回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)

依靠鉆具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機(jī)，正、反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)，液壓動力頭式鉆

機(jī)，潛孔振動回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等。簡單的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)只有鉆進(jìn)裝置，結(jié)構(gòu)完善的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)則有鉆進(jìn)裝置和循環(huán)洗井裝置兩部分組成。轉(zhuǎn)盤式水井鉆機(jī)的鉆具包括鉆桿和鉆頭。常用鉆桿的名義直徑有60、73、89和114毫米4種。鉆頭分鉆進(jìn)用鉆頭和環(huán)狀鉆進(jìn)用鉆頭兩大類。大、小鍋錐 利用其鍋錐形鉆具旋轉(zhuǎn)切削土層。根據(jù)鉆具的大小分別稱為大鍋錐和小鍋錐，可由人力或動力驅(qū)動。切下的土屑落到鍋內(nèi)，提升到地面卸出，其結(jié)構(gòu)簡單,工效低,只能用于一般土層或砂卵石直徑不大于10厘米、含量不超過50%的地層。小鍋錐開孔直徑0.55米，鉆井深度80～100米；大鍋錐開孔直徑1.1米，鉆井深度30～40米。正、反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī) 常用的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)（圖1）,即正循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)由塔架、卷揚(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水和電動機(jī)等組成。作業(yè)時(shí)，動力機(jī)通過傳動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，由主動鉆桿帶動鉆頭以30～90轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)破碎巖層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓后通過鉆桿上方的水壓入空心鉆桿，向下流入鉆頭，由水口射出，以冷卻、潤滑鉆頭；井底巖屑通過鉆桿外的環(huán)形通道被帶出井口，在沉淀池沉淀后，泥漿流回泥漿池供循環(huán)使用。反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)的鉆進(jìn)方式和結(jié)構(gòu)與上述基本相同，但泥漿的循環(huán)方式相反：泥漿在沉淀池沉淀后從井口自行流入井底，攜帶巖屑的泥漿則由砂石泵經(jīng)鉆頭水口通過鉆桿內(nèi)腔向上抽吸出井，回到沉淀池。這種方式稱泵吸反循環(huán)。也可用水泵將加壓水流從井底通過噴嘴射入鉆桿內(nèi)腔，形成攜帶巖屑的上升水流，稱射流反循環(huán)。鉆機(jī)在鉆桿內(nèi)可形成很高的上升流速，排出巖屑和卵石的能力較強(qiáng)，因而鉆進(jìn)速度較快。適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內(nèi)徑的松散地層，所用鉆桿的內(nèi)徑較大,一般為150～200毫米，可達(dá)300毫米。但因受泵的抽吸或壓送能力的限制,鉆井深度一般在150米以內(nèi)，井深在50米以內(nèi)時(shí)排屑效率較高。壓氣洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī) 是在轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)上用空氣壓縮機(jī)代替泥漿泵，用壓縮空氣代替泥漿洗井。通常采用反循環(huán)方式,又稱氣舉反循環(huán)（圖2）。即將壓縮空氣通過供氣管路送至井內(nèi)氣水混合室，使其與鉆桿內(nèi)的水流摻混，形成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環(huán)形水柱的重力作用下，鉆桿內(nèi)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(nèi)。采用這種鉆機(jī)在井深較大時(shí)(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循環(huán)的鉆機(jī)，因而適用于井深較大的情況和缺水的干旱地區(qū)，以及寒帶凍土地層。

有的轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)同時(shí)備有泥漿泵和空氣壓縮機(jī)，可根據(jù)情況選用不同的洗井方式。

