CN103993839B - 一种地震勘探轻型钻机及工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种地震勘探轻型钻机及工艺方法,属于石油地震勘探、煤田地震勘探技术领域。第一转轴、链条连接螺栓及左、右地锚，销轴和定位B型销；底架总成的转轴与井架总成连接，销轴和B型销定位，卡销组件与井架转套螺纹连接，卡销与底架总成的孔位限位；动力头总成连接板与井架滑架连接，连接销和B型销定位；链条连接螺栓与动力头总成中的链轮及链条座连接链条，带动动力头总成上下运动；销轴固定井架与底架之间连接，动力头由动力头连接件与井架滑架靠连接销连接；弹簧卡销、弹簧、转套盖和拉环组成卡销组件；地锚为左地锚、右地锚；链条座连接井架总成；地锚转轴连接井口和地锚；卡销组件连接转套。

Description

一种地震勘探轻型钻机及工艺方法

技术领域

本发明涉及一种地震勘探轻型钻机及工艺方法,属于石油地震勘探、煤田地震勘探技术领域。

背景技术

西部山地勘探地域辽阔，山高坡陡，地形复杂多变。大部分地区严重缺水，施工环境恶劣。交通不便，主要采用人工洛阳铲和人抬化液压钻机，重量重，模块数量多，结构复杂。勘探钻井存在搬迁难度大，钻井燃料消耗、材料消耗及维修成本高等问题。

人抬化液压驱动钻机，动力源来自发动机。主机系统配备独立的发动机，还有液压油箱及液压泵、马达、液压阀等液压元器件，液压胶管连接，传动结构复杂，维修成本高；且重量重，搬迁困难，安全性低，人工成本高。

传统轻型钻机井架主体结构采用槽钢作滑道，不可旋转，与两拉杆形成三角稳定结构；由于结构复杂使得底架相对较大，而且，底架不能调节，在陡峭地区找平困难；动力头总成与井架托板连接，钻井过程中，易向井口倾斜，垂直稳定性差，形成斜井，需常常滑井，增加辅助钻井时间，而且整机重量较重。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种地震勘探轻型钻机及工艺方法，针对以上的缺点，设计一种地震勘探轻型钻机结构，结构简单，操作性强；元器件少；重量轻，易搬迁；安全，成本低，适应陡峭山地钻井需求。能够解决此类地区的钻井钻机重，搬迁困难的问题。

一种地震勘探轻型钻机，含有底架总成、动力头总成、井架总成、卡销组件；第一转轴、链条连接螺栓及左、右地锚，销轴和定位B型销；底架总成的转轴与井架总成连接，销轴和B型销定位，卡销组件与井架转套螺纹连接，卡销与底架总成的孔位限位；动力头总成连接板与井架滑架连接，连接销和B型销定位；链条连接螺栓与动力头总成中的链轮及链条座连接链条，带动动力头总成上下运动；销轴固定井架与底架之间连接，动力头由动力头连接件与井架滑架靠连接销连接；弹簧卡销、弹簧、转套盖和拉环组成卡销组件；地锚为左地锚、右地锚；链条座连接井架总成；地锚转轴连接井口和地锚；卡销组件连接转套。

井架总成以转轴为轴旋转；动力头总成与井架总成通过动力头连接件与井架滑架，用连接销连接并限位；卡销组件的连接为：弹簧套在弹簧销上，从转套盖上孔穿出，上拉环与转套螺纹连接；链条连接螺栓与链条座经过动力头上的链轮连接链条；锁紧手柄调节锁紧三个支腿，支腿与井口连接；动力头总成由井架滑架带动，通过链条传动，沿滑杆上下运动；下端有限位块限制行程，上下均有胶性垫块；滑杆与井架底座和井架顶架连接；地锚与井口连接。

一种地震勘探工艺方法，含有以下步骤；

钻井方法：本钻机采用气动钻井方式：动力头总成上安装有气马达、操作阀，气马达用气管与供气系统连接，可实现正常气动钻井。

气驱动钻井方法国内外还没有先例，具有国际领先技术。本钻机可以根据钻井需求，实现液压驱动，电驱动钻井方式。

具体步骤：

步骤①、整机连接；

步骤②、松开锁紧手柄，调节三个支腿，使三只支腿保持水平，并与图中井架总成保持垂直，然后拧紧各支腿上的锁紧手柄，支腿与井口连接；第二转轴；

步骤③、动力头总成由井架滑架带动，通过链条传动，沿滑杆上下运动实现正常钻进，如图井架总成所示，下端有限位块限制行程，上下均有胶性垫块，减少碰撞带来的冲击力，滑杆与井架底座和井架顶架连接；

