依靠鉆具的反轉運動破碎巖層而成孔。主要有大、小鍋錐鉆機,正、反循環轉盤式鉆機,液壓動力頭式鉆
機,潛孔振蕩反轉式鉆機等。簡略的反轉式鉆機只要鉆進設備,結構完善的反轉式鉆機則有鉆進設備和循環洗井設備兩部分組成。轉盤式水井鉆機的鉆具包含鉆桿和鉆頭。常用鉆桿的名義直徑有60、73、89和114毫米4種。鉆頭分全面鉆進用鉆頭和環狀鉆進用鉆頭兩大類。大、小鍋錐 利用其鍋錐形鉆具旋轉切削土層。根據鉆具的巨細分別稱為大鍋錐和小鍋錐,可由人力或動力驅動。切下的土屑落到鍋內,提高到地面卸出,其結構簡略,工效低,只能用于一般土層或砂卵石直徑不大于10厘米、含量不超越50%的地層。小鍋錐開孔直徑0.55米,鉆井深度80~100米;大鍋錐開孔直徑1.1米,鉆井深度30~40米。正、反循環泥漿洗井轉盤式鉆機 常用的反轉式鉆機(圖1),即正循環泥漿洗井轉盤式鉆機由塔架、卷揚機、轉盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和電動機等組成。作業時,動力機經過傳動設備驅動轉盤,由主動鉆桿帶動鉆頭以30~90轉/分的轉速旋轉破碎巖層。泥漿由泥漿泵抽吸加壓后經過鉆桿上方的水龍頭壓入空心鉆桿,向下流入鉆頭,由水口射出,以冷卻、光滑鉆頭;井底巖屑經過鉆桿外的環形通道被帶出井口,在沉積池沉積后,泥漿流回泥漿池供循環使用。反循環泥漿洗井轉盤式鉆機的鉆進方法和結構與上述基本相同,但泥漿的循環方法相反:泥漿在沉積池沉積后從井口自行流入井底,帶著巖屑的泥漿則由砂石泵經鉆頭水口經過鉆桿內腔向上抽吸出井,回到沉積池。這種方法稱泵吸反循環。也可用水泵將加壓水流從井底經過噴嘴射入鉆桿內腔,構成帶著巖屑的上升水流,稱射流反循環。鉆機在鉆桿內可構成很高的上升流速,排出巖屑和卵石的才能較強,因此鉆進速度較快。適用于土層、一般砂層和卵石直徑小于鉆桿內徑的松懈地層,所用鉆桿的內徑較大,一般為150~200毫米,最大可達300毫米。但因受泵的抽吸或壓送才能的限制,鉆井深度一般在150米以內,井深在50米以內時排屑功率較高。壓氣洗井轉盤式鉆機 是在轉盤反轉式鉆機上用空氣壓縮機替代泥漿泵,用壓縮空氣替代泥漿洗井。一般選用反循環方法,又稱氣舉反循環(圖2)。行將壓縮空氣經過供氣管路送至井內氣水混合室,使其與鉆桿內的水流摻混,構成比重小于 1的摻氣水流。在鉆桿外圍環形水柱的重力效果下,鉆桿內的摻氣水流挾帶巖屑不斷上升并排出井外,流入沉積池,沉積后的水流以自流方法流回井內。選用這種鉆機在井深較大時(50米以上),排屑才能大于選用泵吸或射流反循環的鉆機,因此適用于井深較大的狀況和缺水的干旱地區,以及寒帶凍土地層。
有的轉盤式鉆機同時備有泥漿泵和空氣壓縮機,可根據狀況選用不同的洗井方法。
液壓動力頭式鉆機 反轉式鉆機的一種。由液壓馬達經過減速器驅動,并以沿塔架上下移動的動力頭替代轉盤式鉆機上的轉盤和水龍頭,驅動鉆桿和鉆頭旋轉切削巖層??捎弥睆竭_1米的大型鉆頭鉆鑿大口徑水井,其特點是鉆進速度快,鉆具的裝卸和下井管較簡便,接長鉆桿時無需提高鉆具,簡免了卷揚機、提高滑車、轉盤、水龍頭、方鉆桿等一系列部件。潛孔振蕩反轉式鉆機 是以振蕩和反轉運動相結合的方法鉆進巖層的一種反轉式鉆機。鉆具由鉆頭、振蕩器、消振器和導向筒等組成(圖3)。振蕩器產生的激振力使整個鉆具作錐擺運動。鉆頭經過摩擦圈套裝在振蕩器外殼的外面,一方面隨振蕩器作頻率約為1000轉/分、振幅約9毫米的水平圓周振蕩;另一方面又繞振蕩器軸線作3~12轉/分的低速旋轉運動以破碎巖層,而鉆桿則不轉,并借消振器避免將振蕩傳給鉆桿。選用壓縮空氣反循環方法洗井,使巖屑經過位于振蕩器中心的導管和鉆桿內腔排出井外。這種鉆機結構簡略,鉆進功率高。井孔直徑為600毫米左右,鉆進深度可達150米。