水井钻机（钻凿水井、洗井等作业的设备）

概况

公元前2世纪，中国已有用人力并借助竹弓弹力使锥形钻头冲击地层而钻进的原始冲击式钻机，后曾在中国农村中长期使用。直至20世纪50年代，才从国外引进钢丝绳冲击式钻机，60年代初开始发展大、小锅锥、冲抓锥等简易水井钻机。1966年前后开始研制正循环转盘式钻机，1974年前后研制成功反循环转盘式钻机和复合式钻机，70年代末创制了潜孔振动回转式钻机。欧美各国在19世纪主要使用钢丝绳冲击式钻机，19世纪60年代，法国首先使用转盘回转式钻机，以后传入美国并得到迅速发展。20世纪50年代，开始发展反循环转盘回转式钻机，以后又出现了用压缩空气代替泥浆作为洗井介质的转盘回转式钻机，至70年代发展了液压动力头回转式钻机。

分类

一般分回转式钻机机、冲击式钻机和复合式钻机3大类。

依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。主要有大、小锅锥钻机，正、反循环转盘式钻机，液压动力头式钻

机，潜孔振动回转式钻机等。简单的回转式钻机只有钻进装置，结构完善的回转式钻机则有钻进装置和循环洗井装置两部分组成。转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。常用钻杆的名义直径有60、73、89和114毫米4种。钻头分全面钻进用钻头和环状钻进用钻头两大类。大、小锅锥 　利用其锅锥形钻具旋转切削土层。根据钻具的大小分别称为大锅锥和小锅锥，可由人力或动力驱动。切下的土屑落到锅内，提升到地面卸出，其结构简单，工效低，只能用于一般土层或砂卵石直径不大于10厘米、含量不超过50%的地层。小锅锥开孔直径0.55米，钻井深度80～100米；大锅锥开孔直径1.1米，钻井深度30～40米。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机 　常用的回转式钻机（图1）,即正循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时，动力机通过传动装置驱动转盘，由主动钻杆带动钻头以30～90转/分的转速旋转破碎岩层。泥浆由泥浆泵抽吸加压后通过钻杆上方的水龙头压入空心钻杆，向下流入钻头，由水口射出，以冷却、润滑钻头；井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口，在沉淀池沉淀后，泥浆流回泥浆池供循环使用。反循环泥浆洗井转盘式钻机的钻进方式和结构与上述基本相同，但泥浆的循环方式相反：泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底，携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井，回到沉淀池。这种方式称泵吸反循环。也可用水泵将加压水流从井底通过喷嘴射入钻杆内腔，形成携带岩屑的上升水流，称射流反循环。钻机在钻杆内可形成很高的上升流速，排出岩屑和卵石的能力较强，因而钻进速度较快。适用于土层、一般砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层，所用钻杆的内径较大，一般为150～200毫米，最大可达300毫米。但因受泵的抽吸或压送能力的限制，钻井深度一般在150米以内，井深在50米以内时排屑效率较高。压气洗井转盘式钻机 　是在转盘回转式钻机上用空气压缩机代替泥浆泵，用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用反循环方式，又称气举反循环（图2）。即将压缩空气通过供气管路送至井内气水混合室，使其与钻杆内的水流掺混，形成比重小于 1的掺气水流。在钻杆外围环形水柱的重力作用下，钻杆内的掺气水流挟带岩屑不断上升并排出井外，流入沉淀池，沉淀后的水流以自流方式流回井内。采用这种钻机在井深较大时(50米以上)，排屑能力大于采用泵吸或射流反循环的钻机，因而适用于井深较大的情况和缺水的干旱地区，以及寒带冻土地层。

