CN103422811A

CN103422811A - 电动钻头钻井机

Info

Publication number: CN103422811A
Application number: CN2013103953743A
Authority: CN
Inventors: 李先强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2013-12-04

Abstract

电动钻头钻井机，它是有钻头、电动马达、连接杆、地面支架以及支架上的压力装置，钻头由电动马达直接驱动，电动马达由连接杆固定连接，钻井时地面支架上的压力装置可以向下压动连接杆，电动钻头钻井机钻井时连接杆和电动马达不必转动，只有钻头在转动，省略了机械式钻井机一连串连接杆和电动马达转动时的所需的动能，也防止了连接杆旋转承载过大而折断。

Description

电动钻头钻井机

技术领域

本发明涉及的是用电力驱动钻井钻头进行地面深层钻井的装置，属于工业技术领域。

背景技术

我们见到的钻井机装置大多是固定钻头钻井机，即钻头和转杆固定连接，然后由机械驱动钻杆转动，转杆又驱动钻头转动，转杆的转速和钻头的转速一样，地上驱动装置有的使燃油动力机，有的也使用电动动力机。机械式钻井机中钻头的转动动能是由转杆传递的，钻井机进行浅层作业时，钻头和转杆还可以同步转动正常，但当钻井机钻到深层时，钻杆就显得非常吃力，钻到更深层时，有的转杆支撑不住产生了突然折断，钻井工程由此遭受损失。为了转杆的传动力增强，人们采取加粗转杆的做法，但加粗的转杆重量和体积都加大了，钻井所需的动能也要加大，样的大量的深层钻井转杆运输、安装都增加了难度。

发明内容

为了达到更好的钻井效果，也为了减少钻井钻杆的重量和体积，本人发明的一种电动钻头钻井机，这种电动转头转井机的钻头转动的动能不是由转杆传动的，而是由导电线传导电力驱动钻头钻动钻井。这样的钻井机钻井速度快了很多，钻井深度也比一般机械式传动钻井机钻的更深。

电动钻头钻井机解决问题所采取的技术方案是：电动钻头钻井机主要由钻头、电动马达、连接杆、地面支架，压力装置、发电机组成，钻头由电动马达直接驱动，电动马达固定在一条连接杆的一头，连接杆的另一头可连续连接更多的连接杆，连接杆的中间有导电线，地面支架上有压力装置，连接杆可以在套筒中滑动被压力装置压迫下移压动电动马达和钻头进行钻井，电力由连接杆中间的导电线传递到井底的电动马达。

电动钻头钻井机中所需要的能量是电力，电力可以从供电线路中获得，或者钻井机自备发电机。发电机输出的电能通过导电线输送到电动马达，电动马达产生转动。导电线是从连接杆上向下延伸，导电线可以安装在连接杆的中间空心穿过，也可以安装在连接杆的外表面凹槽中。或者是每条连接杆都固定有与连接杆相同长度的导电线，连接杆的两头都有导电线的插头和插孔，钻井向下加深时，每加长连接一条连接杆，通过插头和插孔同时可以加长导电线。

钻井机的电动马达应该有不同的功率类型，以适应不同地层的钻井难度。较硬地层的钻井工程就选择大功率的钻井电动马达，软脆地层的钻井就选择一般的钻井电动马达。电动马达的一端能与连接杆能作拆卸性的固定连接，电动马达的转轴伸出的一端与钻井钻头连接，电动马达能驱动钻井钻头转动钻井。钻井钻头也有能适合安装在电动马达转轴的的不同种类，有螺旋式钻头，也有梅花式钻头等。钻井机的电动马达置于井内，受到井内有限空间的限制，其最大功率受到体积的影响，尽管我们把电动马达加长，但是电动马达的最大功率还是比不上地面机械的最大功率，因为地面机械的体积可以无限地增大。但是，地面机械虽然功率大，地面机械由于在地面提供钻井所需的全部动能，这个全部动能包括钻井钻头钻地层所需的动能加上所有连接杆旋转所需的动能；而电动钻头钻井机钻井时连接杆和电动马达身体不必转动，因此电动马达发出的全部动能只需提供给钻井钻头进行钻地层，可见，电动马达钻井时发出的最大功率可以大大地低于地面机械的最大功率，因此，电动马达能实现在井内驱动钻头进行深层钻井。

