专利名称：山地钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种山地钻机。
山地钻机是山地石油勘探及地质矿场钻探的主要设备。该钻机一般由动力机组、传动机构和工作机组构成。即由空压机、配气管线、发动机、液压系统、液压泵、液压驱动装置和井架等组成。使用中发现现用山地钻机存在以下问题；1．钻井效率低，空压机与冲击器不匹配；2．钻机在遇到无法形成井壁的地层时，用户加注泡沫采用人工注入的方法，效率太低；3．钻机主要零件寿命短，增加了维修成本；4．一些传动结构欠合理，降低了钻机可靠性，钻机维修性差；5．整机重量重，搬运困难；本实用新型的目的是为克服上述不足之处，而设计一种包括液压箱、凸轮锁紧机构、液压泵主轴卸荷机构、密封防尘装置、高强度薄壁管钻杆、双垫叉拆卸钻杆机构和钻井液注射随机控制装置等组成的山地钻机，便于搬运、维修，效率较高。
本实用新型内容一种山地钻机，包括井架、发动机、液压箱、空压机、动力头及钻具，其特征在于山地钻机上设有密封防尘装置、凸轮锁紧机构、液压泵主轴卸荷机构、高强度薄壁钻杆、钻井液注射随机控制装置和双垫叉拆卸钻杆装置；液压箱里设有带负载传感流量-压力调节器的轴向变量柱塞泵，该变量柱塞泵经管路与手动负载敏感比例多路换向阀连接，该多路换向阀的一路与旋转液压马达连接；另一路经由电磁阀、单向阀并联组成的平衡阀与加压/提升液压马达连接；密封防尘装置由排气管、壳体、橡胶接盘和井口组成，井口的一端装于井孔里，井口的另一端装于橡胶接盘中，壳体的侧面设有排气管，壳体下端与橡胶接盘相连，壳体上端设有钻具及钻杆通过的通孔；凸轮锁紧机构由弹簧夹头、凸轮、手柄、螺柱和螺母组成，手柄装于凸轮上，凸轮轴装于螺柱的大端，螺柱垂直于弹簧夹头的开口安装着；高强度薄壁钻杆的公扣接头设有阶梯孔、外锥螺纹及卡槽，母扣接头设有阶梯孔及内锥螺纹孔，中间杆采用材料为40MN2外径为60mm、壁厚为2.5-3mm的高强度薄壁钢管，中间杆的一端和公扣接头在衬管外圆上支承定位并焊接在一起，中间杆的另一端与母扣接头在另一个衬管的外圆上支承定位并焊为一体，钻杆的总长度为1.5-2M 。
液压泵主轴卸荷机构由卸荷套、连接盘、皮带轮和滚动轴承组成，滚动轴承装于连接盘与皮带轮之间，卸荷套经螺钉与皮带轮固定，液压泵的主轴装于卸荷套中并通过键连接；钻井液注射随机控制装置，由动力隔膜泵、阀门、球阀、三通接头和管道组成，动力隔膜泵进气管与三通接头的一端连接，三通接头的另一端与阀门连接，三通接头的第三端经进气管线与动力隔膜泵的进气口连接，该进气管线中部设有球阀；所述阀门的另一端与第二个三通接头连接，该三通接头的另一端与气、液输出管线连接，该三通接头的第三端与动力隔膜泵的出口经气液输出管连接；动力隔膜泵的进液口设有插于钻井液桶里的吸液管；双垫叉拆卸钻杆装置由卸扣套、小垫叉和大垫叉组成，两个垫叉的叉槽与钻杆的卡槽的尺寸对应，小垫叉的横截面与卸扣套下部的矩形槽孔的尺寸对应，并装于待卸钻杆上部的卡槽里，大垫叉装于下一个钻杆的下部的卡槽里，并卡在档板上；动力隔膜泵可以是单膜片或是双膜片结构的隔膜泵。
本实用新型优点1．由于井口设置了防尘密封装置，井底产生的粉尘经排气管排出并被适当处置，改善了工作环境，减轻了对周围环境的污染。
2．井架及拉杆调整后，由凸轮机构锁紧，方便快捷，大大提高了工作效率。
3．液压泵主轴与卸荷装置相连，提高了液压泵的寿命。
4．拆卸钻杆的双垫叉机构，结构简单，操作方便。
5．钻杆由高强度薄壁管和内、外扣接头焊接而成，节省了材料，重量轻，使用方便。
6．钻井液注射随机控制机构解决了原山地钻机人工注入，劳动强度大、生产效率低的问题。
