沖擊回轉(zhuǎn)鉆探的操作方法是在回轉(zhuǎn)的鉆桿柱下端和取心鉆具之間裝上一個(gè)潛孔沖擊器,使沖擊脈沖、軸向鉆頭壓力和鉆桿回轉(zhuǎn)扭矩同時(shí)作用于鉆頭上,實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)與采取巖心。這種鉆探方法于19世紀(jì)初起源于歐洲,1958年中國(guó)地質(zhì)部開始研究,70年代發(fā)展較快。其優(yōu)點(diǎn)主要是能大幅度提高硬巖層鉆速和回次進(jìn)尺長(zhǎng)度,減少鉆孔彎曲程度,明顯降低鉆探成本。沖擊回轉(zhuǎn)鉆探通常由兩種沖擊器實(shí)現(xiàn)。一種是利用鉆孔沖洗液能量驅(qū)動(dòng)的沖擊器來實(shí)現(xiàn),稱液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探,另一種是用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的風(fēng)動(dòng)沖擊器實(shí)現(xiàn),稱氣動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探(見空氣鉆探)。以下主要介紹液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探。
液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探系統(tǒng)(見圖),
是由泥漿泵將鉆孔沖洗液通過鉆桿進(jìn)入沖擊器驅(qū)動(dòng)液動(dòng)錘對(duì)巖心管和鉆頭進(jìn)行沖擊,鉆桿則由鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)并給鉆頭加壓。這種鉆探方法也可以同繩索取心鉆具相結(jié)合,稱為繩索取心式液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探,在鉆進(jìn)開始前從地面將撈矛頭吊掛的液動(dòng)沖擊器及內(nèi)巖心管投入繩索取心鉆桿內(nèi),然后向鉆桿中泵入鉆孔沖洗液驅(qū)動(dòng)沖擊器進(jìn)行鉆探取心工作。回次終了時(shí)用細(xì)鋼絲繩投入打撈器并由絞車將沖擊器和內(nèi)巖心管等提出地面。
液動(dòng)沖擊器是沖擊回轉(zhuǎn)鉆探的主要器具。按其工作原理分為正作用式、雙作用式和反作用式3種類型。根據(jù)沖擊頻率的不同,凡頻率高于40赫的屬高頻型沖擊器,可配用金剛石鉆頭,碎巖以回轉(zhuǎn)為主沖擊為輔,稱為液動(dòng)回轉(zhuǎn)沖擊鉆探;頻率小于40赫的屬低頻型沖擊器,常配用硬質(zhì)合金鉆頭,其碎巖以沖擊為主回轉(zhuǎn)為輔,稱為液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探。
液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探適用于地質(zhì)巖心鉆探、工程地質(zhì)鉆探等,今后將在反循環(huán)鉆探和深孔鉆探中得到廣泛應(yīng)用,并將與其他孔底動(dòng)力鉆具相結(jié)合以擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。