專利名稱：黃土塬鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆機(jī)設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)的黃土塬區(qū)域主要集中于陜甘寧的黃土塬地區(qū)以及新疆塔西南的黃土塬山地地帶。幾十年來，在黃土塬進(jìn)行的石油勘探始終停留在較低的水平，始終無法獲得可信的地震資料。主要原因是黃土塬地區(qū)的激發(fā)條件差，沒有切實(shí)可行的鉆井設(shè)備是制約黃土塬地區(qū)勘探的最大瓶頸問題。
多年來，在黃土塬地區(qū)勘探使用最廣泛的鉆井設(shè)備就是早期民間用于盜墓的“洛陽鏟”，經(jīng)過千百年來的演變，洛陽鏟具有最顯著的特點(diǎn)是攜帶方便。但是，它最大的缺點(diǎn)是鉆井能力不足，在最佳的潮濕黃土塬地層最深也只能鉆到18米左右，鉆井越深，效率越低，有時一口井就需要鉆上兩天時間。而且，一旦地層條件為膠泥或料漿石時，根本無法成井，這就難以滿足石油勘探的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所述黃土塬鉆機(jī)，可以解決針對黃土塬地層復(fù)雜多變的特點(diǎn)，快速成井的技術(shù)問題。
本實(shí)用新型所述黃土塬鉆機(jī)，它包括液控系統(tǒng)、機(jī)械傳動裝置和鉆機(jī)；所述液控系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、與發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)動力傳動聯(lián)接的液壓泵、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)操縱閥、升降馬達(dá)操縱閥、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、升降馬達(dá)、液體管路和油箱；所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動與其聯(lián)接的鉆機(jī)動力頭，所述升降馬達(dá)驅(qū)動與其聯(lián)接的鉆機(jī)傳動鏈；所述鉆具為螺旋鉆具。
如上所述黃土塬鉆機(jī)，它包括一個注水泵、連接在注水泵與動力頭的注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和螺旋鉆頭的出水孔組成的內(nèi)注水系統(tǒng)。
如上所述黃土塬鉆機(jī)，它包括由產(chǎn)生壓縮氣體的空壓機(jī)、連接在空壓機(jī)與動力頭注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和采用潛孔沖擊器的鉆頭組成的氣源系統(tǒng)。
如上所述黃土塬鉆機(jī)，它包括由泥漿泵動力驅(qū)動裝置、連接在泥漿泵與動力頭的注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和螺旋鉆頭的排出孔組成的泥漿源系統(tǒng)。
如上所述黃土塬鉆機(jī)，所述螺旋鉆具包括公扣接頭、螺旋片、中間桿、母扣接頭和卸扣擋鍵，所述螺旋片的外徑尺寸范圍為60-100mm，螺旋片的螺旋升角為25°-30°，中間桿外徑與螺旋片外徑的比值為1∶1.4-1∶1.8，中間桿外徑的尺寸為30-70mm。
本實(shí)用新型所述黃土塬鉆機(jī)與傳統(tǒng)的鉆井設(shè)備相比，具有優(yōu)點(diǎn)及積極效果如下實(shí)現(xiàn)了各種黃土塬地層鉆井方法的快速成井功能，達(dá)到了深井鉆井的要求，提高了野外采集質(zhì)量和地震資料品質(zhì)。


圖1是本實(shí)用新型所述黃土塬鉆機(jī)的系統(tǒng)原理圖。
圖2是本實(shí)用新型所述黃土塬鉆機(jī)的一個實(shí)施例的組合關(guān)系示意圖。
