简述气动潜孔锤在水井施工中主要参数的选择
发表时间：2016-08-23T14:26:21.187Z 来源：《低碳地产》2015年第5期作者：樊留建[导读] 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。
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出体外，从而实现了孔底冲击回转钻进的目的。它具有钻进效率高、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本工作过程，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，克服冲击器及钻具的反弹力（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、钻具匹配（钻具钻量），以及所选用的冲击器的性能（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
潜孔锤钻进是冲击回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，规格大小以及钻岩的物理机械性质有关。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）康伯尔认为在硬岩中两次冲击之间的最优转角为11°，因而主张钻机立轴转速在18～30r/min。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，则将使柱齿冲击时与已有冲击破碎点（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，有时为防止卡钻而采用增加转速的办法。但也要注意有时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，最优钻头回转速度，应以获得有效的钻速、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4O～6Or／min；软岩为3O～5Or／min；中硬岩层为2O～4Or／min；硬岩层为1O～3Or／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2O0mm左右的钻孔，中硬地层2O～3Or／min、硬岩层10～2Or／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，而且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=Q2 L＋Pm＋P锤＋P水
式中：P -----空气压力（Mpa）