7．本实用新型省去了钻机底座，分设为几个部分，便于搬运，适宜山地地形特点，给安装搬运带来了方便。
8．由于液压箱设有带负载传感流管-压力调节器的柱塞泵、动负载敏感比例多路换向阀及平衡阀，保证了钻杆的提升、下降作业平稳。
图1为钻机井架、动力头、液压泵和液压箱部分示意图；图2为发动机、空压机部分示意图；图3为液压控制及液压箱示意图；图4为密封防尘装置示意图；图5为凸轮锁紧机构主视图；图6为图5的侧视图；图7为图5的A-A剖视图；图8为液压泵主轴卸荷机构示意图；图9为钻液注射随机控制装置；图10为双垫叉拆卸钻杆装置示意图；
图11为图10的A-A剖视图；图12为卸扣套结构示意图；图13为薄壁管钻杆结构示意图；图14为山地钻机液压原理图。
以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。
(参看图1、图2)山地钻机由井架部分和空压机部分组成，井架部分动力头的液压控制机构1装于液压箱的上面，发动机4通过皮带带动液压箱上液压泵2，井架和支架机构3、液压箱、发动机装在一起，井架上装有动力头10，动力头的主轴上接有减振器7，还可安装钻具6、潜孔冲击器8。在动力头的下面的井口上设有密封防尘装置5。通过液压箱及管路9驱使动力头主轴旋转及动力头上、下移动，液压泵2采用带负载传感流量-压力调节器的轴向变量柱塞泵，换向阀18采用手动负载敏感比例多路换向阀。轴向变量柱塞泵从液压箱里吸液(图14)，通过管路送至手动负载敏感比例多路换向阀，该换向阀的一路送至动力头的旋转液压马达58，另一路送到动力头的加压/提升的液压马达59，在加压/提升液压马达的回路中设有平衡阀60以保证动力头平稳的升降。空压机部分由发动机14经皮带带动空压机13，空压机把高压空气由管路12通过动力头接至潜孔冲击器8，为潜孔冲击器提供动力。钻井液经管路11通过动力头送进井底。液压箱17、换向阀18和液压泵2装于框架16里，发动机4装于框架22里，框架16、22经连接板20和紧固件21连接在一起；井架15和框架16连接在一起(图3)。密封防尘装置(图4)由排气管23、壳体24、橡胶接盘25和井口26等主要件组成，井口插于井孔和橡胶接盘中，壳体的侧面设有排气管23，壳体下端与橡胶接盘相连，壳体上端设有钻具、钻杆通过的通孔。凸轮锁紧机构(图5)由弹簧夹头27、凸轮28、手柄29和螺柱、螺母30、31组成，当转动手柄时可使弹簧夹头夹紧或松开位于弹簧夹头孔里的拉杆(图6、图7)。液压泵主轴卸荷机构(图8)主要由卸荷套33、连接盘34、皮带轮35和滚动轴承36组成，滚动轴承装于连接盘与皮带轮之间，卸荷套经螺钉与皮带轮固定，液压泵通过键与卸荷套连接，卸荷机构的连接盘固定在框架的侧壁32上。液压泵工作时，从皮带传来的载荷由框架承受变量泵主轴得到卸荷，大大提高了泵的使用寿命。垫叉拆卸钻杆装置(图10、图11、图12)主要由卸扣套37、小垫叉38和大垫叉40组成，小垫叉装于待卸钻杆39的上卡槽里及卸扣套下部的矩形槽孔中，大垫叉装于下一个钻杆41的下卡槽里，并卡在挡板42上，当钻架上的动力头主轴及其拨杆插入卸扣套及拨槽中并反转，即可把由螺纹连接起来的钻杆39、41松开，这样就把待卸钻杆卸下。高强度薄壁钻杆(图13)由高强度薄壁钢管44和公、母扣接头43、46组成，公扣接头上设有外锥螺纹及两个卡槽，母扣接头、公扣接头分别焊于高强度薄壁钢管的两端，焊接接头处垫以衬管45，衬管起定位和加强作用。钻井液注射液随机控制装置(图9)由动力隔膜泵54、阀门49、球阀57、三通接头48、50和管子组成，压缩空气由进气管47流到三通接头48，一路经快速接头、进气管线52流入动力隔膜泵54，另一路经阀门和气液输出管51输出，动力隔膜泵采用10WP26-2000型，动力隔膜泵的进气管线中部设有球阀57。