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简介

钻机是向地下钻孔的机械。其主要作用是带动钻具破碎孔底岩石，提出或下入在孔内的钻具。按破碎岩石的方式，钻机一般可分为回转式钻机、冲击式钻机和冲击回转式钻机等几大类;根据用途又分为石油钻机、岩心钻机及水井钻机等。按结构的不同，以上各种类型和用途的钻机又分为许多型式。油(气)井钻井中，钻机通常是指钻井用的成套设备，故又称“钻井设备”。它包括动力机、转盘、传动和控制设备、绞车、天车、游动滑车、水、大钩、泥浆泵、井架及其他附属设备等。我国石油钻井的钻机均按起重能力分类。例如，起重能力为30吨的钻机zui大钻井深度可达800米;180吨的可钻4000米;等等。按动力类型，又分为内燃机驱动和电动机驱动两种。潜孔钻机钻进孔深相对较浅，无液压提升装置，钻具起降*用卷扬机。一般采用空压冲击器，以空气为介质冲洗岩粉。动力系统一般为电机。

工作原理

潜孔钻机凿岩原理，即和重型凿岩机一样，是间歇冲击岩（矿）石，连续回转，不同的是潜孔钻机的冲击机构一潜孔冲击器装于钻杆的前端，潜入孔底，活塞直接冲击钻头，且随钻孔的延伸，不断推进。潜孔钻机即因冲击器潜入孔底而得名。钻机由冲击机构2中的活塞完成冲击钻头1的冲击动作，并由回转机构4实现回转动作。由调压机构6完成推进力大小的调节，以完成钻孔工作，钻机的升降与调幅由机构7完成。各种动作由操纵机构5来控制。支承机构可以是支架或钻车。钻孔过程中形成的岩屑（粉），则由流经钻杆与孔壁之间的气体或水排至孔外。

潜孔钻冲击器 -性能特点：

1.采用了当代凿岩理论设计冲击器内部结构尺寸，使冲击器获得的能量传递，单次冲击功大、凿岩速度更快。

2、*的锥度变径设计，钻孔时如出现碎石和泥土卡死现象，钻机上提时锥度变径可以减少上提阻力、*降低了冲击器提不出来的故障发生。

3、为了防止穿孔凿岩作业中的粉尘污染现象，产品的主要零部件还采用了特殊的电脑程控热处理新工艺，以利于在压缩空气中加入少量高压水，进行湿式凿岩以保护操作者的健康。

4、此设计用户可以不用变径接头而直接和钻杆连接，减少用户生产费用。

潜孔钻机不像凿岩机接杆钻进那样，能量损失随钎杆接头增多而增加，因它的钻杆不传递冲击能，故冲击能量损失小，因此可打更深的孔。由于冲击器深入孔内作业，工作面噪声大大降低，且钻孔精度较高。液压钻机钻进孔深适应范围广，有液压提升装置，起下钻具用卷扬机。可采用液压冲击器及空压冲击器。可采用液体及空气等为介质冲洗岩粉。动力系统可采用柴油机或电机回转钻机是由动力装置带动钻机回转装置转动，从而带动有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。回转钻机用于泥浆护壁成孔的灌注桩，成孔方式为旋转成孔。根据泥浆循环方式不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。　　正循环回转钻进是以钻机的回转装置带动钻具旋转切削岩土，同时利用泥浆泵向钻杆输送泥浆（或清水）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升，从孔口流向沉淀池，净化后再供使用，反复运行，由此形成正循环排渣系统；随着钻渣的不断排出，钻孔不断地向下延伸，直至达到预定的孔深。由于这种排渣方式与地质勘探钻孔的排渣方式相同，故称之为正循环，以区别于后来出现的反循环排渣方式。反循环回转钻机成孔是由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔吸出孔外的成孔方法。根据抽吸原理不同可分为泵吸反循环、气举反循环和喷射（射流）反循环三种施工工艺。泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆内的水流上升而形成反循环；喷射反循环是利用射流泵射出的高速水生负压使钻杆内的水流上升而形成反循环；气举反循环是利用送入压缩空气使水循环，钻杆内水流上升速度与钻杆内外液体重度差有关，随孔深增大效率增加。当孔深小于50m时，宜选用泵吸或射流反循环；当孔深大于50m时，宜采用气举反循环。

