简单分析反井钻机的基本设计与系统组成

时间:2019-03-23 15:53 作者:矿山机电设备 点击: 次
  反井钻机是通过钻机的电机带动液压马达,液压马达驱动水龙头,并利用液压动力将扭矩传递给钻具系统,带动钻杆及钻头旋转,导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀在钻压的作用下,沿井底岩石工作面做纯滚动或微量滑移。同时主机油缸产生的轴向拉、压力,也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上,使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动,产生冲击荷载,使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用,破碎岩石。
  反井钻机技术参数及配套辅助设备要满足钻进工艺要求,才能达到较好的钻孔精度和较高的钻进速率。
  1、反井钻机驱动系统
  反井钻机驱动系统是指驱动钻具旋转,产生所需的转速和扭矩,将能量传递到钻头,破碎岩石部分。根据其所在位置可分为潜孔式和非潜孔式,常用的反井钻机多数为非潜孔式。潜孔式的优点:钻具只承受静扭矩,可简化钻具结构,降低成本。就驱动方式而言,主要有电动、液压2种。前者包括直流电机和变频电机驱动,液压驱动方式靠变速马达、变量液压泵和减速机构实现变速。液压驱动简单可靠,但能量利用率较低,电动结构复杂,适合于小型反井钻机采用。
  2、推动系统
  反井钻机主要采用油缸作为推进,根据所需推拉力的大小,由2-4个油缸组成,活塞杆腔产生向下推力,活塞腔产生拉力。也有少部分反井钻机,采用链条,如土尔马克的F/EH1200型。
  3、钻具系统
  钻具包括普通钻杆、稳定钻杆、过渡接头、导孔钻头和扩孔钻头,形成能量传递和破碎岩石。根据钻孔深度反井钻机需要大量的普通钻杆,应具有较大承载能力(拉、压、扭转、弯曲)、疲劳强度、较好的刚性和互换性,特别是连接丝扣,小型钻机(如国内设计的钻机)采用石油系统的API丝型。
  国外设计的大型反井钻机多采用DI型丝扣,可减轻钻杆自重,增加耐乏能力。稳定钻杆外径和导孔直径接近,用于保证钻孔精度,有直条型、螺旋型和滚轮扩孔型,按设计要求布置在不同位置。导孔钻头一般用石油系统的自洁式镶齿三牙轮钻头。扩孔钻头可布置成平底式、锥形和球形。
  4、破岩滚刀
  破岩滚刀安装在扩孔钻头,扩孔时大量破碎岩石。反井钻机所采用的滚刀有盘形滚刀和镶齿滚刀,根据不同岩石条件,选用不同类型滚刀,盘形滚刀主要用在硬度较低、脆性好的岩石中;镶齿滚刀可采用不同的布齿方式、不同的齿形结构,用于不同类型的岩石。
  5、反井钻机辅助系统
  反井钻机辅助系统包括导孔钻进洗井循环系统、冷却系统、钻具吊运系统和扩孔清渣系统。其中,导孔钻进洗井循环泵的选择非常重要,可用柱塞泵、离心泵;对于钻进深孔,多采用柱塞式泥浆泵。
  被破碎的岩屑在导孔钻进时被正循环的洗井液冲洗,岩屑沿着钻杆与孔壁间的环形空间由洗井液提升到钻孔外。在扩孔时将导孔钻头卸下,安装反扩滚刀,岩屑靠自重直接落到下水平巷道内,采用装载机和运输设备及时清理运出。该机器施工工艺简单,钻井速度快,适应性强,能满足不同岩层施工需求。
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