步骤④、打地锚；卡销组件处于工作位置，向上拉拉环，弹簧销向上提起，弹簧被压缩，弹簧销脱离位置的孔，松开手，旋转井架总成到位置，弹簧销在弹簧的弹力作用下，自动卡住，动力头下接头与地锚上端连接(四方连接)，打左地锚；同样的操作，旋转井架总成到位置，弹簧销卡住，打右地锚；之后，旋转到工作位置；

步骤⑤、正常钻进；根据不同钻杆接口，更换动力头下接头，下接头与钻杆连接，开始钻井直到目的井深；

步骤⑥、卸下钻杆；旋转井架取出左、右地锚，完成一口井。

本发明的优点是：

本发明主要针对陕甘宁山地及黄土塬地区、新疆及西南等陡峭山地及风化岩地区，尤其适用于刀片山和鸡爪子山及类似地区。主要效果有：

(1)钻机整机轻便易搬迁。主机重量仅85.6kg，可以整体搬迁，无需拆卸；

(2)钻机井架可旋转设计。井架可旋转设计，缩短钻井辅助时间，提高钻井效率；

(3)井架圆管三角鼎立设计。增加井架稳定性，提高成孔质量；

(4)底架可调节锁紧设计。在凹凸不平的山地，可调节锁紧设计，保证井架垂直度，减少辅助滑井时间，提高钻井效率。

(5)动力头减速箱体设计采用涡轮蜗杆传动，传动比大，自锁，结构紧凑，体积小，适宜搬迁；

(6)独特地气驱动钻井方法设计，结构紧凑，传动结构简单，连接简洁、操作方便。降低了燃料及材料消耗，减少维修成本。

本发明各模块结构设计简洁、适用，搬迁方便，符合HSE要求。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的钻机结构示意图。

图2为本发明的钻机局部结构示意图。

图3为本发明的钻机局部结构示意图。

图4为本发明的底架总成结构示意图。

图5为本发明的井架总成结构示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5所示，

一种地震勘探轻型钻机，底架总成1、动力头总成2、井架总成3、卡销组件5；第一转轴6、链条连接螺栓4及左、右地锚，销轴和定位B型销；

井架总成的转轴6与井架总成连接，销轴12和B型销9定位，

卡销组件5与井架转套螺纹连接，卡销5-1与底架总成的孔位15限位；动力头总成连接板与井架滑架连接，连接销和B型销定位；链条连接螺栓4与动力头总成中的链轮及链条座连接链条，带动动力头总成上下运动；

销轴固定井架与底架之间连接，动力头由动力头连接件与井架滑架靠连接销连接；弹簧卡销5-1、弹簧5-2、转套盖5-3和拉环5-4组成卡销组件；

地锚21为左地锚7、右地锚8；链条座11连接井架总成3；地锚转轴10连接井口18和地锚21；卡销组件5连接转套13；

井架总成3以转轴6为轴旋转；动力头总成2与井架总成3通过动力头连接件与井架滑架，用连接销连接并限位；卡销组件5的连接为：弹簧5-2套在弹簧销5-1上，从转套盖5-3上孔穿出，上拉环5-4与转套螺纹连接；链条连接螺栓4与链条座经过动力头上的链轮连接链条；

锁紧手柄19调节锁紧三个支腿20，支腿20与井口18连接；动力头总成2由井架滑架25带动，通过链条传动，沿滑杆26上下运动；下端有限位块23限制行程，上下均有胶性垫块24；滑杆26与井架底座22和井架顶架27连接；地锚21与井口18连接。

一种地震勘探工艺方法，含有以下步骤；

步骤①、整机连接；

步骤②、松开锁紧手柄19，调节三个支腿20，使三只支腿20保持水平，并与图1中井架总成3保持垂直，然后拧紧各支腿20上的锁紧手柄，支腿20与井口18连接；第二转轴17；

步骤③、动力头总成2由井架滑架25带动，通过链条传动，沿滑杆26上下运动实现正常钻进，如图3井架总成所示，下端有限位块23限制行程，上下均有胶性垫块24，减少碰撞带来的冲击力，滑杆26与井架底座22和井架顶架27连接；

