空气旋转钻井原理

空气旋转钻井原理

空气旋转钻井是第一种用于钻水井的方法。这种方法使用滚轮式牙轮钻头，它们由两个、三个或四个牙轮组成，牙轮齿通过滚柱轴承或滚珠轴承安装在钻头体上。

然后，钻杆旋转带动钻头旋转。随着钻头旋转，滚轮也随之旋转，从而带动牙轮在钻头下方旋转。当钻头上的牙轮撞击地层时，它们会将地层破碎成更小的碎片。

随着钻头旋转，空气被导入钻杆，并向下穿过方钻杆和钻头。当空气从钻头底部排出时，它会撞击被切割的地层，并将其从钻头底部吹走。这会使新的岩石表面暴露出来，供钻头钻进。从钻头排出的空气速度足以将这些岩屑从钻头底部带走并返回地面。

这些岩屑被吹到已钻孔和旋转钻头的钻杆之间的地面上。因此，钻头不断接触新的地层，被切削的岩屑也不断被吹到地面。

这种钻井方法实际上是液压旋转钻井的延伸，只是从使用泥浆类介质从孔中清除岩屑变成了使用空气类介质从孔中清除岩屑，因此，这并不是一个重大的进步。

在使用空气旋转式设备钻井时，通常建议在非常坚硬的岩石上保持10至20转/分的转速，并通过钻机上的下压装置向钻头施加非常高的下压。施加在钻头上的适当重量因钻头而异，很大程度上取决于钻头的设计。施加下压时应遵循制造商的建议。

滚轮式岩石钻头的齿较长，适用于软地层；齿较短，适用于硬地层。一般来说，地层越软，需要的向下压力就越小，旋转速度就越高。