应用范围

立轴式岩心钻机，广泛被应用于探矿、铁路、公路、港口、桥梁、水利水电、隧道、水井、工民建筑、工程地质勘探、大口径钻孔桩以及小口径金刚石岩芯钻探等工程的施工。1992年被中国南极科学考察队选用，成功实现世界在南极洲进行的深层取样。并且曾荣获省、部优产品称号。其zui大特点有：1，结构合理、性能优良、可靠性好。2，便于维护、保养和搬迁。3，各部件间互换性良好。4零配件通用性好。

钻机用途及结构特点

主要用于矿井内部各种角度的探水、探煤、抽放瓦斯、防尘注水及其它用途的钻孔。亦可用于地面地质勘探、楼房地基加固及其它用途的钻孔。

结构特点

钻机采用机械传动，结构简单，体积小，重量轻，操作方便，性能可靠。钻机配有液压卡盘及液压给进油缸

钻孔桩施工控制要点：

钻机就位

钻机就位，必须使其底座支垫平衡，支垫物不要压在护筒上。对于采用冲击（抓）钻具的钻架必须用缆绳或斜撑予以加固。回旋转钻机就位必须用水准尺较准。保证钻机起重滑轮、转盘中心、护筒中心在一条垂直线上，偏差不得大于2CM.钻进过程中，必须每班次进行对中核对，防止移位。钻进作业必须连续，不得长时间停钻。

锚固钻机和非开挖钻机的知识

近年来新型锚固钻机和非开挖钻机均采用液压传动。密封同隙因轴受径向力作用而增大，所以内部泄漏大．随着液压传动系统设计中液压元件的选择关系到钻机的性能和轴磨损增大，而无间隙补偿，因此容积效益低，使用压力也因工作可靠性以及钻机寿命等问题。本文就液压泵、液压 5选 此受到限制。容积效率通常仅为40％ 60％ ，适用于小负载及冷却器的选择问题发表些看法。 间歇工作场台。如钻机拧管机就可采用这种马达。

l 液压泵

目前钻机上选用的液压泵有两娄，即轴向柱塞泵和齿轮泵。轴向桩塞泵具有压力高，容易实现变量等优点；但对液压油液污染敏感，滤油精度要求高价格贵，野外施工现场维护较难。齿轮泵则不存在上述缺点。

1)齿轮泵具有结构简单紧凑．体积小，自吸能力好，对污染物不敏感，工作可靠，寿命长，便于维修，成本低等优叉田齿轮是对称的旋转体，故允许高速旋转，转速范围为1300～400o r／rain，泵的流量范围为2 5～750l／rain，压力范围为10315 bar。目前国内高压齿轮泵品种多，规格齐全。其额定压力为160、200、250 bar，容积效率高于90％，一般可以满足钻机液压系统的要求。

2)齿轮泵的缺点是不能实现变量，但可通过儿个泵的丹流与合流实现有级变速=两个齿轮泵实现3种速度，hj满足般钻机的要求如设计要求更多档位的转速，则可选用双速马达或两个液压马达通过串并联实现6级调速。

