多工艺冲击回转钻进技术
第四章冲击及冲击回转钻进
第二节、冲击回转钻进 二、冲击回转钻进用的钻头 2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头
长片状肋骨式硬合金钻头: 钻头内肋骨与钢体成一体。外肋骨 厚4mm，外出刃1.5mm，内出刃 1mm，底出刃5mm，冲击刃角110º。 适用于采用大冲击功、低频率液动 冲击器钻进中硬岩石。
工程钻探学课件
第二节、冲击回转钻进 二、冲击回转钻进用的钻头 1、冲击回转钻进用钻头的特点 1) 冲击回转钻进时钻头刚体承受冲击荷载、轴向静载和扭矩，刚 体材料强度要高于普通钻头——40Cr、45CrNi合金钢； 2) 取心冲击钻头壁厚较普通取心钻头厚，一般壁厚10~20mm， 钻头体长度较长(140mm)；而气动冲击回转钻头壁厚更大或多采 用全面钻进型式； 3) 钻头体的外形多呈多边形，以增大通水、通气面积； 4) 为使钻头切削具承受大冲载，多采用YGl5或粗粒YG11C硬质 合金切削具，多采用圆柱状、八角状和球齿形状。 5) 切削具的出刃形式多为平底形，且出刃量较大。
工程钻探学课件
潜孔锤钻凿水井
第二节、冲击回转钻进
一、冲击器 冲击器种类繁多。目前根据所采用的动力不同分为：
(1)液动冲击器：采用高压水或泥浆做为动力介质； (2）风动冲击器：又称风动“潜孔锤”，用压缩空气做 为动力介质； (3）机械作用式冲击器：利用某种机械运动，使冲锤上 下运动而产生冲击力。
在地质勘探中常用液动冲击器；大口径工程施工钻进与水 井钻进，一般使用风动冲击器。
1一外壳； 2一活阀座垫圈； 3一阀簧； 4一活阀； 5一冲锤活塞； 6一锤簧； 7一铁砧； 8一缓冲垫圈
正作用液动冲击 器工作原理图
第二节、冲击回转钻进 一、冲击器 1、液动冲击器
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冲击器及钻头
冲击反循环钻孔法施工工艺
冲击反循环钻孔法施工工艺1前言随着国民经济的发展，铁路、公路的桥梁以及高层建筑的基础大多采用钻孔灌注桩基础，其成孔方法较多，而冲击钻孔法是常见的一种，因它能适应各种地层特别是冲击硬质岩层优势明显。
近年来，使用冲击反循环钻孔法成孔速度大有提高，因而在复杂地质中的钻孔灌注桩基础大多优先选用冲击钻孔法来解决施工中的疑难问题。
2工艺特点（1）设备简单，操作方便。
（2）可以采用反循环冲击成孔提高效率。
（3）可以穿过漂石、卵石、砾石等地层。
（4）对处理复杂地层中的基础有显著的优点。
（5）它可直接投入粘土块入孔自行造浆。
3适用范围冲击钻孔法适用于孔径100cm～300cm，钻孔深度50m。
冲击钻机适用于所有土层，采用实心锤钻进时，在漂、卵石和基岩中显得比其他方法优越。
4机械性能及参数见表1。
冲击钻孔系统设备由冲击钻头、三脚立架、卷扬机组成。
冲击钻机配有1～5t重的冲击锥。
国产的冲击钻机主要是CZ型的CZ-30、CZ-28、CZ-22等，另外还有YKC-31、YKC-30等型号。
5钻孔施工施工工艺流程5.1.1冲击钻孔施工工艺流程见图1。
5.1.2 冲击反循环钻孔施工工艺流程见图2。
图1 冲击钻孔施工工艺流程图图2 冲击反循环钻孔施工工艺流程施工工艺步骤5.2.1 施工准备（1）平整场地（陆地）。
平整场地应达到“三通一平”，以便钻机安装和移位；对于不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。
场地要采取有效的排水措施。
根据施工图设计，合理选择和确定进出线路和钻孔顺序，制定场地布置方案。
合理的安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔以上排渣量的需要。
（2）围堰筑岛（浅水）。
对于浅水区域的桩基施工，可采用围堰筑岛方式施工，筑岛填料宜用粘土，岛面要有足够的施工场地，岛面标高应高出施工水位～2.0m。
（3）平台施工（深水）。
对于场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。
