岩石非开挖钻具及选用
岩层中非开挖钻进导向技术
岩层中非开挖钻进导向技术2011-07-20 17:37 ? 非开挖施工铺设地下管线技术由于其对地表结构破坏性小、环保性好、施工效率高、总体成本低而受到广泛应用。
我国在这一领域的发展水平虽较发达国家晚十多年,但随着经济建设的不断发展、西部大开发战略的实施和城非开挖施工铺设地下管线技术由于其对地表结构破坏性小、环保性好、施工效率高、总体成本低而受到广泛应用。
我国在这一领域的发展水平虽较发达国家晚十多年,但随着经济建设的不断发展、西部大开发战略的实施和城镇化建设的加快,使非开挖市场正如火如荼地壮大开来。
了解并掌握非开挖行业的先进技术有助于促进我国这方面水平的提高。
本文将就岩层中非开挖导向钻孔技术作一介绍。
1 土层中钻进导向机理一般意义上的非开挖导向钻孔施工大多在土层条件下进行,此时,导向钻头采用的是带斜面的非对称式结构。
这类钻头在孔内实现方向改变的力学机理是从钻杆获得的推力克服地层阻力使钻头前进。
以斜面钻头为分析对象,通过钻杆传来的钻机推力与地层阻力共同作用于钻头斜面上,两个力各自分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,垂直于斜面的两分力大小相等,方向相反,相互抵消;平行于斜面的两分力则由于钻机推力分力大于地层阻力分力,最终的合力指向沿斜面的方向,使钻头顺着斜面前进,如图1所示。
具体操作时表现为,当钻机回转动作与给进动作同时进行时,钻孔轨迹呈直线;当钻机只给进不回转时,钻孔轨迹沿钻头斜面方向转弯,从而实现方向改变。
但当所钻地层为岩层时,钻机推力无法有效克服地层阻力,因而无法实现只推不转改变方向的功能,即使只是在卵石层或含石土层中钻进,也会由于硬石的存在,造成孔内导向板钻头受力不均匀,很难实现有效的方向控制。
2 岩层中导向工艺2.1 传统方法一当在岩层中无法用只推不转的方法改变钻孔方向时,一般的做法是将普通切削式斜面钻头(导向板)换成偏心式磨削钻头或单掌牙轮钻头,这时若要改变钻孔轨迹方向,需推顶和间歇回转同时作用,即在导向仪钟面显示的预设转弯方向点两侧各60度扇形范围内推顶并转动,实现偏心磨削,在钟面指示的其余各点则空转过去。
岩层水平定向钻进的切削具选择
图 １适用于冲积土壤的 Ｏｓｐｒｅｙ ＳＤ扩 眼器
Ｉ：挖 技 术 Ｃｈｉｎａ Ｔｒｅｎｃｈｌｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
２ 冲积土壤 率 。 Fra bibliotek冲 击 土 壤 是 松 散 物 质 的 未 固结 集 合 体 ，包 括 由河流 或河 流沉 积的 淤泥 ，沙 子 ，粘土 和砾 石等 。
当在 冲 积 土壤 条件 下 钻 时 ，翼 型 刀 头将 成 为 首 选 工 具 。 其 风 格 和 形状 多 变 。一 些 注 重 更 多 的 喷 射 能 力 ，而 另 一些 则可 获 得 更 强 大 的 切 割 能 力
层 。
水 平 定 向钻 孔 （ＨＤＤ）钻 孔 承 包 商 最 需 要 关 心 的 即是 这 一 层 。与 垂 直 钻 探 不 同 ，岩 石 的形 成 可 能 更 加 一 致 ， 在 ＨＤＤ 中 ，遇 到 的 岩 层 密 度 和 稠度变化很大。地壳由三种特殊的岩石类型组成 ： 沉 积岩 、火 成 岩和变 质 岩 。
这 对 司钻 来说意 味 着在每 一 种岩 石类 型 中 ，有 数百 种 不 同 的地 质 构造 ，它 们 具 有 不 同 密 度 、磨 蚀性 和 硬 度 以 及不 一致 性 ，这 些 不 一致 性 对 地 下 承 包 商 提 出 了挑 战 。一 旦 钻 孔 开 始 ，不 可 预 测 的 岩 层就 会 对渗 透 速率 产 生 不利 影响 。 在进 行 ＨＤＤ 工 作 时 ，地 质条 件 现 场 调 查 应 该 是 第 一 道 防 线 。 核心 样 本 的结 果 可 以 帮 助 承 包 商 在遇 到 不 同地 质 条件 时选择 合 适的 工具 。