有的转盘式钻机同时备有泥浆泵和空气压缩机，可根据情况选用不同的洗井方式。

液压动力头式钻机 　回转式钻机的一种。由液压马达通过减速器驱动，并以沿塔架上下移动的动力头代替转盘式钻机上的转盘和水龙头，驱动钻杆和钻头旋转切削岩层。可用直径达1米的大型钻头钻凿大口径水井，其特点是钻进速度快，钻具的装卸和下井管较简便，接长钻杆时无需提升钻具，简免了卷扬机、提升滑车、转盘、水龙头、方钻杆等一系列部件。潜孔振动回转式钻机 　是以振动和回转运动相结合的方式钻进岩层的一种回转式钻机。钻具由钻头、振动器、消振器和导向筒等组成(图3)。振动器产生的激振力使整个钻具作锥摆运动。钻头通过摩擦圈套装在振动器外壳的外面，一方面随振动器作频率约为1000转/分、振幅约9毫米的水平圆周振动；另一方面又绕振动器轴线作3～12转/分的低速旋转运动以破碎岩层，而钻杆则不转，并借消振器避免将振动传给钻杆。采用压缩空气反循环方式洗井，使岩屑通过位于振动器中心的导管和钻杆内腔排出井外。这种钻机结构简单，钻进效率高。井孔直径为600毫米左右，钻进深度可达150米。

水井钻机

水井钻机

水井钻机

水井钻机

有两种类型：一类是在转盘回转式钻机的基础上增设冲击机构，以回转钻进为主，当遇到卵石层时用冲击钻进的两用水井钻机，对各种地层的适应性较强；另一类是将冲击与回转作用结合在一起钻进的水井钻机，如风动潜孔锤钻机。它所使用的潜孔锤钻具(图5)由缸套和在缸套中上下运动的活塞等组成。缸套下端与钻头连接，上端通过螺纹接头与钻杆相连，由空气压缩机提供的0.7～1.4兆帕的高压空气通过活塞上方的逆止阀、空气分配器和活塞下方的进气口，推动活塞冲击频率作为 700～1200次/分的上下往复运动，使活塞频繁地冲击钻头，以增强钻头钻进岩层的能力。与此同时，钻具以35～60转/分的较低转速作回转运动。由活塞上、下空腔排出的空气，向下进入钻头，起冷却钻头的作用，并将孔底岩屑带出井口。其回转和循环洗井部分的结构与用压缩空气洗井的转盘回转式钻机基本相同，所用钻头为碳化钨球齿钻头或牙轮钻头等。风动潜孔锤钻机可用于硬岩层深井的钻进，钻进速度高，且钻井速度不因钻进深度的增加而降低，钻出的井孔较直。

为了适应不同地层钻进的需要，提高钻进效率，水井钻机正向多用途钻机及全液压传动与操纵的方向发展：即一台钻机备有多种设备和附件，可采用冲击式、回转式和潜孔锤等多种钻井方式；还可采用泥浆洗井、压缩空气洗井和正、反循环洗井等方法。

机构组成

水井钻机

3、桅杆：为巨型钢管、槽钢和角钢 组合焊接的框架结构，以两侧槽钢的内槽为动力头上下运行的轨道，保证钻孔的垂直度。打井桅杆的起落由液 压油缸完成。

4、动力头：采用齿轮减速箱的机构，其低速轴中间有一个大孔的芯轴，芯轴的上口可与混 凝土灌注设备的胶管接口连接，进行灌注混凝土；芯轴的下口通过法兰盘连接钻杆、钻头。高速轴由大扭 矩液压马达驱动。

系统构成

1.动力系统，为整套钻机提供能量的设备；

2.工作系统，按工艺的要求进行工作的设备；

3.传动系统，为工作机组传递、输送、分配能量的设备；

4.控制系统，控制各系统、设备，按工艺的要求进行协调、准确工作；

5.辅助系统，协助主系统工作的设备。

水井钻机配件平板阀的密封润滑

手动水井钻机配件平板阀推力轴承采用锂基润滑脂，每次维修后应检查润滑脂的消耗情况，若发现变质、污染或缺少，应立即给予更换或补充，阀腔应在每次维修时及时进行冲洗，重新加注密封脂，以润滑阀板和阀座。维修过程中，若阀杆密封填料密封处发生轻微泄漏时，可通过阀盖上的密封脂注入阀注入密封脂，阻止泄漏，但施工完毕后应及时进行密封更换。在对阀门进行补注密封脂之前，一定要先考虑阀体的内部压力，所使用的高压注塑枪的压力一定要大于阀内部压力，才能将密封脂成功注入。在注塑枪内装入7903密封脂，通过软管连接到阀门阀盖上的注入阀。操作注塑枪，注入密封脂。