和气动冲击器
1.阀式液动冲击器
1.1 正作用冲击器
液体压力推动冲锤下行冲击,弹簧力复位—“正 作用” 。
冲锤5在簧6作用下处上位,中孔被活阀4盖住, 液流瞬间被阻,液压↑产生水锤。冲锤和活阀 一同下行,压缩阀簧3和锤簧;活阀下行时被阀 座9限制与冲锤脱开,液流经中心孔流向孔底, 液压↓,活阀在阀簧作用下返位;冲锤在动能 作用下利用惯性继续运行,冲击铁砧7,冲击能 量经铁砧→岩心管接头→钻头。
冲击回转钻进最适用于粗颗粒的不均质岩层,在可钻性 Ⅵ~Ⅷ级,部分Ⅸ级的岩石中,钻进效果尤为突出。
冲击回转钻进不仅应用于硬质合金钻进,还应用于金刚石 钻进及牙轮钻进。
冲击回转钻进不仅可提高效率和钻头寿命,而且还可解决 “堵心” 、“打滑”、“防斜”等问题。
在岩土工程的大口径施工中也有用武之地。
第一节 概述
国家精品课程
第六章 冲击回转钻进与冲击、振动钻进
1、概述; 2、液体和气动冲击器; 3、冲击回转钻进用钻头; 4、冲击回转钻进工艺; 5、钢丝绳冲击钻进及振动钻进工艺.
13.11.2020
第一节 概述
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岩土钻掘工程学
冲击回转钻进是在钻头已承受一定静载荷的基础上,以纵 向冲击力和回转切削力共同破碎岩石的钻进方法。与常规回 转钻进法相比,冲击回转钻进只要用不大的冲击力,便可以 达到破碎坚硬岩石的效果。
13.11.2020
中国地质大学勘查教研室
第二节 液动和气动冲击器
2.2 射吸式液动冲击器
利用液流高速喷射时产生的卷吸作用及阀与冲锤间压力与位移的综合反 馈关系,通过阀与冲锤、活塞上腔与下腔液流压力差的正负交换而使冲 锤反复运动。
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第二节 液动和气动冲击器
一、液动冲击器
液动冲击器根据结构不同可分为: 阀式液动冲击器
又可分为: (1) 正作用阀式液动冲击器; (2) 反作用阀式液动冲击器; (3) 双作用阀式液动冲击器.
无阀式液动冲击器 又可分为: (1) 射流式液动冲击器; (2) 射吸式液动冲击器。
同时,由于冲锤与铁砧相接触而又封闭了液流通向 孔底的通路,液压开始上升,当上升到一定值再次 作用于冲锤使其上行,开始第二个工作周期。
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第二节 液动和气动冲击器
反作用冲击器的主要特点: (1)对冲洗液的适应能力较强; (2)可获得较大的单次冲击功; (3)冲击器内部的压力损失较小,效率较高。
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第二节 液动和气动冲击器
1.2 反作用冲击器
利用高压液流推动冲锤上行,压缩工作弹簧储存能 量,经弹簧释能作功。
高压液流进入,由于水路封闭当冲锤上下端压力差 超过弹簧1的压缩力和冲锤本身质量时,迫使冲锤 上行,并压缩工作弹簧储存能量;同时,铁砧4的 水路被逐步打开,高压液流流向孔底,液压下降, 冲锤利用惯性继续上行到上死点时,冲锤利用自身 质量和工作弹簧的弹力使冲锤急速向下冲击铁砧。
上部,推活塞下行,冲锤冲击砧。 在C输出高压水的同时,有一小股高压液流(反馈信
号)进入D控制孔。在活塞行程末了时,反馈信号很 强,促使射流由C切换到E输出,高压液流由左通道 输出,进入下腔,推动活塞向上。 活塞上行时,反馈信号又回到F,射流又切换到右 输出通道。如此反复循环,实现冲锤的冲击动作。
冲锤活塞上、下面积不同产生压差使其向上 移动;当冲锤上行到与活阀接合时,通道d1 被关闭,冲锤与活阀一起急速下行,当下行h 时,活阀被支撑座4限止,冲锤与活阀分离, 借助惯性继续下行到s时,冲击砧子9;
由于冲锤中心通道被打开,液流恢复循环, 在液流压力作用下,活阀与冲锤急剧上行, 周而复始。
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第二节 液动和气动冲击器
其主要特点: (1)双作用液动冲击器的液流能利用率
较大; (2)结构比较复杂,部分零件磨损较快
等缺点。
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第二节 液动和气动冲击器
2.无阀冲击器
2.1 射流式冲击器
双稳射流元件控制的液动冲击钻具。 高压水射流从喷嘴喷出产生附壁作用。 若先附于右壁,高压液流则流入通道C并进入缸体