液壓動力頭式鉆機(jī) 回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)的一種。由液壓馬達(dá)通過減速器驅(qū)動，并以沿塔架上下移動的動力頭代替轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)上的轉(zhuǎn)盤和水，驅(qū)動鉆桿和鉆頭旋轉(zhuǎn)切削巖層?？捎弥睆竭_(dá)1米的大型鉆頭鉆鑿大口徑水井,其特點(diǎn)是鉆進(jìn)速度快，鉆具的裝卸和下井管較簡便，接長鉆桿時(shí)無需提升鉆具，簡免了卷揚(yáng)機(jī)、提升滑車、轉(zhuǎn)盤、水、方鉆桿等一系列部件。潛孔振動回轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 是以振動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動相結(jié)合的方式鉆進(jìn)巖層的一種回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)。鉆具由鉆頭、振動器、消振器和導(dǎo)向筒等組成(圖3)。振動器產(chǎn)生的激振力使整個(gè)鉆具作錐擺運(yùn)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(zhuǎn)/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(zhuǎn)/分的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以破碎巖層，而鉆桿則不轉(zhuǎn)，并借消振器避免將振動傳給鉆桿。采用壓縮空氣反循環(huán)方式洗井，使巖屑通過位于振動器中心的導(dǎo)管和鉆桿內(nèi)腔排出井外。這種鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，鉆進(jìn)效率高。井孔直徑為600毫米左右,鉆進(jìn)深度可達(dá)150米。

沖擊式鉆

靠鉆具的垂直往復(fù)運(yùn)動，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結(jié)構(gòu)簡單,但沒有循環(huán)洗井系統(tǒng),巖屑的清除與鉆機(jī)不能同時(shí)進(jìn)行，因而工效較低。鉆井深度一般在250米以內(nèi),有的可達(dá)500～600米。主要類型如下述。沖抓錐 一種簡單的沖擊式鉆機(jī)，利用鉆具本身的重量沖擊地層。鉆具的下端是幾個(gè)可以張合的尖角形抓瓣，當(dāng)鉆具在自身重量作用下向下運(yùn)動時(shí),抓瓣張開,各抓瓣在直徑約1米的圓周上切入巖層,然后由卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩提升鉆具，抓瓣在閉合過程中將巖屑抓入尖錐體內(nèi)，提出井口后再張開抓瓣卸出巖屑。沖抓錐的鉆井深度通常為40～50米，深可達(dá)100～150米。鋼絲繩沖擊式鉆機(jī) 由桅桿和其頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機(jī)構(gòu)、鉆具（包括鉆桿和鉆頭）、電動機(jī)等組成（圖4）。作業(yè)時(shí),電動機(jī)通過傳動裝置驅(qū)動沖擊機(jī)構(gòu)，帶動鋼絲繩使鉆具作上下往復(fù)運(yùn)動。向下運(yùn)動時(shí)靠鉆具本身重量使鉆頭切入并破碎巖層，向上運(yùn)動則靠鋼絲繩的牽引。鉆具下落的高度即沖程大小，根據(jù)巖層情況確定，一般為0.5～1米，硬巖層用大值；沖擊頻率常用為30～60次/分。切下的巖屑用抽砂筒清出地面，也可用將鉆頭與抽砂筒合成一體的抽筒鉆具，鉆進(jìn)與清除巖屑同時(shí)進(jìn)行，使切下的巖屑直接進(jìn)入抽筒，積滿后提升鉆具，將巖屑倒出。為提高鉆頭的耐磨性和鉆進(jìn)速度，常在鉆頭端部堆焊鎢鋼粉，成為合金補(bǔ)焊鉆頭。復(fù)合式鉆機(jī)

1.動力系統(tǒng)，為整套鉆機(jī)提供能量的設(shè)備；

2.工作系統(tǒng)，按工藝的要求進(jìn)行工作的設(shè)備；

3.傳動系統(tǒng)，為工作機(jī)組傳遞、輸送、分配能量的設(shè)備；

4.控制系統(tǒng)，控制各系統(tǒng)、設(shè)備，按工藝的要求進(jìn)行協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確工作；

5.輔助系統(tǒng)，協(xié)助主系統(tǒng)工作的設(shè)備。