第06章 冲击回转钻进
国家精品课程岩土钻掘工程学第6章__冲击回转钻进与
•2020/5/25
中国地质大学勘查教研室
•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.
使用风动冲击器钻进时，需配备能力较大的空压机，燃料 消耗较大，设备也较复杂。
•2020/5/25
中国地质大学勘查教研室
•第二节 液动和气动冲击器
1. 有阀冲击器
1.1 压差式斜面蝶状阀配气装置
所谓压差式是以风动冲击器活塞运动方向的前方增压，后方减压所造成 的压力差来实现阀的变位，从而达到配气的目的。
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。
•2020/5/25
国家精品课程岩土钻掘 工程学第6章__冲击回转
钻进与
2020年5月25日星期一
• 第一节 概述
•国家精品课程
•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。
•2020/5/25
中国地质大学勘查教研室
•第二节 液动和气动冲击器
另一路气进入外缸9和内缸8间的环形腔(活塞运动 进气室)→推动活塞上下运动。
岩心钻探钻进方法4-冲击回转钻进
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，使用寿命长 ；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；能适用于高温高压条件 下的深井作业。缺点是对冲洗液杂质含量 要求高，否则射流原件易堵塞。
结构：如图所示。
工作原理：冲锤活塞正冲程和反冲程
均由液体压力推动。
特点：结构较复杂。采用差动运动方式
，必须有既滑动又隔压的密封件，以使冲 击器内部能形成一个压力差，在铁砧部位 设有"节流环"、"下阀"等元件，在与冲锤活 塞中间部位和活阀上部对应的外壳处设有" 呼吸道"。从理论上讲，该冲击器的液流功 率恢复较高。
岩心钻探钻进方法4-冲击回转 钻进
2. 与冲击回转钻进有关的岩石破碎机理研究结论
① 冲击动载作用下岩石易产生大剪切破碎，这对 硬岩（特别是粗颗粒硬岩）效果更为明显；
实验证明，对同种岩石，冲击载荷破碎的坑穴远大于静压载荷破碎的 坑穴。这可用岩石的剪切强度只是抗压强度的1/6—1/12进行解释。
② 在有一定预压下冲击破碎岩石，岩石的强度要 降低50—80%；
特点：结构简单，技术成熟，由于被压
缩弹簧释放出的能量与冲锤活塞。但工 作弹簧的工作寿命只有40～100h。
工程钻探
图7.2 反作用液动冲击器
1-工作弹簧； 2-外壳； 3-冲锤活塞； 4-铁砧
14 2020/8/3
③ 双作用液动冲击器
工程钻探
图7.1 正作用液动冲击器
1-外壳； 2-活阀座垫圈； 3-阀簧； 4-活阀； 5-冲锤活塞； 6-锤簧；
7-铁砧； 8-缓冲垫圈； 9-阀座
煤田地质勘探中的冲击回转钻进工艺
应增加水泵 的压 力（ 一般每百米需增加０ ． ２ ９ ４ ＭＰ ａ 泵压） 。 ４ ． 净化 冲 洗液 表 １钻具转 速的选取范围 液动冲击 回转钻 进所用的冲洗液， 要按 地层情况进行选择 。 钻进完 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 整或 比较完 整地层时， 可用清水钻进 ； 钻进复杂地 层时， 为保护 孔壁、 减
２ 钻 压 液动 冲击 回转 钻进钻 头上 施加 的轴 向压 力有 两个方面 的作用。 一 是在 岩石中导 致一定的预加应 力以及回转时切入岩石， 以提高 破碎岩石 的 效果 ； 二是 克服冲击 器工作时 出现 的反弹 力， 以减少冲击能 量的传 递 损 失。
应 适当降低转 速。 应用润 滑冲洗 液进行钻进 。 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？ 不管使 用哪种 冲洗液 ， 为避 免大 颗粒岩 粉及其 他杂 物堵塞 冲击器 可从 以下情况看出它们之间的关系。 的水路 或卡 塞冲击骼 的运 动部件 ， 导 致工作失灵 ， 为延长 冲击器的使用 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 寿命 ， 进 行冲击 回转钻进 时 ， 特别 是加 强冲洗液 的管 理和 净化 处 理工 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 作。 常用的净化 冲洗液方法主要 有地 面循 环系统重力沉 降法、 过 滤法和 岩石。 硬质合 金两次 冲击之 间的距 离为冲击 间距（ Ｓ ） 。 水力旋 流除砂法 。 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