在 土 质 较 硬 的情 况 下 使 用 的 翼 型 刀头 ，例 如 一 些 粘 土 和 密 集 的 冲 积 土 ，必 须 同时 实 现 良好 的 喷 射 能 力 和 对 坚 固结 构 的切 割 。此 类 刀头 应 能 从 孔 中挖 出 。这 意 味 着 它们 以相 同 的 方 向旋 转 ，推 或 拉 来 取 回扩 眼 器 。这 在 承 包 商 需 要 检 查 刀齿 或 者 发 生 如 因 钻 杆 断 裂需 要 维 修 等 不 可 预 知 的 情 况 时 发挥 良好 的作 用 。
岩石非开挖钻进技术的研究
选 用。结合 国内几个典型 的施工实例 ， 细阐述了非开挖 基岩钻进的施 工工艺 。展望 了该技术 的发展前景 。 详
关键词 ： 岩石非开挖 ； 管 ； 向钻进技术 ； 铺 导 回扩钻进 ； 回扩钻头 中图分类号 ：６４ ７ Ｐ ３ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：６２—７ ２ （ ０ ８ ０ ０６ ０ １７ ４ ８ ２ ０ ） ８— ０ ０— ４
ｃ ｓ ｅ ｈ ｉ ｅ ｈ ｉａ ｏｎ ｓ ｏ ｅ ｒ ｃ ｒｌ ｎ ｕ ｓ ｄ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｃ ｎ ｃ ｌｐ ｉ ｔ ｆ ｄ ｏ ｋ ｄ ｉ ｉｇ，ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｎ ｅｅ ｔ ｎ ｏ ａ ｋ ｒ ａ ｒ ｒｄ ｆ ｒ ｎ ｏｍａｉｎ ｎ ｂ ｌ ｈ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｌｃｉ ｆｂ ｃ ｅ ｍｅｓ ｆ ｉ ｅｅ ｔ ｒ ｔ ｓａ ｄ ｏ ｏ ｆ ｆ ｏ ｄ ｌ ｎ ｉｍｅ ｅｓ ｅａｌ ｄ ｃ ｎ ｔ ｃ ｉｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｆｂ ｄ ｏ ｋ ｗ ｔ ｙ ｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｅ ｎ Ｃ ｉａ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃ ｅ ｈ ｉ ｉ ｒ ｌ ｇ ｄ ａ ｔｒ ，ｄ ｔｉ ｏ ｓｒ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｏ ｅ ｒ ｃ ｉ ｔｐ ｃ ｌｅ ｇｎ ｅ ｇ ｃ ｓ ｓ ｉ ｈ ｎ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔｄ ｔ ｅ ｅ ｕ ｏ ｙ ｈ ｉ
路线。
１ ３ 钻 进 导 向孔 ． 岩 石非 开挖 钻进 导 向孔 目前 主 要采 用 以下 ３种
刀回扩钻头、 截齿 回扩钻头等 ３ 种类型。 １ ４ １１ 牙 轮 回扩 钻 头 （ １ ． ．． 图 ）
技术 方 法 。
１３ １ 孔 内泥浆液 为 动 力 ， 排 出 的液 流 经 螺 泵
刍议非开挖市政道路施工钻孔组合型多级破岩钻头设计
刍议非开挖市政道路施工钻孔组合型多级破岩钻头设计摘要]经过对钻头破岩过程及多级破岩钻头设计思路的研究，设计了用于非开挖市政道路施工的组合型多级破岩钻头，而且这种钻头在实际应用中取得了显著的效果，尤其适用于大卵砾石的钻削，为市政道路施工的干法气力输送提供技术支持。
[关键词]非开挖；钻孔组合型；多级破岩钻头；设计非开挖型道路施工实际上就是在不对地面进行开挖的情况下进行铺设、修复等工序的施工技术，还可以运用在更换地下光缆及管道的施工上。
