岩土钻掘工程-第06章-冲击回转钻进.ppt
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1、钻掘工程学 Exploration Engineering,Percussion&rotary-table drilling,第六章 冲击回转钻进,授 课 内 容,冲击回转钻进的工具,概述,冲击回转钻进工艺,冲击回转钻进,要求,要求:了解冲击回转钻进的特点,适用性,主要冲击器的类型,冲击回转钻头,熟悉冲击回转钻进的工艺特点。,要求,重点内容:熟悉冲击回转钻进的特点及适用性,明白其效率高的主要原因。熟悉液动冲击器的主要作用形式及用于冲击回转钻进的各类钻头的特点。掌握冲击回转钻进的规程特点,参数选择的要领及值域。,冲击回转钻进,1.概述,一、概念,第一节概述,冲击回转钻进在钻头已经承受一定静载荷的
2、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。,冲击回转钻进,红旗渠工地,在早期人工锤击凿岩基础上发展起来的,孔内钻具结构在一般回转钻进钻具基础上,加一个冲击器。在取心钻进中,冲击器安装在岩心管上端;在无岩心钻进时,直接安装在钻头上方。,发展为两类:顶驱式在钻杆顶部用风动、液动或电动机实现冲击,用钻杆传递能量,深孔受限;潜孔式,以液力或气力驱动靠近孔底的冲击器,同时由地面机构施加轴向压力和回转扭矩,钻孔更快更深。,1.概述,一、概念,第一节概述,冲击回转钻进,一、概念,二、冲击钻进的特点,1.概述,设备简单,重量小,钻液不循环,省水,钻头碎岩是不连续的,磨损慢但钻效也低,钻头以自由落
3、体碎岩,能有效破碎坚硬岩石,仅能钻垂直孔;提起钻具才需动力,故在设备功率相同时,冲击钻进可钻凿较大直径孔,第一节概述,钻进时,钻头在受到一定的钻压和回转力矩的同时,还受到冲击器以一定频率的冲击能量,钻头在孔底以冲击剪切和回转切削共同作用,破碎岩石。冲击回转钻进所需钻压减小,钻头转速降低,不但能提高钻进效率,而且降低钻头的磨损。,冲击回转钻进,一、概念,1.概述,第一节概述,二、冲击钻进的特点,主要用于:,大直径供水井,维修条件不高的地方,冲击回转钻进,水文及工程地质勘察孔,露天矿井爆破孔,桩基孔等,一、概念,1.概述,第一节概述,二、冲击钻进的特点,适用岩层及范围:,硬合金冲击回转钻进最适用于
4、粗粒、不均质的岩层。在6-8级、部分9级岩层中钻进效果尤佳。具良好的防斜能力。,可用于硬质合金钻进、金刚石及牙轮钻头钻进,适用范围宽,但在不同岩性需采用频率不同的冲击器,冲击回转钻进,*优点:,钻进效率高在5-7级、部分8级硬岩中钻效可提高50%-100%;在金刚石冲击回转钻进中对8-10级岩石效率可提高20%-50%,对致密、弱研磨岩层可有效防止“打滑”,效率可提高50%-100%,钻孔质量好,采用钻压和转速较小且能取得较高的机械钻速,有效防止孔斜,孔内事故少,回次进尺长,纯钻进时间提高了20%25%,成本降低约15%20%,液动冲击回转钻进的岩心表面状态,2.钻进工具,碎岩和取样排粉工具,
5、钻头,冲击钻杆,钢丝绳接头,捞砂筒,取样器,起下套管工具,打捞工具,辅助工具,规程参数:包括钻具重力、冲击高度和悬距、冲击次数、岩粉密度,钻具,第二节冲击钻进的工具,冲击回转钻进,2.钻进工具,第二节冲击钻进的工具,液动冲击器高压水泥浆,气动冲击器(气动潜孔锤)用压缩空气作动力介质,机械作用式冲击器电机、电磁、牙嵌离合器,阀式,无阀式,正作用,反作用,双作用,射流式,吸收式,冲击器动力方式分类:,冲击回转钻进,一、冲击器及其工作原理,2.钻进工具,第二节冲击钻进的工具,1、阀式液动冲击器,(1)正作用液动冲击器:液动冲击器冲击锤下行进行冲击,用弹簧恢复其原位。,冲程,回程,冲击回转钻进,1外壳
6、,活阀坐垫圈,4活阀,3阀簧,5冲锤活塞,6锤簧,7铁砧,8缓冲垫圈,一、冲击器及其工作原理,2.钻进工具,第二节冲击钻进的工具,1、阀式液动冲击器,(2)反作用液动冲击器:用高压液流压力动冲锤活塞上行,并压缩工作弹簧储存能量,经弹簧释能而作功。,冲程,回程,冲击回转钻进,2外壳,4铁砧,缓冲垫圈,1工作弹簧,3冲锤活塞,一、冲击器及其工作原理,2.钻进工具,第二节冲击钻进的工具,1、阀式液动冲击器,(3)双作用液动冲击器:冲锤活塞的正反冲程均由液体压力推动。,冲击回转钻进,2活塞,7导向密封件,8节流环,9铁砧,缓冲垫圈,6塔形冲锤活塞,5导向密封件,4支撑座,1带孔的活塞阀,f活接头,g外
7、套,3外套,一、冲击器及其工作原理,2.钻进工具,第二节冲击钻进的工具,1、阀式正作用液动冲击器,2、无阀式射吸液动冲击器,SX-54III型射吸式冲击器:利用高压液流喷射时的卷吸作用,使阀与活塞、冲锤的上下腔产生交变压力差,从而推动冲锤活塞往复运动。阀与活塞的回程和冲程均由液压推动。,冲击回转钻进,启动前,冲击器的阀与冲锤活塞均处行程下限,液流通道畅通。启动时,工作液体从喷嘴喷出,高速射流的卷吸作用将活塞上腔介质抽往下腔,上腔迅速降压;进入下腔液流,由于通道扩大,流速减慢和冲击器砧子里节流孔的增压作用,使活塞下腔压力升高。于是,上、下腔形成压力差,使位于行程下限的阀与活塞同时上行;由于阀的质
8、量较轻,运动速度快,先行到达行程上限,随后活塞也抵达行程上限,至此回程结束。,回程:,冲程,当活塞上升到上限时,与活塞连成一体的冲锤顶部锥体与阀结合,高速液流被迅速切断而产生水击,上腔压力猛增;与此同时,活塞下腔的压力急剧下降。故上下腔间压力差推动活塞迅速向下运动,阀抵达行程后,活塞因惯性继续向下运动直至冲击砧子为止。此时,阀门完全打开,液流畅通,阀与活塞又进入下一循环的回程。,一、冲击器及其工作原理,2.钻进工具,第二节冲击钻进的工具,二、冲击回转钻进钻头,冲击回转钻进钻头受力条件比较复杂,除了承受与回转钻进相同的载荷外,纵向振击的载荷比回转的更大。因此,必须根据冲击回转钻进特点,设计出有特
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- 岩土 工程 06 冲击 回转 钻进
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