的平均小时效率 。
Ｉ 关 键词 ｌ 煤田地质； 勘探 ； 冲击回转； 钻进工艺
液动冲击回转钻进技术规程
液动冲击回转钻进技术规程一、引言液动冲击回转钻进技术是一种常用于石油勘探和开发中的钻井技术。
它通过液压冲击力和旋转动力的相互作用，实现钻头对地层的钻进作业。
本文将详细介绍液动冲击回转钻进技术的工作原理、操作流程以及注意事项。
二、工作原理液动冲击回转钻进技术的工作原理是利用高压液体在钻杆内产生的冲击力驱动钻头进行旋转和钻进。
具体过程如下：1. 高压泵将液体注入钻杆，形成高压液柱；2. 液柱通过钻杆将压力传递至钻头；3. 钻头在冲击力的作用下，对地层进行冲击和切削；4. 钻屑随液体返回钻杆；5. 钻杆通过旋转机构进行旋转，增加钻进效果。
三、操作流程液动冲击回转钻进技术的操作流程主要包括以下几个步骤：1. 钻井前准备：包括选择合适的钻头和钻杆，检查设备的完好性和润滑情况；2. 钻井液准备：根据地层情况选择合适的钻井液，确保其具有良好的冲击力和润滑性；3. 钻头安装：将钻头固定在钻杆的末端，并通过螺纹连接紧固；4. 钻进作业：启动高压泵，将液体注入钻杆，形成高压液柱，同时旋转机构开始旋转钻杆；5. 钻进监测：监测钻进参数，包括钻进速度、钻进压力等，及时调整操作参数以保证钻进效果；6. 钻屑处理：钻屑通过液体返回钻杆，定期清理钻杆，防止堵塞；7. 钻进结束：达到预定钻井深度后，停止高压泵和旋转机构，将钻杆取出。
四、注意事项在使用液动冲击回转钻进技术时，需要注意以下几点：1. 钻井液的选择要根据地层性质和钻进目标来确定，确保其具有良好的冲击力和润滑性；2. 钻杆和钻头的选择要符合工作条件和要求，保证其强度和耐磨性；3. 钻进过程中，要定期检查和维护液压系统，确保其正常运行；4. 钻进参数的监测和调整要及时进行，以保证钻进效果；5. 钻屑的处理要及时，防止其堵塞钻杆和影响钻进效果；6. 钻进结束后，要进行设备的清洁和维护，确保下次使用时的正常运行。
五、总结液动冲击回转钻进技术是一种高效、快速的钻井技术，具有钻进速度快、钻孔质量高等优点。
岩土钻掘工程冲击回转钻进
*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810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%
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二一、、冲冲击击回钻转进钻机进理的机理
冲击回转钻进时，钻头上的切削具受到 三种力的作用，即回转力、轴向静压力和冲 击力。在三种力的共同作用下，切削具以冲 击剪切和回转切削两种方式破碎岩石。在两 次冲击之间造成孔底局部岩脊，而回转的切 削具则将这已经产生了裂纹的岩脊从孔底岩 体上切削下来，如下图所示：
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二三一、、、冲冲冲击击击回钻参转进数钻机进理的机理
表征冲击器产生和施加给岩石以动载作用的特性指 标： ①冲击功－决定于冲锤重量和冲击速度
②冲击速度
③冲击频率-冲锤单位时间内的冲击次数。 冲击间距：在冲击回转钻进中，切削具两次冲 击之间的移动距离。
冲击回转钻进
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二 三 四、、冲冲击击回钻参转进数钻机进理的规机程理
12、、转钻速压
（3）各种岩石都有最优的冲击间距， 必须在施工中累积资料。前苏联对于 9~11级岩石，最优冲击间距为5~8mm； 对于7~8级岩石，最优冲击间距取 8~14mm。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二 三四、、冲冲冲击击击回钻回参转进转数钻机钻进理进的规机程理
1、 钻压
岩心钻探钻进方法4-冲击回转钻进
图7.8 W200型 无阀潜孔锤
1-上接头； 2密封圈； 3-弹 簧； 4-止逆塞； 5-垫圈； 6-密 封垫圈； 7-进气座； 8内缸； 9-外缸； 10-节流塞； 11-活塞； 12隔套； 13-导向套； 14-圆键； 15下接头； 16-钻 头
19 2024/1/9
7.3 冲击回转钻进用钻头