第五章冲击回转钻进
第二节 液动冲击器结构及作用原理
• 一、“正作用”类型液动冲击器 • (一)“正作用”类型液动冲击器原理 • “正作用”冲击器是以高压液流推动活塞 冲锤下行而进行冲击，而并借助弹簧力量 使其恢复到原来位置。如图 5-2所示。
• “正作用”液动冲击器的工作过程如下： • 高压液流流向活塞冲锤5的顶部后，由于活 阀4封闭着活塞冲锤5的中间水路而截断了 液流通道。当不断流入的高压液流达到一 定能量时，便推动活塞冲锤5向下运动，使 其碰撞铁砧7产生一次冲击。
• 在活塞冲锤5向下运动进行冲击的过程中， 同时，也压缩冲锤弹簧6，它逐步储存能 量；活阀4由于受到活阀座2的限制，在活 塞冲锤5下行后便互相脱开(不再接触，失去 封闭作用)。液流开始沿活塞冲锤5的中间水 路流向孔底；活塞冲锤产生冲击作用后， 因其顶部压力降低，冲锤弹簧6将所储存的 能最释放出来，把活塞冲锤推回到原来的 位置处。
• 1、结构及工作原理 • (1)结构：冲击器结构简单，由27个零件组成(参见图5-3)。 • (2)工作原理(见图5-4)：当钻具11未接触孔底时，钻具11 悬吊在六方套10上。冲洗液经减耗阀接头通水孔a、活阀4 内孔，活塞冲锤7内孔、下砧9(即联动接头)，岩心管及钻 头畅流至孔底，并由钻具与孔壁之间的间隙返回地面。此 时冲击器处于悬吊状态，不工作。 • 当钻具11下降至孔底时，六方套10与钻具11的间隙被压 紧而消除。使活塞冲锤7相对上升与阀4底面接触，切断水 路而产生水锤，推动减耗阀2向上移动，打开主通水孔b， 使冲洗液大量进入活阀区，推动阀4活塞冲锤7同步下行。 并压缩阀簧5及锤簧8，此时，冲击器处于启动状态。
第五章 冲击回转钻进
第一节 概述 第二节 液动冲击器结构及作用原理 第三节 风动冲击器 第四节 冲击回转钻进设备及钻头 第五节 冲击回转钻进规程 第六节 冲击回转钻进的操作及注意事项
谈冲击回转钻探技术
第四章 冲击及冲击回转钻进
5) 切削具的出刃形式多为平底形，且出刃量较大。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头 普通大八角硬合金钻头 可带肋骨或不带肋骨。肋骨厚3mm 以增大通水面积，合金采用 10×10×16mm大八角柱八粒，内、 外出刃3mm，底出刃5mm，刃尖角
4) 钻头是以自由落体方式冲击岩石的。冲击钻头利用高的
冲击速度产生很大的冲击力，能有效破碎坚硬岩石。
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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
（2）的中心通道而流人孔底，作经常性冷却钻头及吹粉，
②作为动力的主气流则沿缸壳(12）中的气槽，进人活塞 （冲锤）的中间环腔，并经缸壳上的下气槽进入锤下气室， 推动活塞上行。
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第二节、冲击回转钻进
一、冲击器
2、风动冲击器 ③在活塞上行中，当下段活塞封闭下气槽的入口后，就停 止向下气室进气，但锤下气室内的压气便膨胀井在惯性作用 下继续推动活塞上升。
冲击器钻进中硬岩石。
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ① 取心式硬合金钻头
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第二节、冲击回转钻进
二、冲击回转钻进用的钻头
2、液动冲击回转钻进用钻头 ②金刚石钻头 (1）现在金刚石冲击回转钻进方法仍以回转作用为主，冲击 为辅，所以选择钻头类型时，表镶或孕镶钻头都可以用；
2、风动冲击器 ⑥在活塞上行的过程中，当活塞的尾端离开轴承环(19）时， 活塞下气室中的膨胀气体经钻头中心孔排于孔底， ⑦当活塞下行至离开配气机构的尾管后，锤上气室的气体
第四章 冲击回转.