步骤④、打地锚21；卡销组件5处于工作位置15，向上拉拉环5-4，弹簧销5-1向上提起，弹簧5-2被压缩，弹簧销5-1脱离位置15的孔，松开手，旋转井架总成3到位置14，弹簧销5-1在弹簧5-2的弹力作用下，自动卡住，动力头下接头与地锚上端连接(四方连接)，打左地锚；同样的操作，旋转井架总成3到位置16，弹簧销5-1卡住，打右地锚；之后，旋转到工作位置15；

步骤⑤、正常钻进；根据不同钻杆接口，更换动力头下接头，下接头与钻杆连接，开始钻井直到目的井深；

步骤⑥、卸下钻杆；旋转井架取出左、右地锚，完成一口井。

实施例2：如图1、图2、图3、图4、图5所示，

本发明功能部件结构及其性能：

1、结构(图5)中钻架总成采用三角型结构，增加其稳定性；为保证其高的硬度、耐磨性和疲劳强度，滑杆材料采用轴承钢，钻架滑架内装自润滑轴承，确保滑架上下滑动自如。在钻架上设计了限位块和胶性垫块，保证钻井形成的前提下，垫叉准确卡在钻杆的垫叉扁上，又不发生强烈撞击。

钻架底架和顶架与滑杆之间焊接，为保证三根滑杆之间的平行度，滑杆和钻架底架和顶架之间连接设计有止口。

井架旋转设计，轻拉卡销组件拉环，然后左或右旋转井架，到左或右孔位卡销组件自动卡住，顺利打右或左边地锚，然后提起卡销组件的拉环，旋转井架到正常打井孔位，做好正常钻井准备。此结构设计减少辅助钻井时间，提高钻井效率。

2、底架总成(图4)可调节设计。底架总成主体为焊接结构，地锚转轴与底架直接连接，B形销定位，连接快速。底架上的井口与主体螺纹连接，方便连接、维修及更换。三支腿可调节设计，锁紧手柄与支腿上端螺纹连接，支腿下端可伸缩调节。转动锁紧手柄可以松开、拧紧支腿。松开锁紧手柄，调节支腿长度，使底架处于水平状态，然后旋转锁紧手柄，拧紧支腿。

3、动力头总成连接(图1)。动力头连接件与动力头箱体螺栓连接，动力头箱体与动力头框架螺栓连接，方便拆卸及维修。动力头总成与井架之间的连接通过动力头连接件与井架滑架用连接销联接，B形销定位，拆卸方便。

钻机结构设计简洁，井架可旋转设计，减少辅助钻井时间，提高钻井效率；底架可调节设计，确保底架水平，井架垂直，提高成孔质量，减少滑井次数，降低钻井时间。地锚设计增加钻进稳定性；井架滑架与动力头总成连接，接触面大、长，不易发生变形，降低调整钻具与井口垂直的时间，提高钻井效率。整机重量轻86.5kg，搬迁方便。

井架总成的井架底座和井架顶架焊接时，各平面对角线误差不超过±1.5mm，。井架滑架中自润滑轴承安装位置周正；井架底座、井架顶架与滑杆之间焊接(铰制螺栓连接)时，垂直度误差不超过0.015mm。否则，井架滑架滑动不顺畅，影响钻进。

井架滑架及动力头连接件焊接要保证各垂直面之间的垂直度，各平行面之间的平行度。

本发明如图1所示，底架总成1、动力头总成2、井架总成3、卡销组件5；第一转轴6、链条连接螺栓4及左地锚7、右地锚8，销轴和定位B型销9；地锚21为左地锚7、右地锚8；链条座11连接井架总成3；地锚转轴10连接井口18和地锚21；卡销组件5连接转套13；

其连接方式为：底架总成的转轴6与井架总成连接，销轴12和B型销9定位，同时，卡销组件5与井架转套螺纹连接，卡销5-1与底架总成的孔位15限位；动力头总成连接板与井架滑架连接，连接销和B型销定位；链条连接螺栓4与动力头总成中的链轮及链条座连接链条，带动动力头总成上下运动，实现钻井。

本发明结构可以应用到其他复杂山地及类似地层的钻井设备。

实施例3：如图1、图2、图3、图4、图5所示，

钻机结构如图1所示，底架总成1、动力头总成2、井架总成3、链条连接螺栓4、卡销组件5、第一转轴6，左、右地锚起固定作用，销轴固定井架与底架之间的连接，动力头由动力头连接件与井架滑架靠连接销连接。