工程钻探
最优冲击夹角
6 2024/1/9
4.在不同岩石中的破碎机理
冲击回转钻进钻遇岩石性质不同时,静压力、回转扭矩和 冲击力三种外载荷在碎岩过程中发挥的作用不同.
◆在坚硬、脆性的岩石中钻进,岩石破碎主要是冲击 力的结果.
静压力因为不可能达到压入破碎岩石的应力要求,所以,它主 要的作用是克服冲击反弹,保证冲击能量的传递.
工程钻探
2 2024/1/9
1 冲击回转钻进工艺原理
1. 定义：
冲击回转钻进是钻头在静压作用下进行回转,同时施加 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.
一些冲击钻进〔如钢绳冲击钻进〕中虽然有孔内钻具或钻头的回转,但未主 动施加回转外载荷,只是变换冲击位置.所以将其划分为纯粹的冲击钻进.
特点：结构较复杂.采用差动运 动方式,必须有既滑动又隔压的 密封件,以使冲击器内部能形成 一个压力差,在铁砧部位设有" 节流环"、"下阀"等元件,在与 冲锤活塞中间部位和活阀上部 对工程应钻探的外壳处设有"呼吸道".从
图7.3 双作用液动冲击器 1-带孔的活阀座; 2-活阀; 3-外套; 4-支 撑座; 5-导向密封件; 6-塔形冲锤活塞;
7-导向密封件; 8-节流环; 9-砧子
15 2024/1/9
7.2.2.2 无阀式液动冲击器
岩土钻掘工程--第06章_冲击回转钻进
1.概述
红 旗 渠 工 地
冲击回转钻进
1.概述
第一节 概述
一、概念
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。
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。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二三四、冲冲击击回钻参转进数钻机进理规的机程理
12、、转钻速压
（3）各种岩石都有最优的冲击间距， 必须在施工中累积资料。前苏联对于 9~11级岩石，最优冲击间距为5~8mm； 对于7~8级岩石，最优冲击间距取 8~14mm。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
冲击回转钻进
2.钻进工具
第二节 冲击钻进的工具
二一、、冲冲击击回器转及钻进其钻工头作原理
液动冲击回转硬质合金钻头有以下特点：
（1）钻头刚体选用优质钢材，壁厚，长度较 大，常采用40Cr、45CrNi合金钢；只有小冲 击功的情况下，采用50号、40号钢。
（2）选用抗冲击性较强的合金。
（3）刃角较大，采用八角柱状不对称切削具 较多。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二三一、、冲冲冲击击击回参钻转数进钻机进理的机理
④随着冲击速度的增加，岩石的塑性系数下降， 硬度和屈服极限上升，破碎比功增加。
⑤岩石的脆性增大，有利裂纹发育和脆性破碎， 钻速增加。
⑥对于一定岩层，存在一个最优冲击间距；合
冲击回转钻进技术设计
摘要冲击回转钻进技术的设想始于欧洲。
从上世纪五十年代开始，在美国，加拿大和前苏联才研制出几种具有实用意义的液动冲击器。
我国从1958年底开始在原地质矿产部勘探技术研究所对液动冲击回转钻进技术进行研究，几乎与世界同步。
液动冲击器是液动冲击回转钻探的关键设备。
随着中国现代化建设的不断推进和发展，国民经济增长对液动冲击回转钻探不断提出更高的要求，所以，加速液动冲击器的研究势在必行。
本文在综述了国内外液动冲击回转钻探和液动冲击回转钻探核心机械—液动冲击器的基础上，研究阀式反作用液动冲击器的工作原理和结构特点，并提出了计算液动冲击力和冲击频率的方法。
通过分析，指出阀式反作用液动冲击器适用于中到中硬以上的岩层，并且应尽量增大泥浆排量，采用较大刚度的冲锤弹簧，以使冲击器的优点得到充分发挥。
并针对液动冲击器的关键零件—冲锤弹簧进行了详细的分析计算和验算。
并从技术和经济学角度分析了液动冲击回转钻探的技术经济效果。
本文主要作了以下工作：1）详细阐述了液动冲击回转钻探；2）详细介绍了各种液动冲击器；3）分析了反作用液动冲击器的结构原理和结构特点4）阀式反作用液动冲击器的性能分析和参数计算。