这项技术不仅可以有效的缩短施工周期，而且还具有成本低、安全性高等优势，因此在市政道路的建设中得到了广泛的使用。
随着科技的不断进步与发展，我国的非开挖市政道路施工技术及设备也得到了快速的发展，而且正逐渐向自动化迈进。
但是大部分非开挖市政道路施工建设过程中，都需要使用到成本较高、占地面积巨大的设备，而且在排泥方面统称采用高压性水泥浆系统，运用该系统不仅增加了能源的需求量，还无法对泥浆水进行有效的分离，为施工周边的环境造成较重的污染。
因此，设计研制钻孔组合型多级破岩钻头，并将其应用在市政道路施工中，是具有很高实际价值的。
一、钻头破岩的过程及多级破岩钻头的设计思路通过不断的试验研究得知，钻头在进行破岩时根据不同程度可分为五个过程。
（1）岩石弹性形变在此过程中，钻头刚接触到岩石，还没有形成较大的压力，岩石内部没有压实，如果撤掉此时钻头的压力，钻石可恢复原有状态，因此该过程为岩石的弹性形变。
（2）岩石塑性形变随着钻头压力的不断增大，岩石内部的紧实程度逐渐增大。
在岩石与钻头接触的表面下方，由于应力波的存在，会产生一定范围的弹性形变区，与此同时岩石与钻头的接触面会上升细微的裂纹，这些裂纹随着压力的增大会逐渐延伸，以此促进岩石的破碎。
（3）岩石发生破碎应力波会产生一定的冲击力，对钻头以及接触面都会形成冲击力，而且在压力的影响下，冲击的功率逐渐扩大，岩石的塑性形变程度也得到相应的扩大。
当钻头对岩石的压力超过岩石所能承受的极限时，岩石会发生不规则破碎，同时产生破碎坑，此时的应力波并不会消失，而是沿着破碎坑的表面进行传播，破碎坑内的裂纹会持续蔓延。
岩石地层中非开挖技术探讨
分为稀释剂（ 主要用来控制泥浆 的流动性 ）降失水 、 剂 和 增 粘 剂 等 。岩 石 地 层 中常 用 的有 机 处 理 剂 有 Ｃ Ｃ Ｐ Ｃ等 ， Ｍ 、Ａ 增强润滑性和提升泥浆的携 屑性能。 表 面活 性剂 是 一 种 能显 著 改变 物体 界 面性 质 （ 界 如 面张力 ） 的物质 有效 防止卡 钻 和减少 摩擦 力 。 在 岩 石穿 越 的 大 型工 程 施 工 中 ，在 穿越 人 、 出 土点 必须 配 备 泥浆 回收 和配 浆 装 置 ， 而 提高 泥 浆 从 回收率 ， 有利 于保证泥浆 的排 量和性能。岩石地层 中值得 提 出的还 有 泥浆 孔 内岩 屑 清理 ， 屑不 具备 岩 自造浆 能力 ， 而且岩屑 的密度远大于 泥土 ， 以它 所 极易沉积在孔底 ， 尤其是全孔 的最低点 。如何清理
图 ５ 组 合岩 石 扩 孔器
第４ 期
刘 雷 杨朋朋 ： 岩石地层 中非开挖技术探讨
３ ７
３ 清孔拖管
岩石地层 中回扩结束后 ，要进行清孔工序 ， 在 确 保孔 内的岩 渣 清理 干净 后才 能 进行 管道 回拖 。一 旦清孔工作未得到重视 ， 铺管时可能会受 阻 ， 给工 程施工带来很大的麻烦 ， 严重时造成工程报废 。 管 道 回拖 时 ， 了减 少 回拖 阻 力 ， 在 管 道 的 为 要 安置处采用合 理的管道发送方式 ， 由于岩石地层 中 大 管 道 的施 工 地 点一 般 远 离人 口密集 地 区 ， 形 相 地 对 比较开阔， 以我们常用 的管道发送 的方式有三 所 种 ， 种是 采 用 发 送 沟 的方 式 ， 管 道安 置 在 注 水 一 将 的沟渠 中， 采用水 的浮力 降低摩 擦阻力 ， 另外一种
非开挖穿越工程水平定向钻施工方案
非开挖穿越工程水平定向钻施工方案重庆蜀能通建筑工程有限公司二0一八年三月二十四日第一章编制依据一、施工方案编制主要依据1、根据现场勘查确定点位2、施工地区的水文、地质勘查资料3、相关的技术标准、规范和规程（达到给水要求）《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》（CSTT）4、施工场地现况调查第二章工程概况一、工程基本概况本工程电力管道铺设，管径为PE160管（3孔）。