14、15、16为井架旋转的三个位置；弹簧卡销5-1、弹簧5-2、转套盖5-3和拉环5-4组成卡销组件。

连接方式：

如图1示，底架总成1与井架总成3的第一转轴6连接，销轴限位，底架总成1以转轴6为轴旋转；动力头总成2与井架总成3通过动力头连接件与井架滑架，用连接销连接并限位；卡销组件5(其中连接为：弹簧5-2套在弹簧销5-1上，从转套盖5-3上孔穿出，上拉环5-4)与转套螺纹连接，；链条连接螺栓4与链条座经过动力头上的链轮连接链条。

工作过程：

①图1方式整机连接。

②如图4底架结构,松开锁紧手柄19，调节三个支腿20，使三只支腿20保持水平，并与图1中井架总成3保持垂直，然后拧紧各支腿20上的锁紧手柄，支腿20与井口18连接。

③动力头总成2由井架滑架25带动，通过链条传动，沿滑杆26上下运动实现正常钻进，如图3井架总成所示，下端有限位块23限制行程，上下均有胶性垫块24，减少碰撞带来的冲击力，滑杆26与井架底座22和井架顶架27连接。

④打地锚21。卡销组件5处于工作位置15，向上拉拉环5-4，弹簧销5-1向上提起，弹簧5-2被压缩，弹簧销5-1脱离位置15的孔，松开手，旋转井架总成3到位置14，弹簧销5-1在弹簧5-2的弹力作用下，自动卡住，动力头下接头与地锚上端连接(四方连接)，打左地锚；同样的操作，旋转井架总成3到位置16，弹簧销5-1卡住，打右地锚。之后，旋转到工作位置15。

⑤正常钻进。根据不同钻杆接口，更换动力头下接头，下接头与钻杆连接，开始钻井直到目的井深。

⑥卸下钻杆。旋转井架取出左、右地锚，完成一口井。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种地震勘探轻型钻机，其特征在于，含有底架总成、动力头总成、井架总成、卡销组件；第一转轴、链条连接螺栓及左、右地锚，销轴和定位B型销；底架总成的转轴与井架总成连接，销轴和B型销定位，卡销组件与井架转套螺纹连接，卡销与底架总成的孔位限位；动力头总成连接板与井架滑架连接，连接销和B型销定位；链条连接螺栓与动力头总成中的链轮及链条座连接链条，带动动力头总成上下运动；销轴固定井架与底架之间连接，动力头由动力头连接件与井架滑架靠连接销连接；弹簧卡销、弹簧、转套盖和拉环组成卡销组件；地锚为左地锚、右地锚；链条座连接井架总成；地锚转轴连接井口和地锚；卡销组件连接转套。

2.根据权利要求1所述的一种地震勘探轻型钻机，其特征在于，井架总成以转轴为轴旋转；动力头总成与井架总成通过动力头连接件与井架滑架，用连接销连接并限位；卡销组件的连接为：弹簧套在弹簧销上，从转套盖上孔穿出，上拉环与转套螺纹连接；链条连接螺栓与链条座经过动力头上的链轮连接链条；锁紧手柄调节锁紧三个支腿，支腿与井口连接；动力头总成由井架滑架带动，通过链条传动，沿滑杆上下运动；下端有限位块限制行程，上下均有胶性垫块；滑杆与井架底座和井架顶架连接；地锚与井口连接。

3.一种地震勘探工艺方法，其特征在于，含有以下步骤；

步骤①、整机连接；

步骤②、松开锁紧手柄，调节三个支腿，使三只支腿保持水平，并与井架总成保持垂直，然后拧紧各支腿上的锁紧手柄，支腿与井口连接；第二转轴；

步骤③、动力头总成由井架滑架带动，通过链条传动，沿滑杆上下运动实现正常钻进，井架总成下端有限位块限制行程，上下均有胶性垫块，减少碰撞带来的冲击力，滑杆与井架底座和井架顶架连接；

步骤④、打地锚；卡销组件处于工作位置，向上拉拉环，弹簧销向上提起，弹簧被压缩，弹簧销脱离位置的孔，松开手，旋转井架总成到位置，弹簧销在弹簧的弹力作用下，自动卡住，动力头下接头与地锚上端连接(四方连接)，打左地锚；同样的操作，旋转井架总成到位置，弹簧销卡住，打右地锚；之后，旋转到工作位置；

步骤⑤、正常钻进；根据不同钻杆接口，更换动力头下接头，下接头与钻杆连接，开始钻井直到目的井深；

步骤⑥、卸下钻杆；旋转井架取出左、右地锚，完成一口井。