关键词：液动回转钻探反作用冲击器1AbstractThe text ,basing on summing up the studying of nation inside and outside n circumgyrate drilling of fluid move concussion and fluid move impulsion implement of counteractive of valve style,study working principle and frame characteristic of fluid move impulsion implement of counteractive of valve style.And it advances the measure that account the wallop and concussion frequency.Overpass the analysis,it indicate that the fluid move impulsion implement of counteractive of valve style is the same with the terrane that whose rigidity is middle or upwards.Besides it should accretion the arrange quantity of slop to the best of its abilities and adhibits clash spring of the greater limit to exert the excellence of impulsion implement.It also makes detailed analyzed account and checking computations in allusion to the key part of the impulsion implement,and analyses the technic economy effet of the impulsion implement.The text do mianly these work:1)expound circumgyrate drilling of fluid move concussion particular.2)introduce diversified impulsion implement particular.3)analyse orking principle and frame characteristic of fluid move impulsion implement of counteractive of valve style.4)capability analysis and parameter account of fluid move impulsion implement of counteractive of valve style.Key words: fluid move, circumgyrate, drilling, counteractive ,concussion implement2目录摘要 (1)Abstract (2)第一章液动冲击回转钻探 (1)1．1概述 (1)1．2冲击回转钻进的实质和特点 (2)1．3冲击回转钻进的应用范围 (3)1．4冲击回转钻进的发展概况 (4)1．5液动冲击回转钻在地质岩心钻探中技术经济效益 (6)第二章液动冲击器 (8)2．1冲击器的种类 (8)2．2 反作用式液动冲击器 (15)2．2．1 反作用式液动冲击器的结构原理 (15)2．2．2 反作用式液动冲击器的结构特点 (15)2．3 阀式反作用液动冲击器性能分析及参数计算 (16)2．3．1 功率特性及活塞冲锤运动特性分析 (16)2．3．2 参数计算 (16)2．4 本章小结 (22)第三章ГВМС—5型液动锤 (23)3．1 ГВМС—5型液动锤工作原理及特点 (23)3．2 冲锤弹簧设计和计算 (24)3.2.1原始条件的确定 (24)3．2．2．参数计算： (25)3.2.3验算 (27)第四章液动冲击回转钻进的发展展望 (27)4．1 液动冲击回转钻进的发展方向 (27)4．2 基础理论方面的重大课题 (30)4．3 应用研究 (30)第五章液动锤的仿真分析 (31)致谢 (35)参考文献 (36)III第一章液动冲击回转钻探1．1概述采用冲击回转钻进技术的设想始于欧洲。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、冲击器及其工作原理
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。
1工作弹簧 2外壳