3)两个齿轮泵和 个给进齿轮泵组成3联齿轮泵 3联齿轮泵通过辅助接盘可与动力机直接联接，不慢省去丁中问传动机构，而且保证r传动的质量

2 液压马达

液压马选分高速小扭矩马达和低速太扭矩马达两类

低速大扭矩马达可直接与工作机构连接，不需要减速装置．

大大简化了传动机构。钻机常用的低速^扭矩马达有摆线

钻井平台

主要用于钻探井的海上结构物。上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施。海上油气勘探开发*的手段。主要有自升式和半潜式钻井平台。①自升式钻井平台。由平台、桩腿和升降机构组成，平台能沿桩腿升降，一般无自航能力。1953年美国建成*座自升式平台，这种平台对水深适应性强，工作稳定性良好，发展较快，约占移动式钻井装置总数的1／2。工作时桩腿下放插入海底，平台被抬起到离开海面的安全工作高度，并对桩腿进行预压，以保证平台遇到风暴时桩腿不致下陷。完井后平台降到海面，拔出桩腿并全部提起，整个平台浮于海面，由拖轮拖到新的井位。 ②半潜式钻井平台。上部为工作甲板，下部为两个下船体，用支撑立柱连接。工作时下船体潜入水中，甲板处于水上安全高度，水线面积小，波浪影响小，稳定性好、自持力强、工作水深大，新发展的动力定位技术用于半潜式平台后，工作水深可达900～1200米。半潜式与自升式钻井平台相比，优点是工作水深大，移动灵活；缺点是投资大，维持费用高，需有一套复杂的水下器具，有效使用率低于自升式钻井平台。

工作流程

钻井机包括钻具、提吊系统、旋转系统、洗井系统及其他辅助设施。钻具由钻头和钻杆组成，用于破岩和传递转矩，钻头刀盘上镶嵌不同形式的*。钻具由钻塔和提升设备组成的提吊系统下放或提吊。旋转系统通过转盘转动钻杆。洗井系统驱动洗井液(见钻井流体)循环流动，冲洗岩渣并保护井壁。此外还有起重、打捞和测井仪表等辅助设备。钻井的主要工序是钻进、洗井和支护。中国矿山钻井机起初由石油钻机(见钻井设备)改装而成，以后制造出ND-1型、BZ-1型、SZ-9/700型等钻井机。苏联生产 型扩孔钻井机，型取心钻井机，美国生产CSD型钻井机

钻进  根据钻机能力和井筒直径的不同，分为一次全断面钻进和先钻超前小孔然后分级扩孔钻进。在松软冲积层中多用或长齿滚刀，软岩中用楔齿滚刀，硬岩中用盘形滚刀和球齿滚刀。*在钻头自重作用下压入岩石，旋转、挤压、剪切、破坏岩石。影响钻进速度的主要因素是钻压、转速和洗井净度。钻头重量作用在*上的垂直压力称钻压，其大小由*压入岩石的条件决定。通常楔齿滚刀常用长度比压，即*与岩石接触的单位长度上的压力；球齿滚刀常用面积比压，即*与岩石接触的单位面积上的压力。为保证钻井垂直度，常使钻头处于半悬吊状态，仅用钻头在洗井液中重量的40～60％作为钻压钻进，称减压钻进。*破岩的速度随钻头转数的增加而加快。转数受钻头外缘线速度、*允许自转速度与转盘扭矩约束。钻头外缘线速度因护壁要求，在流砂层一般小于或等于0.7m/s，土层中小于或等于1.5m/s，基岩一般小于3m/s。

洗井  为减少岩渣重复破碎,提高钻井效果,要求较好的洗井净度。洗井液的性能、流量、流体的压力和钻头结构形式等,都对洗井净度有直接影响表土层钻进用泥浆作洗井液，其比重为1.15～1.25, 粘度17～25Pas，失水量每30分钟6～12cm,泥饼厚0.5～1.5mm,pH值7～9，胶体率≥97％，含砂量≤2～3％。在岩石中钻进时可用清水作洗井液。洗井方式一般采用洗井液自钻杆内流出的反循环方式，有的国家采用混合循环，正循环洗井仅用于小直径井筒钻进。反循环时由压气排液器（也称空气吸泥机）驱动洗井液循环流动，把岩屑带出井筒外。

支护  使用预制钢筋混凝土、钢或复合井壁。常用悬浮下沉法下放井壁。通过一个特制的井壁锅底与井壁联接。各节井壁用钢制法兰盘和螺栓联结，法兰盘外侧焊接密实并涂以防水涂料，以防漏水。井壁下沉时，井筒内要适量灌水，以控制下沉速度。井筒外侧也要注水，以减小下沉时的摩擦阻力。沉至井底后，再进行壁后注浆充填。深井可分段下放井壁，分段注浆充填或在zui后一次充填。

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