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簡介

鉆井機(jī)是用于鉆井的成套地面設(shè)備、的鉆井工具和鉆井儀表。鉆井設(shè)備按功用分旋轉(zhuǎn)、提升、循環(huán)、動力與傳動、控制等系統(tǒng)。

旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要設(shè)備是裝在鉆臺井口上的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)動時，通過方鉆桿帶動鉆柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。當(dāng)采用井下動力鉆具帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)盤用來承受反扭矩。

提升系統(tǒng)由絞車、井架、天車、游動滑車、大鉤、鋼絲繩等組成的一套起重設(shè)備。絞車主要用于起下鉆具、下套管和鉆進(jìn)時控制鉆壓。井架用于安放天車和懸掛游動滑車、大鉤等提升設(shè)備與工具，以及起下、存放管柱。天車與游動滑車是一套復(fù)滑輪裝置，用以減少絞車鋼絲繩上的張力,大、中型鉆機(jī)復(fù)滑輪的鋼絲繩數(shù)一般為8～12股。

泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿泵、高壓泥漿管線、水龍帶、水、鉆柱以及泥漿固控設(shè)備等組成。功用是：維持泥漿循環(huán)，對井底進(jìn)行沖洗，將注入的高壓泥漿能量傳遞給井底。

動力與傳動系統(tǒng)包括動力機(jī)及傳動機(jī)組。動力機(jī)主要用柴油機(jī)、電動機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)。傳動機(jī)組有鏈條、皮帶、齒輪等機(jī)械傳動、液壓傳動和電傳動幾種，把動力傳遞給絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵等工作機(jī)。

控制系統(tǒng)使各機(jī)組按照鉆井工藝需要，協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。包括對動力機(jī)、絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵等的啟動、停車、調(diào)速、并車、換向等進(jìn)行控制，方式有機(jī)械、氣壓、液壓、電控制等，并向電子計算機(jī)控制方向發(fā)展。

井控設(shè)備是用于油氣鉆井中保證安全鉆進(jìn)的重要設(shè)備,包括防噴器、阻流管匯、壓井管匯、泥漿-氣體分離器等。防噴器用以防止井內(nèi)泥漿和油、氣、水的噴出，防噴器有閘板防噴器、旋轉(zhuǎn)防噴器和防噴器等類型，安裝在鉆臺下的井口處，分別用于封閉鉆柱與套管之間的環(huán)隙或全部井口。此外，還有鉆柱內(nèi)防噴器，用于封閉鉆柱內(nèi)部空間。近代鉆井設(shè)備都配備數(shù)套不同類型的防噴器，組成井口防噴器組，用以控制不同的鉆井情況。鉆井機(jī)械是工程應(yīng)用中常見的能將地層鉆成具有一定深度的園柱形孔眼的一類機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備按照巖石破碎方式和所用工具類型不同，可以分為頓鉆和旋轉(zhuǎn)鉆。在地質(zhì)工作中，利用鉆探設(shè)備向地下鉆成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔。又稱鉆孔。鉆井直徑和深度大小，取決于鉆井用途及礦產(chǎn)埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。

鉆井機(jī)械主要功用為：獲取地下實(shí)物資料，即從鉆井中采取巖心、礦心、巖屑、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等。作為地球物理測井通道，獲取巖礦層各種地球物理場的資料。作為人工通道觀測地下水層水文地質(zhì)動態(tài)情況。用作探、采結(jié)合，開發(fā)地下水、油氣、地?zé)岬鹊你@井。鉆井機(jī)鉆井通常用途可以分為地質(zhì)普查或勘探鉆井、水文地質(zhì)鉆井、水井或工程地質(zhì)鉆井、地?zé)徙@井、石油鉆井等，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。首先不同地層鉆井機(jī)提高鉆進(jìn)效率技巧，不同的鉆井工具的使用壽命和工作能效也是不一樣的：回轉(zhuǎn)和循環(huán)洗井部分的結(jié)構(gòu)與用壓縮空氣洗井的轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)基本相同，所用鉆頭為碳化鎢球齒鉆頭或牙輪鉆頭等。風(fēng)動潛孔錘鉆機(jī)可用于硬巖層深井的鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度高，且鉆井速度不因鉆進(jìn)深度的增加而降低，鉆出的井孔較直。為了適應(yīng)不同地層鉆進(jìn)的需要，提高鉆進(jìn)效率，水井鉆機(jī)正向多用途鉆機(jī)及全液壓傳動與操縱的方向發(fā)展：即一臺鉆機(jī)備有多種設(shè)備和附件，可采用沖擊式、回轉(zhuǎn)式和潛孔錘等多種鉆井方式；還可采用泥漿洗井、壓縮空氣洗井和正、反循環(huán)洗井等方法。