圖3是本實(shí)用新型所述黃土塬鉆機(jī)的鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的原理框圖見圖1，它包括由發(fā)動機(jī)、液壓泵、操縱閥、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和油箱構(gòu)成的液控系統(tǒng)、由動力頭和傳動鏈、鉆機(jī)等組成的機(jī)械傳動裝置。所述操縱閥為旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和升降馬達(dá)兩套閥，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和升降馬達(dá)輸出軸分別驅(qū)動動力頭和傳動鏈工作，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的鉆具旋轉(zhuǎn)和升降功能。所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、升降馬達(dá)與操縱閥、液壓泵與操作閥、油箱與液壓泵及操縱閥之間均由液壓管道實(shí)現(xiàn)連接。
本鉆機(jī)還包括內(nèi)注水系統(tǒng)，它由注水泵，連接在注水泵與對應(yīng)的動力頭的注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和螺旋鉆頭的出水孔組成。內(nèi)注水系統(tǒng)是針對異常干燥的巨厚砂土地層，由于砂土在螺旋片上附著力小，不容易被螺旋片帶到井口處，所以由一小型注水泵泵出水后，經(jīng)過洗井介質(zhì)輸送管道、動力頭進(jìn)入鉆桿，到達(dá)鉆頭后，從螺旋鉆頭的出水孔排出，使干燥的砂土黏性提高，方便螺旋片順利將砂土帶到井口處。
本鉆機(jī)還包括泥漿源系統(tǒng)，它由泥漿泵、洗并介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)注入通道和螺旋鉆頭的排出孔組成。本系統(tǒng)針對濕度過大的膠泥地層，同時鉆具采用泥漿鉆井鉆具。由發(fā)動機(jī)驅(qū)動泥漿泵工作，輸出泥漿經(jīng)過洗井介質(zhì)輸送管道、動力頭進(jìn)入鉆桿，到達(dá)井底，將鉆井屑排到井口處。
本鉆機(jī)還包括氣源系統(tǒng)，它由產(chǎn)生壓縮氣體的空壓機(jī)、洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和采用潛孔沖擊器的鉆頭組成。該系統(tǒng)由兩套氣源動力模塊分別驅(qū)動各自的壓縮氣體，合流后經(jīng)過洗井介質(zhì)輸送管道、動力頭、鉆桿達(dá)到井底的潛孔沖擊器，高壓氣體驅(qū)動沖擊起作功破碎巖石，同時壓縮氣體可將井底破碎的巖屑吹出到井口處。
圖2給出了一個采用模塊化組合式結(jié)構(gòu)的鉆機(jī)組成示意圖。圖2中，1是液壓散熱模塊，2是鉆機(jī)機(jī)座模塊，3是油泵油箱模塊，4是主機(jī)動力模塊，5是液控系統(tǒng)，6是鉆具，7是動力頭，8是鉆機(jī)機(jī)架模塊，9是供油系統(tǒng)，10是泥漿泵，11是泥漿泵動力，12是氣源模塊，13是洗井介質(zhì)輸送系統(tǒng)，14是氣源動力模塊。本實(shí)施例的鉆機(jī)適用于大多數(shù)巨厚黃土、巨厚砂土以及膠泥地層的鉆機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)配置的組合鉆機(jī)，它屬于無介質(zhì)鉆機(jī)。鉆機(jī)由主機(jī)動力模塊4通過皮帶驅(qū)動油泵油箱模塊3的液壓油泵工作，油泵從油箱內(nèi)吸油，輸出高壓油，經(jīng)過液控系統(tǒng)的換向閥帶動動力頭馬達(dá)和升降馬達(dá)工作，從而帶動動力頭旋轉(zhuǎn)和上下移動，達(dá)到驅(qū)動鉆具6工具的目的。隨著螺旋鉆具的旋轉(zhuǎn)，井下的黃土、砂土或膠泥在螺旋片旋轉(zhuǎn)升角的作用下，將黃土、砂土或膠泥帶到井口處，達(dá)到鉆井目的。
針對異常干燥的巨厚砂土地層、濕度過大的膠泥地層和較厚的料漿石或其它各種巖石地層，鉆機(jī)配備了如前所述的內(nèi)注水系統(tǒng)、泥漿源系統(tǒng)和氣源系統(tǒng)。
圖3中，給出一個單螺旋鉆桿的結(jié)構(gòu)示意圖，本鉆機(jī)還可采用雙螺旋鉆桿。圖3中鉆具包括公扣接頭1，螺旋片2，中間桿3，母扣接頭4，卸扣擋鍵5。所述鉆具為大螺旋升角，并且在頭部具有注水孔，使其具備注水功能。
螺旋鉆桿的螺旋片外徑D、中間桿外徑d，螺旋升角β，螺旋片導(dǎo)程h見圖所示。由于石油物探常用的炸藥藥栓直徑為60mm和45mm兩種，針對黃土塬地區(qū)的特點(diǎn)，本鉆具的螺旋片外徑D和尺寸范圍60-100mm，螺旋片的螺旋升角β確定為25°-30°，中間桿外徑為螺旋片外徑的比值i(即I＝d∶D)的最佳范圍為1∶1.4-1∶1.8，中間桿外徑d的尺寸范圍為38-70mm。