3冲锤活塞
冲程 回程
4铁砧
冲击回转钻进
缓冲垫圈
2.钻进工具
第二节 冲击钻进的工具
一、冲击器及其工作原理
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
1.概述
第一节 概述 二一、、冲概击念钻进的特点
主要用于：
• 大直径供水井，维修条件不高的地方 • 水文及工程地质勘察孔 • 露天矿井爆破孔 • 桩基孔等
冲击回转钻进
1.概述
第一节 概述 二一、、冲概击念钻进的特点
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。
在不 同性 质的 岩石 中钻 进， 处于 主导 地位 的破 岩方 式不 同：
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二一、、冲冲击击回钻转进钻机进理的机理
（1）在硬的、脆性的岩石中钻进，岩石破 碎主要是冲击力的结果，钻具的回转仅起 移动冲击点位置、切削岩脊的作用；而轴 向静载荷则是用来克服钻具在冲击时的反 弹力，对孔底岩石造成预加应力。轴向静 载荷与回转力对岩石产生了附加剪切作用， 有利于破岩。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二三四、冲冲击击回钻参转进数钻机进理规的机程理
12、、转钻速压
（3）各种岩石都有最优的冲击间距， 必须在施工中累积资料。前苏联对于 9~11级岩石，最优冲击间距为5~8mm； 对于7~8级岩石，最优冲击间距取 8~14mm。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
冲击回转钻进
2.钻进工具
第二节 冲击钻进的工具 二一、、冲冲击击回器转及钻进其钻工头作原理
（4）底出刃较普通回转钻头大，一般为 3~5mm，出刃多为平底形，阶梯状出刃钻 头用于中硬或硬岩层。
（5）液路通道断面较大，有利于冷却和 减少背压，水口形式多采用三角形和半圆 形。
冲 击 回 转 硬 质 合 金 钻 头 结 构 大八角肋骨硬
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二三一、、冲冲冲击击击回参钻转数进钻机进理的机理
④随着冲击速度的增加，岩石的塑性系数下降， 硬度和屈服极限上升，破碎比功增加。
⑤岩石的脆性增大，有利裂纹发育和脆性破碎， 钻速增加。
⑥对于一定岩层，存在一个最优冲击间距；合
理选择冲击间距，即转速与冲击频率之间合理配 合，直接影响破岩效果和钻头使用寿命。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二三一、、冲冲冲击击击回参钻转数进钻机进理的机理
⑦冲击间距、冲击频率与转速之间的关系如下：
n = 60NS/πD
式中 S——切削具的冲击间距，mm； n——钻头回转速度，r/min； D——钻头的平均直径，mm； N——冲击器的冲击频率，Hz。
冲击回转钻进
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二三四、冲冲击击回钻参转进数钻机进理规的机程理
123、、泵转钻量速压与泵压
（4）泵压除克服冲击器及管路上的阻力损失 外，还应满足冲击器作功的需要。 （5）随着泵压的增大，冲击器的冲击频率和 冲击功都相应的增加。 （6）一般情况下，冲击器在0.5~0.6MP时开 始工作，在达到1.8~2MP时冲击器的工作稳 定。
• 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
*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810级岩石效率可提高20%-50%，对致密、弱研基础上发展起来的
1.概述
红 旗 渠 工 地
冲击回转钻进
1.概述
第一节 概述
一、概念
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。
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。
回程：
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 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。
冲击回转钻进
1.概述
第一节 概述
二一、、冲概击念钻进的特点