1-工作弹簧； 2-外壳； 3-冲锤活塞； 4-铁砧 反作用液动冲击器
岩土钻凿工艺学
反作用冲击器工作原理
（1）高压液流进入冲击器对冲锤活塞3产生作用，当冲锤活塞上下 端压力差超过工作弹簧1的压缩力和冲锤活塞本身的质量时，迫使 冲锤活塞上行，并压缩工作弹簧储存能量；与此同时，铁砧4的水 路被逐步打开，高压液流开始流向孔底，液压下降，冲锤活塞利用 惯性继续上行。 （2）当冲锤3上行到上死点时，冲锤下部的液流已畅通地流向孔底 ，工作室压力降低，由于冲锤活塞自身质量和工作弹簧释放储存能 量，便驱动冲锤活塞急速向下运动而冲击铁砧； （3）产生冲击作用的同时，由于冲锤活塞3与铁砧4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 作用于冲锤活塞，使其上行，开始第二个工作周期。
岩土钻凿工艺学
射流式冲击器特点： 1、射流冲击器除活塞与冲锤外无其他运动零件，也无弹 簧、配水活阀等易损零件，因而钻具工作可靠，使用寿命 较长； 2、冲锤向下冲击砧子时，没有自由行程阶段和弹簧对冲 击力的抵消作用，因而冲击器能量利用率高； 3、能适用于高温高压条件下的深井作业 ；
4、钻进中产生的高压水锤波比阀式小，钻具工作平稳。
岩土钻凿工艺学
冲程时,由于冲锤活塞顶部锥体与活塞套下端闭合,高
速液流被迅速切断而产生水击，上腔压力猛增；与此同时
，冲锤活塞下腔压力急剧下降，故上、下腔间压力差推动
冲锤活塞和活塞套向下运动。活塞套抵达行程下限后，冲
锤活塞因惯性继续向下运动，直至冲击砧子为止。此时，
通道完全打开，液流畅通，活塞套与冲锤活塞又进入下一
岩土钻凿工艺学
液动冲击器以高压水或泥浆作为驱动介质。尽管液
动冲击器1887年就获得专利，但实际到20世纪50年代，
煤田地质勘探中的冲击回转钻进工艺
煤田地质勘探中的冲击回转钻进工艺【摘要】本文主要阐述了煤田地质勘探中冲击回转钻进的钻具转速、钻压、泵量与泵压、净化冲洗液等技术工艺技术问题。
【关键词】煤田地质；勘探；冲击回转；钻进工艺1、钻具转速进行冲击回转钻进时，钻具回转转速的高低，一般按所钻岩石的性质、所用磨料的种类以及冲击器冲击功的大小和冲击频率的高低等因素进行确定。
以块柱状硬质合金为磨料的钻头，钻进硬岩层或钻进强研磨性岩层时，由于破碎岩石的主导作用是冲击载荷，所以钻具的回转转速应在20-80./min之间。
钻的岩石越硬，其钻具的回转转速就越低。
实践表明，若钻具的转速过高，不仅会使冲击间距大，降低破碎岩石效果和崩坏硬质合金；还随着钻头圆周速度的提高，硬质合金与岩石进行摩擦的里程增加，也会迅速磨损切削具，其结果会大幅降低回次进尺长度。
要提高钻具的转速，转速通常要在80-300r/min之间。
按钻探生产实践经验，钻具转速的选取可参阅表1。
选择钻具转速除要岩石性质外，还应考虑冲击器的性能状况。
冲击器的冲击功较大时，要适当的提高钻具转速；反之，要降低钻具的转速。