以上參數(shù)確定原則對于介質(zhì)附著力越小，倒如砂土層，i值越接近于大值(1∶1.4)，以1∶1.4-1∶1.6為宜，β值取小值，(接近于25°)以25°-28°為宜，介質(zhì)附著力越大，例如膠泥地層，i值接近于小值(1∶1.8)，以1∶1.6-1∶1.8為宜。β值取大值(接近于30°)，以28°-30°為宜。
權(quán)利要求1.一種黃土塬鉆機(jī)，其特征在于它包括液控系統(tǒng)、機(jī)械傳動裝置和鉆機(jī)；所述液控系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、與發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)動力傳動聯(lián)接的液壓泵、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)操縱閥、升降馬達(dá)操縱閥、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、升降馬達(dá)、液體管路和油箱；所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動與其聯(lián)接的鉆機(jī)動力頭，所述升降馬達(dá)驅(qū)動與其聯(lián)接的鉆機(jī)傳動鏈；所述鉆具為螺旋鉆具。
2.如權(quán)利要求1所述的黃土塬鉆機(jī)，其特征在于它包括一個注水泵、連接在注水泵與動力頭的注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和螺旋鉆頭的出水孔組成的內(nèi)注水系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的黃土塬鉆機(jī)，其特征在于它包括由產(chǎn)生壓縮氣體的空壓機(jī)、連接在空壓機(jī)與動力頭注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和采用潛孔沖擊器的鉆頭組成的氣源系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的黃土塬鉆機(jī)，其特征在于它包括由泥漿泵動力驅(qū)動裝置、連接在泥漿泵與動力頭的注入口之間的洗井介質(zhì)輸送管道、鉆桿內(nèi)的注入通道和螺旋鉆頭的排出孔組成的泥漿源系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1所述的黃土塬鉆機(jī)，其特征在于所述螺旋鉆具包括公扣接頭、螺旋片、中間桿、母扣接頭和卸扣擋鍵，所述螺旋片的外徑尺寸范圍為60-100mm，螺旋片的螺旋升角為25°-30°，中間桿外徑與螺旋片外徑的比值為1∶1.4-1∶1.8，中間桿外徑的尺寸為30-70mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種黃土塬鉆機(jī)，它包括液控系統(tǒng)、機(jī)械傳動裝置和鉆機(jī)；所述液控系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、與發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)動力傳動聯(lián)接的液壓泵、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)操縱閥、升降馬達(dá)操縱閥、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、升降馬達(dá)、液體管路和油箱；所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動與其聯(lián)接的鉆機(jī)動力頭，所述升降馬達(dá)驅(qū)動與其聯(lián)接的鉆機(jī)傳動鏈；所述鉆具為螺旋鉆具。本實(shí)用新型具有優(yōu)點(diǎn)及積極效果如下實(shí)現(xiàn)了各種黃土塬地層鉆井方法的快速成井功能，達(dá)到了深井鉆井的要求，提高了野外采集質(zhì)量和地震資料品質(zhì)。
文檔編號E21B6/08GK2742112SQ20042011772
公開日2005年11月23日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者李玲毓, 張向前, 南桂芝, 張靜 申請人:保定宏業(yè)石油物探機(jī)械制造有限責(zé)任公司