勘探鉆機的工作原理確實主要基于旋轉鉆進和沖擊鉆進兩種方式,這兩種方式各有特點,適用于不同的地質條件和鉆探需求。以下是對這兩種鉆進方式的詳細解釋:
一、旋轉鉆進
旋轉鉆進是常見的鉆探方法,其基本原理是利用鉆機的動力系統驅動鉆桿和鉆頭旋轉,通過鉆頭對巖石的機械切削作用來進行鉆進。
鉆頭選擇:根據地質條件選擇合適的鉆頭是關鍵。例如,金剛石鉆頭因其高硬度和耐磨性,適用于鉆進硬巖層;而牙輪鉆頭則因其適應性強和鉆進效率高的特點,被廣泛應用于各種地質條件下的鉆探作業。
鉆桿轉動:鉆機通過動力頭(如頂驅或鉆機回轉臺)驅動鉆桿和鉆頭旋轉。這一過程中,鉆桿不僅傳遞扭矩,還承受鉆壓和拉力,是鉆探作業中的重要組成部分。
施加壓力:通過鉆機頂部的鉆壓系統(如鉆塔或鉆桿自重)向下施加壓力,幫助鉆頭切割巖石。這一步驟是確保鉆進效率和鉆進深度的關鍵。
循環沖洗液:為了冷卻鉆頭、清除切屑并穩定井壁,需要通過鉆桿中心向鉆頭輸送沖洗液(如水、泥漿等)。沖洗液在鉆進過程中起著至關重要的作用,它不僅能保持鉆頭的正常工作溫度,還能有效清除鉆屑,防止鉆孔堵塞。
二、沖擊鉆進
沖擊鉆進主要用于硬巖層或復雜地質條件,其工作原理是通過沖擊能量直接破碎巖石。
沖擊器選擇:使用氣動或液壓沖擊器,如DTH(Down-The-Hole)錘或頂錘。這些沖擊器能夠產生高頻率的沖擊力,直接作用于鉆頭。
沖擊作用:沖擊器產生的沖擊力使鉆頭對巖石進行沖擊破碎。這一過程中,沖擊能量的大小和頻率直接影響鉆進效率和巖石破碎效果。
旋轉輔助:為了進一步提高鉆進效率和清除鉆孔,鉆桿和鉆頭也會進行旋轉。旋轉作用不僅有助于破碎巖石,還能有效清除鉆孔中的巖屑。
沖洗液循環:同樣需要循環沖洗液以冷卻鉆頭、清除巖屑并穩定鉆孔。與旋轉鉆進相比,沖擊鉆進中的沖洗液循環可能更加重要,因為沖擊鉆進產生的巖屑更多,需要更有效的沖洗液循環來保持鉆孔的清潔和穩定。
在實際應用中,勘探鉆機可能會根據具體的地質條件和鉆探目的,選擇合適的鉆進方法或者兩者的組合來進行作業。例如,在復雜的地質條件下,可能會先使用沖擊鉆進進行粗破碎,然后轉為旋轉鉆進以提高鉆進效率和精度。這種組合使用的方法能夠充分發揮兩種鉆進方式的優點,提高鉆探作業的效率和成功率。
綜上所述,勘探鉆機的工作原理是基于旋轉鉆進和沖擊鉆進兩種方式進行的。在選擇和使用鉆機設備時,應根據具體的地質條件和鉆探需求進行合理選擇,并遵循相關的操作規程和安全規范以確保鉆探作業的順利進行。