为了确保工程的顺利进行，我们建议对本次施工的地质条件进行工程地质堪探，提供行之有效的科学依据，才能高质量，高标准的按时完成施工任务。
根据现场察看我们经研究制定如下施工方案：1、本工程根据场地地形、水文、河道及周边地质条件及穿越管道曲率半径，为保证电力管道的回拖，并将电力管道稳定埋设在底，设计入地角-25度，出土角为+25度。
2、拟选的定向穿越方案将根据现场的具体位置选择钻机摆放场地，达到最佳位置作为出土点场地。
入土和出土两侧各挖一个泥浆储存坑。
第三章工程特点一、工程施工区域复杂，加大管理难度施工中需在场内建设工作坑，电力管道需从地下穿越，规划的管道拉管长度为120米左右，拉管距离较长，工程要求精准。
施工时加大测量控制的力度。
本工程施工要求“精、准、快”：(1) 工程管理人员精力充沛、年富力强，施工人员素质高。
(2) 施工要求高，追求一流质量。
(3) 遇有突发事情或有现况不符情况迅速反馈，及时与设计、监理、建设单位联系，能迅速作出合理的应对措施。
二、牵引施工采取非开挖施工方案即水平钻机钻孔牵引管道的施工方法。
该工程涉及面广，如何确保工程质量，确保施工安全是本工程重点控制的一方面。
水平导向钻进法，它的主要特点是，可根据预先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地，然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径，并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处。
工程地质钻孔口径及钻具规格
工程地质钻孔口径及钻具规格如下：
钻头类型：
钻杆钻头：直径为5-12毫米，一般用于岩石较硬的地质钻探，例如花岗岩、玄武岩等。
扣肋钻头：直径为42-45毫米，一般用于较软的地层钻探单元。
三角钻头：直径为28-45毫米，适用于基岩层近地表部分地质钻探。
切锥钻头：直径为46-65毫米，适用于岩石中硬度较高的区域地质钻探。
三刃钻头：直径为28-65毫米，适用于各种不同类型的地质钻探。
钻孔规格：
钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定。
采取原状土样的钻孔，口径不得小于91mm；仅需鉴别地层的钻孔，口径不宜小于36mm；在湿陷性黄土中，钻孔口径不宜小于150mm。
深度超过100mm的钻孔以及有特殊要求的钻孔包括定向钻进、跨孔法测量波速，应测斜、防斜，保持钻孔的垂直度或预计的倾斜度与倾斜方向。
对垂直孔，每50m测量一次垂直度，每深100m允许偏差为±2°。
对斜孔，每25m测量一次倾斜角和方位角，允许偏差应根据勘探设计要求确定。
钻孔斜度及方位偏差超过规定时，应及时采取纠斜措施。
钻进与护壁：
钻进方法应符合下列要求：对要求鉴别地层和取样的钻孔，均应用回转方式钻进，取得岩土样品。
遇到卵石、漂石、碎石、块石等类地层
不适用于回转钻进时，可改用振动回转方式钻进。
地层与钻头选型
表1-5 钻头与地层岩石对应关系表齿系地层型 1 2 4 可钻性岩性非密封滚动轴承非密滚动空气轴承密滚动轴承型列号式江汉休斯瑞德赛克史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德赛克密密司司司钢低抗压强1 极软页岩、粘土、泥岩W11 R1 Y11 S3SJ DSJ GA114 GIX-1S11 S33SSDS 度高可钻 G114 ATX-11性的软地 2 泥岩、软页岩、疏松页 W121 R2 Y12 S3J DTJ S33齿层 3 页岩、软石灰岩 