同样，冲击器的冲击频率较高时，钻具的转速也要适当增加；反之，应适当降低转速。
冲击频率高时要提高钻具的转速，而冲击频率低时要降低转速呢？可从以下情况看出它们之间的关系。
冲击回转钻进时，钻头上的每一颗硬质合金由于同时受回转的作用在完成第一次冲击破碎岩石后，便移动一段距离，进行第二次冲击破碎岩石。
硬质合金两次冲击之间的距离为冲击间距（S）。
计算可知，冲击间距（S）的大小是与冲击频率的高低和钻具回转转速的快慢有着密切关系的。
岩石越硬，其抗破碎阻力越大，越容易崩刃和磨损硬质合金；所以冲击间距（S）应该小一些。
钻进硬岩层时，应该采用较低的转速。
各种岩石都有它的最优冲击间距值，根据生产实践经验，一般可钻性为6-7级的岩石，S=10～15mm，可钻性为7-8级的岩石，S=8-10mm，可钻性为9-10级的岩石，S=5～8mm。
多工艺冲击回转钻进的感悟与思考
多工艺冲击回转钻进的感悟与思考多工艺冲击回转钻进技术，说的通俗易懂一点就是潜孔锤钻进技术。
可以说，这项技术是全球钻探界的一朵奇葩，潜孔锤对于钻探就像相对论对于物理，他完全颠覆了人们对于钻进效率的认识，将钻进效率成十倍的提高，对于高成本的钻探行业来说，这无疑是一项举世瞩目的成就。
当然，潜孔锤技术对钻探界的影响远不止钻进效率这一个方面，下面我将结合老师上课讲的内容以及自己阅读的文献，谈一下自己对这项技术的感悟与思考。
首先，我们提出了潜孔锤钻进的三字特点：快、好、省。
快，指的是钻进效率，风动潜孔锤的钻进效率是一般金刚石钻进效率的10倍之多，这并不奇怪，从两者的碎岩机理上来分析，就会发现，潜孔锤的钻进效率比一般金刚石钻进效率高出十多倍是必然的，举个很简单的例子，往墙壁里钉钉子，用手边压边转往墙壁里面钉和用锤子冲击钉子往里钉，哪个会更快呢？很显然，用锤子钉快多了。
潜孔锤钻进的碎岩机理就是冲击回转使岩层产生体积破碎，而一般的金刚石钻进只有回转，没有冲击，所以钻进效率的高低自然就会差很多。
好，指的是岩心采取率及岩心的利用价值，潜孔锤钻进实现了真正意义上的100%岩心采取率，而且实现了对岩心的实时观测，将岩心的利用价值发挥到最大限度。
先来看一般的金刚石取心钻进，由于钻头具有一定的厚度，所以岩心管取心的直径是钻头的内径，而钻孔直径和钻头内径之间这个环状间隙的岩层，却没有形成岩心，也就是说岩心管无法将其取出。
事实上，这部分岩层被磨成岩粉、岩屑随着冲洗液被冲走了。
另外，一般的金刚石绳索取心钻进一个回次大概需要1个小时左右，也就是说当岩心取上来，地质学家拿到手里来对其进行一些必要的分析和研究的时候，已经距离这块岩心被钻取的时间一个小时了，这就可能使岩心失真，势必降低岩心的利用价值。
再来看潜孔锤钻进，由于采取了贯通式潜孔锤全孔反循环连续取心钻进技术，使整个孔径的岩心，包括磨成的岩粉、岩屑被毫无保留的取到孔口的收集袋里，从而真正意义上的实现100%岩心采取率。
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