沉井法排水施工，所需施工機(jī)具有：卷揚(yáng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、排水機(jī)具、加壓防斜設(shè)備等。適宜第四系松散層，涌水量不大、流砂層較薄。鉆井機(jī)選擇位置需知：1.基槽應(yīng)按穩(wěn)定邊坡開挖，易坍塌地層須挖成階梯形?；鄣讘?yīng)挖至地下水位以上0.5-1.om，槽壁與井筒外壁的間距，一般為0.6一 0.sm。2.澆注刃腳應(yīng)選擇在堅實(shí)土層土，否則要進(jìn)行夯實(shí)處理。混凝土刃腳強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時，方可在刃腳上澆砌井筒。3.井壁厚度允許偏差：鋼筋混凝土和混凝土士巧mm，砌石士30mm。4.井筒下沉?xí)r應(yīng)保持平穩(wěn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移或傾斜時，必須及時糾正。5.采取排水法人工施工時，沉井內(nèi)的水位應(yīng)隨井筒下沉而下降，一般控制在開挖面以下0.5一1.0m。人工挖土每次開挖深度以0.3m為宜。6.井壁進(jìn)水的大口井，其井壁進(jìn)水孔和反濾層，必須按設(shè)計要求布設(shè)，施工中要防止進(jìn)水孔堵塞。7.井底進(jìn)水的大口井，其反濾層的厚度和濾料粒徑，均應(yīng)按照設(shè)計要求施工。反濾層鋪設(shè)前必須將井底泥漿及沉淀物清除。濾料應(yīng)過篩除泥，量方備用。8.成井后應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)抽水，一般只做一次大降深抽水，水位穩(wěn)定延續(xù)的時間不少于8小時。同時測定井的動水位和井的出流量。 鉆井機(jī)械是工程應(yīng)用中常見的能將地層鉆成具有一定深度的園柱形孔眼的一類機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備按照巖石破碎方式和所用工具類型不同，可以分為頓鉆和旋轉(zhuǎn)鉆。在地質(zhì)工作中，利用鉆探設(shè)備向地下鉆成的直徑較小、深度較大的柱狀圓孔。又稱鉆孔。鉆井直徑和深度大小，取決于鉆井用途及礦產(chǎn)埋藏深度等。鉆探石油、天然氣以及地下水的鉆井直徑都較大。

鉆井機(jī)械主要功用為：獲取地下實(shí)物資料，即從鉆井中采取巖心、礦心、巖屑、液態(tài)樣、氣態(tài)樣等。作為地球物理測井通道，獲取巖礦層各種地球物理場的資料。作為人工通道觀測地下水層水文地質(zhì)動態(tài)情況。用作探、采結(jié)合，開發(fā)地下水、油氣、地?zé)岬鹊你@井。鉆井機(jī)鉆井通常用途可以分為地質(zhì)普查或勘探鉆井、水文地質(zhì)鉆井、水井或工程地質(zhì)鉆井、地?zé)徙@井、石油鉆井等，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

1.適用范圍：

地質(zhì)普查勘探、地球物理勘探；道路及橋梁建筑基礎(chǔ)勘察；巖土工程爆破孔、灌漿孔、混泥土工程的結(jié)果質(zhì)量檢查，農(nóng)業(yè)水井等鉆進(jìn)施工。

2.特點(diǎn)：

（1根據(jù)地質(zhì)條件不同，鉆頭可選用金剛石、硬質(zhì)合金、鋼粒鉆頭及無心鉆等多種材料。

（2）該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、分解性強(qiáng)、手柄集中操作方便，適合平原及山區(qū)施工。

鋼絲繩沖擊式鉆井機(jī)由桅桿和其頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機(jī)構(gòu)、鉆具（包括鉆桿和鉆頭）、電動機(jī)等組成作業(yè)時，電動機(jī)通過傳動裝置驅(qū)動沖擊機(jī)構(gòu)，帶動鋼絲繩使鉆具作上下往復(fù)運(yùn)動。向下運(yùn)動時靠鉆具本身重量使鉆頭切入并破碎巖層，向上運(yùn)動則靠鋼絲繩的牽引。鉆具下落的高度即沖程大小，根據(jù)巖層情況確定，一般為0.5～1米，硬巖層用大值；沖擊頻率常用為30～60次／分。切下的巖屑用抽砂筒清出地面，也可用將鉆頭與抽砂筒合成一體的抽筒鉆具，鉆進(jìn)與清除巖屑同時進(jìn)行，使切下的巖屑直接進(jìn)入抽筒，積滿后提升鉆具，將巖屑倒出。為提高鉆頭的耐磨性和鉆進(jìn)速度，常在鉆頭端部堆焊鎢鋼粉，成為合金補(bǔ)焊鉆頭。

靠鉆具的垂直往復(fù)運(yùn)動，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其結(jié)構(gòu)簡單，但沒有循環(huán)洗井系統(tǒng)，巖屑的清除與鉆機(jī)不能同時進(jìn)行，因而工效較低。鉆井深度一般在250米以內(nèi)，有的可達(dá)500～600米。主要類型如下述。

沖抓錐一種簡單的沖擊式鉆機(jī)，利用鉆具本身的重量沖擊地層。鉆具的下端是幾個可以張合的尖角形抓瓣，當(dāng)鉆具在自身重量作用下向下運(yùn)動時，抓瓣張開，各抓瓣在直徑約1米的圓周上切入巖層，然后由卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絲繩提升鉆具，抓瓣在閉合過程中將巖屑抓入尖錐體內(nèi)，提出井口后再張開抓瓣卸出巖屑。沖抓錐的鉆井深度通常為40～50米，zui深可達(dá)100～150米。打井機(jī)的工作方式是泵吸反循環(huán)式。其工作原理是：在大氣壓力的作用下，循環(huán)液由沉淀池經(jīng)回水溝沿著井孔的環(huán)狀間隙流到井底，此時轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿，帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，由泥漿泵抽吸建立的負(fù)壓把碎屑泥漿吸入鉆桿內(nèi)腔，隨后上升至水，經(jīng) 泥漿泵 排入沉淀池，沉淀后的循環(huán)液繼續(xù)流入井孔，如此周而復(fù)始，形成了反循環(huán)的鉆進(jìn)工作。