W131R3 Y13 S4J DHJ GA134 S444 S4DJ高抗强度 1 页岩、软石灰岩M4NJ V2J GA214 M44N钻 2 的中硬地 2 DR5 M4层 3 中硬岩石灰岩、砂岩、4 板岩钻硬半研磨1 硬质石英岩 H7 H773 性或或研 2 W321 R7 H7J性地层 3 硬质砂岩、白云岩4镶低抗压强 14 度高可钻2性极软地 3 软页岩、粘土层层 4齿低抗压强 1 软泥岩、软页岩、疏松砂岩5 度高可钻2中页岩、砂岩性极软地 3 中软石灰岩层 4中软石灰岩钻高抗压强 1 中地层硬页岩、石灰岩 K621 G44 G4A6 度的中硬 2 中地层白云岩、硬灰岩、Y62JA47JA地层 3 砂岩 G55 Y63JA4 硬质砂岩与白云岩半研磨性1 硬质砂岩与白云岩7 研磨性地2硬质砂岩与白云岩、极硬燧石层 3 极硬燧石 K732 G77Y73JA 7JA4 极硬花岗岩 K742半研磨 1 极硬花岗岩头8 性研磨性2极硬花岗岩地层 3 极硬花岗岩 K832 G99Y83JA 9JA4 极硬花岗岩 K842表1-5续钻头与地层岩石对应关系表系 5 6 7列保径密封滚动轴承密封滑动轴承保径密封滑动轴承型江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德史密江汉休斯瑞德史密式橡密金密橡密金密司橡密橡密司橡密金密橡密金密司1-1 GA115 GJ115 GIX-G1 MAX-GT1 MS11G MSDSH H116 GT1 HP11 SDS H117 HJ117 GT-G1 MX-1 MHP11G MFDSH GAT115 GJ115L ATX-G1 MAX-GJ1 MSDSSH HA116 ATJ-1 PMC FDS+ HAT11 HJT117 GT-G1H MFDSSH GJT115L MSDSHOD ATJ-1S FDSS+ HJT117G AJT-G1 ATM-GT1 1-2 GA125 H126 HP12 FDT H127/HAT127HA126 EHP12 HAT127L HJT127L（1系列无型式4）FAT127/FAT127L1-3 GA135 GJ135 GTX-G3 MAX-GT3 S13G SDGH/MSDGH H136 FDG H137/HA137 HJ137 ATM-GT3 HP13G FDSH GJ125L ATX-G3 MAX-G3 MS13G MSDSHO D HA136 HAT137 HJT127L MHP13G MFDSH2-1 GA215 S21G SVH H126 H127 ATJ-G4（2系列无型式2、3、4） M21G MSVH HA126 ATJ-4 FV HA127 HP21G FNH3-1 S31G HP31G3-4 （3系列无型式2、3） ATJ-G84-1 G415 GJ415 ATX-05 MAX-05 M01S/M01SOD H417 HJ417 ATM05 ATM05 EHP41A MF02 GA415 GJT415 GTX-00MAXGT-00 MS41A M02S HA417 HJT417 GJ-00 ATMGT03GAT415 GTX-03 MAXGT-03 M02SOD HTT417 GT-03 MX-03 EHP41H4-2 M05S HA427Y HJ427Y GT-09C MX-09C F05/F07GT09C STR-05C MF05 G435 GJ435 ATX-HH MAX-HH S43A M1S H437/H437E HJ437/HJT437ATJ11/H09 ATMGT09 HP43A F1/MF154-3 GA435 GJT435 GTX-09 MAXGT09 MS43A M1SOD HA437/HT437HJ437L/HJT437 GATJ11H