简述气动潜孔锤在水井施工中主要参数的选择

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1、简述气动潜孔锤在水井施工中主要参数的选择四川省核工业地质调查院四川成都610061【摘要】主要阐述了如何在气动潜孔锤施工工艺中选取钻压，风压，风量及风速等主要钻进参数；简要介绍了气动潜孔锤钻进过程中注意事项；简单叙述了气动潜孔锤工艺在山东抗旱找水项目中的应用实例。【关键词】气动潜孔锤；钻进参数；水井1、前言空气潜孔锤是以压缩空气为动力的一种风动冲击器。它通过将产生冲击功和冲击频率直接传给钻头，再由钻机带动钻头做慢速的回转运动，进而不断形成对孔底不同扇面的新鲜岩石冲击破碎效果。同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎后的岩石颗粒排山体外，从而实现了孔底冲击回转钻进的目的。它

2、具有钻进效率高、碎岩能量利用率高等优点。然而实现高效钻进，就必须选择合理的钻进参数。2、钻进参数的选择2.1钻压的选择空气潜孔锤钻进的基木工作过程，是在静压力（钻压）、冲击力和回转力三种力作用下不碎岩的。其钻压的主要作用是为保证钻头齿能与岩石紧密接触，克服冲击器及钻只的反弹力（也称背压），以便有效地传递来自冲击器的冲击功。钻压过小，难以克服冲击器的工作时的背压和反弹力，直接影响冲击功的有效传递。对于潜孔锤全面钻进，一般认为单位直径的压力值在30〜90kg/cm，钻压的合理选择应考虑到钻进方式（裸孔或偏心跟管、全面钻进或取心钻进），设备性能、钻只匹配（钻只钻量），以及所选用的冲击器的性

3、能（如低风压还是中高压，因工作压力的不同而背压不同）进行综合考虑，既要达到最佳的钻进效果，还要最大限度地减少钻具及钻头的磨损。钻压的选取可参照表1。潜孔锤钻进主要靠冲击器活塞来冲击钻头，而不是靠钻杆柱加压提高钻速。如果孔内钻柱自身重力超出其范围时应采取减压钻进。钻压过高会导致钻杆剧烈震动，将会增大回转阻力和使钻头早期磨损，会损坏冲击器，钻孔弯曲和钻速下降等问题。因此，在选取压力参考值是应尽可能取下限值。2.2转速的选择潜孔锤钻进是冲击冋转钻进并以冲击作为碎岩主要方式的钻进方法。所以无需过快的线速度。一般转速选用每分钟20转左右为好，转速太快，对钻头的寿命不利，特别在研磨性强的岩层，转

4、速过快将使钻头外围的刃齿很快磨损和碎裂。转速过高也会导致钻进效率的降低。由于气功潜孔锤进是冲击碎岩的，回转只为改变钻头合金的冲击破岩位置，避免重复破碎，因此转速的选择主要和冲击器的冲击频率，规格人小以及钻岩的物理机械性质冇关。合理的转速应保证在最优的冲击间隔范围之内。最优冲击间隔的确定，多采用两次冲击间隔的转角表示，转速与冲击频率和最优转角的关系式如下：A=n360°/m式中：A最优转角（度）；n钻具转速（r/min）;m——冲击频率（次/min）;美国水井学会（N?W?W?A）康怕尔认为在硬岩中两次冲击之间的最优转角为ll°，因而主张钻机立轴转速在18〜30r/mi

5、n。通过对各种地层及潜孔锤钻进的不同钻进试验应用，认为钻速选择在20〜50转/分是比较合理的，对于硬岩层选用低转速，对于软岩层选用较高转速。如果转速太慢，则将使柱齿冲击吋与已冇冲击破碎点（凹坑）重复，导致钻速下降。常规是岩石愈硬或钻头直径愈大，愈要求用较低之转速。在某些严重裂隙性岩层中钻进，奋时为防止卡钻而采用增加转速的办法。但也要注意奋吋卡钻是因为钻头已过度磨损，而增加转速会使问题复杂化。对潜孔锤钻进，最优钻头冋转速度，应以获得奋效的钻速、平稳的操作和经济的钻头寿命作为一般要求，现提出下列经验数据供选择：覆盖层为40〜60r/min;软岩为30〜50r/min；中硬岩层为20〜40

6、r/min;硬岩层为10〜30r/min。根据岩石性质、钻头直径、冲击器的冲击功、冲击频率来确定。一般直径在200mm左右的钻孔，中硬地层20〜30r/min、硬岩层10〜20r/min。2.3风压的选择潜孔冲击器的冲击频率和冲击功都与空气压力有关，空气压力是决定冲击功的重要因素，因而也是影响机械钻速的主要参数，一般认为所用压缩空气的压力高，则潜孔锤钻进的效率也高，而II钻头的使用寿命也会变长。空气压力应满足管道的压力损失，孔内压力降、潜孔锤压降，以及在有水情况下克服水柱压力，才能正常工作。P=Q2L+Pm+P锤+P水式中：空气压力(Mpa)Q2---每米干孔的压力降（一般为0.00

7、15Mpa/m）;L——-钻杆柱长度(m)；Pm—--管道压力损失(Pm=0.1〜0.3Mpa);P锤--…潜孔锤压力降(Mpa)；P水-----钻孔内水柱压力（Mpa）;从上式可以看出，随着钻杆柱长度的增加，所需空气压力就越大，钻进深度也越大。2.4风速和风量的选择空气钻进中空气清耗量是根据气动潜孔冲击器的性能参数及为清除孔内岩屑的最低上返速度而确定。在进行大UI径潜孔锤钻进吋，钻孔直径和所用钻杆直径的级差比人吋，就出现了潜孔锤供风量不能满足排渣所需风量