①钻设进备时简，单钻，头重量在小受到一定的钻压和回 转②力钻矩液的不循同环时，，省还水受到冲击器以一定频 率③的钻冲头击碎岩能是量不，连钻续头的，在磨孔损底慢以但冲钻效击也剪低切 和回转切削共同作用，破碎岩石。冲击 回④转钻钻头进以自所由需落钻体压碎减岩，小能，有钻效头破转碎坚速硬降岩低， 不磨石设备，但损功仅能。率能提钻相高垂同钻直时孔，进；冲效提击率起钻，钻进而具可才钻且需凿降动较低力大钻，直头故径在孔的
冲击回转钻进
2.钻进工具
第二节 冲击钻进的工具
二一、、冲冲击击回器转及钻进其钻工头作原理
液动冲击回转硬质合金钻头有以下特点：
（1）钻头刚体选用优质钢材，壁厚，长度较 大，常采用40Cr、45CrNi合金钢；只有小冲 击功的情况下，采用50号、40号钢。
（2）选用抗冲击性较强的合金。
（3）刃角较大，采用八角柱状不对称切削具 较多。
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二一、、冲冲击击回钻转进钻机进理的机理
（ 2）对于中硬、塑性较大的岩石，其破碎 方式以回转切削为主，冲击作用是辅助的。 冲击作用对岩石造成裂隙，为回转钻进的切 入和切削岩石创造十分有利的条件。
（3）对塑性大的岩石来说，冲击力破岩作 用不大，钻头切削具的磨损主要发生在回 转过程中。
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二三四、冲冲击击回钻参转进数钻机进理规的机程理
1、 钻压
液压冲击回转钻进加在钻头上的压力有两个方 面的作用：
（1）在岩石中造成一定的预应力；
（2）克服冲击器所产生的反弹力。
对于不同硬度的岩石来说，岩石越软，钻 压的影响越小；岩石越硬，钻压的影响越大
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺
二三一、、冲冲冲击击击回参钻转数进钻机进理的机理
①随着冲击功的增大，岩石破碎穴的宽度和深度 增加，因而钻进效率提高。
②增加冲力功主要依靠增加锤重量和冲击速度。
③冲击功的增加可以提高钻速，但单位体积破碎 功不一定降低；冲击功的增加，还受切削具的质 量、冲击器性能以及水泵的能力等因素限制。
质合金钻头
长方片状肋骨式 硬质合金钻头
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一、冲击钻进机理
破碎坚硬岩石时，冲击钻进过程中 的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，使岩石产生裂 纹，裂纹的发育使岩石剪崩。在软、塑 性岩石中，因岩石吸收大量的冲击能， 冲击难以产生剪崩的效果。
• 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%
金刚
液
石钻
动
头
冲
击
回
转
钻
进
的
岩
心
表
面
状
态
冲击回转钻进
2.钻进工具
第二节 冲击钻进的工具
钻头
钻具
碎岩和取样排粉工具
起下套管工具 打捞工具 辅助工具
冲击回转钻进
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二三四、冲冲击击回钻参转进数钻机进理规的机程理
123、、泵转钻量速压与泵压
随着孔深的增加，由于液流阻力和泄露等 引起的压力损失，平均每百米增加 0.2~0.3MP。钻进参数推荐值如下表所示：
复习参考题
（1）说明冲击回转钻进效率高的主要原 因及适用性。
钻掘工程学
Exploration Engineering
第六章 冲击回转钻进
Percussion & rotary-table drilling
授课内容
概述 冲击回转钻进的工具 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。
3.钻进工艺
第三节 冲击回转钻进工艺 一二三四、冲冲击击回钻参转进数钻机进理规的机程理
12、、转钻速压
（1）冲击回转钻进的转速相对较小；
（2）转速的选择主要考虑冲击间距，岩石 越硬，其抗破碎阻力越大，越容易崩刃和 磨损切削具，冲击间距应小一些。这样才 能使孔底的岩石形成连续性的破碎，达到 提高钻进效率，减少磨损、崩刃的目的。
g外套
f活接头
1带孔的活塞阀
2活塞 3外套 4支撑座
5导向密封件 6塔形冲锤活塞
7导向密封件 8节流环
9铁砧
冲击回转钻进
2.钻进工具
第二节 冲击钻进的工具
一、冲击器及其工作原理
21、、阀无式阀正式作射用吸液液动动冲冲击击器器