ATM11H EHP43A F10DGAT435 HD437/HA437L HJT437L GT09AT M11HG EHP43H MF10DHAT437/HAD437 HJD437L STR09 MX-09/MX-09CMAX-11CG S44A J5JS/M15SD H447/HA447 HJ447Y HJT11C ATMGT18 HP44A F15/MF154-4 MAXGT-18 MS44A M15S/M15SOD HAT447/HA447Y GT18/GT18C ATM11CG F15D/F150DFA447/FA447L HJT447L H18/H18C MF15D/MA15 G515 GJ515 ATX-22 MAX-22 S51A A1JSL H517/HA517 HJ517/HJT517 ATJ22 ATMGT20HP51XM F2/F2H5-1GA515 GJT515 GTX20 MAX-22G MS51A MA1SL H517E/H517L HJ517Y ATJ22S ATM22 HP51/HP51AF25/A1GAT515 GJ515Y MAXGT-20 2JS。
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内容
一、导向钻具 二、扩孔器 三、泥浆回收再利用 四、扩孔施工注意事项
一、导向钻具
1、土层导向钻具 2、岩石导向钻具
鹰爪导向钻头 泥浆马达导向 气动潜孔垂导向
1、土层导向钻具
2、岩石导向钻具
1）、鹰爪导向钻头 易断齿，齿可更
主要用于小钻机短距离硬土、 全风化软岩石地层；
大钻机长距离导向施工不易 采用鹰爪导向钻头。
当旋转钻杆时， 钻头沿直线钻进；
要调整方向时， 钻杆不转，牙轮 钻头在马达转子 的带动下沿着马 达弯曲的方向钻
泥浆马达的选配
序 钻杆型号 泥浆马达 牙轮钻头 泥浆泵排量
号
规格
L/MIN
1 73-89
101（95）Φ152165mm (6-6 ½”)
320-600
2 102-
120
114(NC38)
其他土层扩孔器
飞旋式扩孔 器 板桶式扩孔 器
二、岩石扩孔器
1、焊接式牙轮扩孔器
选用牙轮扩孔器注意的几个问
题
1)、牙轮规格与钻机相匹配
组装扩孔器的牙轮规格主要有6 ½”、8 ½”、9 ½”、12 ¼”等，牙轮规格要与钻机大 小相匹配，小钻机用小牙轮，大钻机用大牙轮 ，如果小钻机用大牙轮会出现扭矩大，扩孔速 度慢问题；如果大钻机用小牙轮的话，因大钻 机扭矩大，会缩短牙轮寿命，甚至会断掌。
其次，不向钻杆注入空气，防止产生负压 泥浆倒吸；
正确的操作顺序：先注浆后钻进；先停钻 机后停泵
2、防止马达憋压
马达正常工作时泥浆压力是0-5MPa,泥浆马 达转自转速决定于泥浆流量，而不是泥浆压
3、泥浆马达的转速
施工中泥浆马达的正常转速在每分钟80转 以上，转速过低会照成憋压，钻进缓慢；马达 的转速是由泵量决定的，而不是泵压，泵量越
优点：与泥浆马达导向系统相比，破岩速度快，钻进效率 高，尤其对中硬以上岩石，其钻进速度是泥浆马达的5-20 倍,因而大大降低了施工成本。
潜孔锤使用寿命长，一般情况下导向施工长度能达到
现场照片潜视及孔频视锤频钻进实验
施工前潜孔锤 安装
潜孔锤导向孔成 功
潜孔锤导向 钻头
水泥块钻进 实验
二、扩孔器
1、土层扩孔器 2、岩石扩孔器
对于这种情况可以在马达弯点
前方6点位置焊一块平板，以增加推 进时的阻力，从而增加变化角度。
3）、气动潜孔锤导向系统
潜孔锤（冲 击器）
钻头 体
防震探棒 1-1.5°导向
仓
弯头
防震探棒仓 结构
潜孔锤（冲 击器）
1-1.5°导向 弯头
硬岩和软岩 钻头
导向原理
