液动冲击回转钻探技术

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1、什么叫冲击回转钻进？冲击回转钻进是在钻头已承受一定静载荷的基础上，以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩石的钻进方法。与常规回转钻进法相比，冲击回转钻进只要用不大的冲击力，便可以达到破碎坚硬岩石的效果。由液动冲击器提供冲击功的冲击回转钻进叫液动冲击回转钻进。液动冲击回转钻探技术冲击回转钻探是继现代金刚石钻探之后的钻探新方法新工艺。我国研究冲击回转钻探用的冲击器、锤头(通称潜孔锤)及其钻进工艺始于1958年，至今已有40余年的历史。据史书记载，人类懂得利用水力作为动力资源已有数千年的历史，然而钻探工作者考虑利用钻杆柱中的冲洗液蕴藏的能量驱动孔底钻头钻进岩石则开始于1887年，由德国人沃

2、.布什曼(V.Buschman)发明了这种新的钻进方法，英国当时曾授予专利权。其后由考恩达（Coanda）（国籍不详）对液动机理作了若干探讨，称之为考恩达效应（CoandaEffect）。我国这项钻探技术的发展经历了三个阶段。起步阶段－1958～1965地矿部勘探技术研究所率先开始了对液动冲击器的科学研究，到1965年，先后研制出了7种不同结构形式的液动冲击器，经室内性能对比试验，优选出了YZ－2型阀式正作用液动冲击器，并在湖南地矿局某多金属矿区进行了首次生产性试验，最大试验孔深430m，取得了初步成功。与此同时，该所在广泛收集国外有关情报资料的基础上，于1963年编辑了《冲击回

3、转钻探专辑》，广泛介绍了国内外文献资料。上述工作为后来液动冲击回转钻探技术的发展奠定了基础。发展阶段－1975～1984“文革”期间，这项科学研究工作中断10年之久。直到1975年以长春地院为主与辽宁第九地质队协作率先开展了对射流式液动冲击器的研制，勘探技术研究所、河北地矿局综合研究队、冶金探矿技术研究所、核工业华东地勘局、辽宁地矿局第九地质队先后开展了对阀式正作用和阀式双作用液动冲击器的研究，到1984年底，长春地院研制的SC型射流式、地矿部勘探技术研究所研制的YZ－54－II、冶金探矿技术研究所研制的TK型、河北地矿局综合研究队研制的ZF－56型阀式正作用液动冲击器，以及核工

4、业华东地勘局研制的YE－54型和辽宁地矿局第九地质队研制的SH－54阀式双作用液动冲击器先后分别通过各部的部级技术鉴定，并迅速地在生产中推广应用，从此这项新的钻探技术进入了一个新的时期。提高与实用阶段－1984～1990自1984年至1990年是液动冲击回转钻探的科研与推广应用的迅速发展阶段。六年来我国在液动冲击器的理论和开发研究方面有了进一步的深化和发展，配套技术方面的研究和推广应用得到了重视和加强，取得了丰硕的研究成果和技术经济效益，表现在以下几个方面。1．在已有成果的基础上，对冲击器的结构参数进行了进一步地优化设计（尤其是配水机构），有效地降低了冲击器的正常工作排量和压力损

5、失，为生产第一线提供了一批新一代的液动冲击器。2．在研制开发新型液动冲击器、拓宽其应用范围方面也取得了可喜的成就。3．绳索取心液动冲击回转钻具的研制取得成功，并在生产实践得到推广应用，标志着我国液动冲击回转钻探技术的研究水平有了新的提高。4．液动冲击回转配套技术的研究也取得重要成果。常用液动锤分类液动冲击器根据结构不同可分为:阀式液动冲击器又可分为:(1)正作用阀式液动冲击器;(2)反作用阀式液动冲击器;(3)双作用阀式液动冲击器.无阀式液动冲击器又可分为:(1)射流式液动冲击器;(2)射吸式液动冲击器。正作用液动冲击器工作原理阀式正作用液动冲击器的基本结构和工作原理见图。当钻具

6、接触孔底后，冲锤活塞5在锤簧6的作用下处于上位，当其中心孔被活阀4盖住时，液流瞬时被阻，液压急剧增高而产生水锤增压。在高压液流作用下，活塞和活阀一同下行压缩阀簧与锤簧。这称为闭阀启动加速运行阶段。当活阀下行到相当位置时，活阀4被活阀座2限制，停止下行并与冲锤脱开，此时冲洗液可以自由地流径冲击器中孔而至孔底，液压下降。正作用液动冲击器工作原理此后，活阀在阀簧作用下返回原位，而冲锤活塞5在动能作用下继续下行。活阀下行一定距离后，受到限位座的限制，停止下行，而活塞由于高速运动的惯性，继续下行，压缩弹簧，打击铁砧7。此时，活塞与活阀瞬时脱开，打开水流通道，活阀在阀簧3的作用下回位。由于阀

7、区压力骤减，冲锤打击铁砧后在弹簧作用下也迅速上返复位，关闭液流通道而产生第二次冲击。冲击器如此周而复始地连续工作。正作用液动冲击器特点正作用冲击器是以液压推动冲锤下行冲击，而用弹簧使冲锤复位的冲击器。正作用冲击器结构简单，工作性能稳定，调试容易，但冲击器中弹簧的反作用要消耗一部分能量，抵消了很大一部分高压液流所产生的冲击力。同时弹簧在1500次／min或更高的循环压缩、伸张下，容易损坏。但是，如果调试和有效能利用适当，该类冲击器仍是一种具有广泛使用价值和发展前途的冲击器。反作用液