动力隔膜泵上的进液口经吸液管55与塑料的钻井液桶56连通，动力隔膜泵上的出液口经气液输出管53与三通接头50连通，三通接头50的另一路与阀门49连接，三通接头50的第三端与气液输出管51连接。动力隔膜泵的原理是用具有一定压力的气体通过动力隔膜泵时产生动力，从而带动动力隔膜泵工作。在钻井过程中，阀门处于常开状态。压缩空气由进气管进入并从气液输出管线排出。当需要注入钻井液(泡沫)时，打开球阀，将阀门关闭至一定角度，动力隔膜泵工作，钻井液桶里的泡沫剂通过吸液管进入动力隔膜泵，由动力隔膜泵气液输出管进入气液输出管线，注入泡沫的多少，由阀门的闭合程度决定，方便迅速。当不需注入泡沫时，关闭球阀即可。
权利要求1．一种山地钻机，包括井架、发动机、液压箱、空压机、动力头及钻具，其特征在于山地钻机上设有密封防尘装置、凸轮锁紧机构、液压泵主轴卸荷机构、高强度薄壁钻杆、钻井液注射随机控制装置和双垫叉拆卸钻杆装置；液压箱里设有带负载传感流量-压力调节器的轴向变量柱塞泵，该变量柱塞泵经管路与手动负载敏感比例多路换向阀连接，该多路换向阀的一路与旋转液压马达连接；另一路经由电磁阀、单向阀并联组成的平衡阀与加压/提升液压马达连接；密封防尘装置由排气管、壳体、橡胶接盘和井口组成，井口的一端装于井孔里，井口的另一端装于橡胶接盘中，壳体的侧面设有排气管，壳体下端与橡胶接盘相连，壳体上端设有钻具及钻杆通过的通孔；凸轮锁紧机构由弹簧夹头、凸轮、手柄、螺柱和螺母组成，手柄装于凸轮上，凸轮轴装于螺柱的大端，螺柱垂直于弹簧夹头的开口安装着；高强度薄壁钻杆的公扣接头设有阶梯孔、外锥螺纹及卡槽，母扣接头设有阶梯孔及内锥螺纹孔，中间杆采用材料为40Mn2外径为60mm、壁厚为2.5-3mm的高强度薄壁钢管，中间杆的一端和公扣接头在衬管外圆上支承定位并焊接在一起，中间杆的另一端与母扣接头在另一个衬管的外圆上支承定位并焊为一体，钻杆的总长度为1.5-2M。液压泵主轴卸荷机构由卸荷套、连接盘、皮带轮和滚动轴承组成，滚动轴承装于连接盘与皮带轮之间，卸荷套经螺钉与皮带轮固定，液压泵的主轴装于卸荷套中并通过键连接；钻井液注射随机控制装置，由动力隔膜泵、阀门、球阀、三通接头和管道组成，动力隔膜泵进气管与三通接头的一端连接，三通接头的另一端与阀门连接，三通接头的第三端经进气管线与动力隔膜泵的进气口连接，该进气管线中部设有球阀；所述阀门的另一端与第二个三通接头连接，该三通接头的另一端与气、液输出管线连接，该三通接头的第三端与动力隔膜泵的出口经气液输出管连接；动力隔膜泵的进液口设有插于钻井液桶里的吸液管；双垫叉拆卸钻杆装置由卸扣套、小垫叉和大垫叉组成，两个垫叉的叉槽与钻杆的卡槽的尺寸对应，小垫叉的横截面与卸扣套下部的矩形槽孔的尺寸对应，并装于待卸钻杆上部的卡槽里，大垫叉装于下一个钻杆的下部的卡槽里，并卡在档板上；
2．如权利要求1所述的山地钻机，其特征在于动力隔膜泵可以是单膜片或是双膜片结构的隔膜泵。
专利摘要本实用新型公开了一种山地钻机。山地钻机上设有密封防尘装置、液压箱、凸轮锁紧机构,液压泵主轴卸荷机构、钻井液注射随机控制装置、双垫叉拆卸钻杆装置；与现有山地钻机相比,本实用新型效率高,液压泵主轴卸荷,延长了使用寿命,结构较简单,便于搬运,维修方便,适用于山地和丘陵地区的石油勘探。
文档编号E21B1/00GK2453103SQ00265220
公开日2001年10月10日 申请日期2000年12月12日 优先权日2000年12月12日
发明者李玲毓, 张向前, 武新华, 王孝银, 南桂枝, 王立新 申请人:中国石油集团地球物理勘探局