气动潜孔锤是以压缩空气为动力的一种风动冲击工具 。它所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给钻头，然 后再通过钻机和钻杆的回转驱动，形成对岩石的脉动破 碎能力，同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行 冷却和将破碎后的岩石颗粒排出孔外，从而实现 地风 层化 ：泥 一岩般：指30钢M齿Pa（以铣下齿地牙层轮，）采镶牙用齿轮517齿
中硬地层：40-80MPa硬度岩石，采用537、617齿
硬岩地层：大于80MPa岩石，采用637齿
扩度孔有器关牙系3)轮、个牙数与轮使个用的数牙的轮确规格定和岩石硬
原则：牙轮越小，数量越多；岩石越硬数量 越多
大转速越高。
4、泥浆马达导向时角度变化
泥浆马达导向时角度的变化不同于普通导向钻头 靠泥土对钻头产生的阻力来改变方向，泥浆马达导向 时角度的改变是靠泥浆马达固定角度的导向弯点来改 变方向，角度是固定不变的，一般是1.75°，所以钻 杆在变向的最大角度就是1.75°。
对于比较软的岩石地层每跟钻杆的
角度可能小于1°，甚至无法变向。
Φ165177mm (6 ½-7”)
750-1200
3 114(NC46)- 165 127
Φ216mm 1200-1500 （8 ½”)
4 140
172 Φ241mm 1300-2000
使用泥浆马达注意的几个问 题
1、防止“沙塞”
首先，泥浆中不能含沙、不允许使用回收 泥浆，防止沙粒及杂物从钻机进入马达；
扩孔器规 6 8 9 12 ¼” 说明
格
1/2” 1/2” ½”
240-260 3
300-350
33
400-450
4 43
450-550
5 54
550-650
6 65
650-750
7 76
牙轮数量越 多，扩孔器 稳定性越好， 摆动小。
岩石越硬牙 轮数量应该 越多
鹰爪导向钻头导向原理
鹰爪导向钻头与普通 土层导 向钻头一样
造斜面 导向孔
，靠斜掌面 受力来 断面图
改变钻进方向,因为
地 层相对较硬，无
法靠直接顶 进改变
60
方向，因此钻头需要
°
做左右摆动钻进，俗
原方 新向 方 向
60 °
2） 泥浆马达导向系统
三牙轮钻头 探棒仓
泥浆马达
泥浆马达导向原理
泥浆马达（螺杆钻具）是一种把泥浆的压 力能转换为机械能的能量转换装置。当高压泥 浆进入钻具时，迫使转子在定子中滚动，马达 产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和 钻头上，达到钻井的目的.
匹配原则：
73-89钻杆 6 ½”-8 ½”牙轮
102钻杆
8 ½”-10”牙轮
127-140钻杆 9 ½”-12 ¼” 牙轮
2)、齿形与岩石硬度钢相齿 匹配
牙轮
岩石非开挖施工使用的牙轮齿形扩主孔要有
钢齿（铣齿）、镶齿
器
钢齿主要用于全风化的泥岩地层砂卵地层，钢齿齿
高，进尺快。
镶齿（镶硬质合金齿）牙轮齿形（IADC)主要有517 、537、617、637齿。
当需要调整方向时，钻杆不旋，牙轮钻头 在马达转子的带 动下沿着马达弯曲的方向 钻进；当直线钻进时，旋转钻杆即可。
三牙轮 马达转 导向弯点
钻头 子
1-
马达定 子
探棒仓
入当钻泥高具压时浆泥，马浆迫进使达导向原理动画演示
转子在定子中滚 动，马达产生的 扭矩和转速通过 万向轴传递到传 动轴和钻头上， 达到钻井的目的.
1、土层扩孔器的种类及适 用地层
挤主挤孔要扩扩器用式扩于式）孔粘扩土器，孔器（桶式扩
亚粘土地层， 主要是通过将 泥土向周围挤 压的方式达到 扩孔的目的， 不能用于沙层
流道式扩孔器
流道式扩孔器主 要用于粉土，沙 土，粉砂土等地 层。
刀板式扩孔器
刀板式扩孔器 也叫切削式扩孔器，可以 用于各种地层的扩孔施工，尤其用于挤扩 和流道扩孔器不适合的沙层、卵石地层。 沙层和卵石地层一定要选用板式扩孔器。 也可以配合挤扩式扩孔器用于粘土地层的 施工。