钻井机的地表面支架起到固定、支撑垂直向下的连接杆的作用。钻井机的地表面支架上也支撑有压力装置，压力装置能对垂直向下的钻进连接杆产生持续的压力，这样钻井钻头才能逐渐地旋转着向下延伸。电动钻头钻井机中连接杆虽然不必转动，但是连接杆还是受到钻井钻头转动时的反向力，这个反向力只是钻头和地层的摩擦力，这个摩擦力相对于机械式钻井中连接杆要承载全部动能产生的巨大力量是小得多了，不构成折断的威胁。

电动转头钻井机发明的有益效果是：电动钻头钻井机把电动马达置于井下直接驱动钻井钻头进行钻地层，连接杆不必转动，这样，钻地层所需的动能只需由导电线传递电力就可以达到，克服了由连接杆传递动能产生的一切动能损耗，也克服了连接杆传递动能产生折断的危险，使钻井工程可以更深层地进行。

附图说明

图1为电动钻头钻井机和结构原理图。

图中，1.电动马达，2.钻头，3.连接杆，4.连接头，5.导电线，6.固定支架，7.电动气压机，8.高压气管，9.气压开关，10.气压升降器，11.排气开关，12.电路控制箱，13.松紧夹，14.地面。

具体实施方式

下面结合附图对电动钻头钻井机作进一步的实施说明。

图1展示了电动钻头钻井机全部的装置（除发电机外）。图中的地面部分全部为固定支架（6）支撑着的压力装置，压力装置包括电动气压机（7）、高压气管（8）、气压升降器（10）以及附属装置气压开关（9）、排气开关（11）、松紧夹（13）。压力装置的工作原理：先由电动气压机（7）电动式打气储蓄储气罐中产生高气压，储气罐中的高压气体在气压开关（9）的控制下通过高压气管（8）向气压升降器（10）输送气体；气压升降器（12）是把气体的压力变化变成顶杆推动松紧夹（13）上下移动的变化，松紧夹（13）是可以夹紧连接杆（3）进行下压的装置，当更换连接杆（3）或加接连接杆（3）时，松紧夹（13）又可以松开。

图1也同时展示了连接杆（3）和电动马达（1）和钻头（2）的关系以及导电线（5）的基本情况。图1中的连拉杆（3）通过连接头（4）可以进行一连接串的多条连接，连接杆（3）中的导电线（5）也可以由连接杆上的插头、插座进行同时进行连接。连接杆（3）的上部由压力装置中的松紧夹（13）夹住可以进行上下移动，下部也通过连接头（4）连接电动马达（1），导电线（5）也就到达了电动马达（1）。图1中电动马达（1）直接驱动一个钻头（2），这个钻头也可以更换，可以换成是梅花式钻头或螺旋式钻头。电动钻头钻井机的全部能量来源是电能，但图1中没有展示出发电机，发电机是和一般的发电机是一样的，发电机的大小功率应按钻井的大小以及电动马达（1）功率的大小进行选择。电动钻头钻井机所需的电能也可以是来自于民用输电线路。图1中的电路控制箱（12）能控制到达的电能进行钻井：电力从连接杆（3）上的导电线（5）上到达电动马达（1），电动马达（1）通电启动旋转直接驱动钻头（2）转动着向下部钻去。图1中的整个装置只有钻头（2）在转动，连接杆（3）和电动马达（1）不必转动，当钻井的深度移动距离达到一条连接杆（3）长度时，就暂停钻井，于是工人就松开松紧夹（13）进行加接一条连接杆（3），同时也就加接了相同长度的导电线（5）。松紧夹（13）松开后，工人通过拧开气压升降器（10）上的排气开关（11）排出一些气体，使气压降低，于是松紧夹（13）就向上移动到顶端，又可以夹紧新装上的连接杆（3），打开气压开关（9），松紧夹（13）又重新对连接杆（3）有向下的压力。

Claims

1. 电动钻头钻井机，其特征是：电动钻头钻井机由钻头、电动马达、连接杆、地面支架、压力装置、发电机组成，钻头由电动马达直接驱动，电动马达固定在一条连接杆的一头，另一头可以连续连接更多的连接杆，连接杆中间有导电线，地面支架上有压力装置，连接杆可以在套筒中滑动被压力装置压迫下移压动电动马达和钻头进行钻井，电力由连接杆中的导电线传递到井下的电动马达。