专利名称：黄土塬钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻机设备。
背景技术：
目前，国内的黄土塬区域主要集中于陕甘宁的黄土塬地区以及新疆塔西南的黄土塬山地地带。几十年来，在黄土塬进行的石油勘探始终停留在较低的水平，始终无法获得可信的地震资料。主要原因是黄土塬地区的激发条件差，没有切实可行的钻井设备是制约黄土塬地区勘探的最大瓶颈问题。
多年来，在黄土塬地区勘探使用最广泛的钻井设备就是早期民间用于盗墓的“洛阳铲”，经过千百年来的演变，洛阳铲具有最显著的特点是携带方便。但是，它最大的缺点是钻井能力不足，在最佳的潮湿黄土塬地层最深也只能钻到18米左右，钻井越深，效率越低，有时一口井就需要钻上两天时间。而且，一旦地层条件为胶泥或料浆石时，根本无法成井，这就难以满足石油勘探的需要。
发明内容
本实用新型所述黄土塬钻机，可以解决针对黄土塬地层复杂多变的特点，快速成井的技术问题。
本实用新型所述黄土塬钻机，它包括液控系统、机械传动装置和钻机；所述液控系统包括发动机、与发动机实现动力传动联接的液压泵、旋转马达操纵阀、升降马达操纵阀、旋转马达、升降马达、液体管路和油箱；所述旋转马达驱动与其联接的钻机动力头，所述升降马达驱动与其联接的钻机传动链；所述钻具为螺旋钻具。
如上所述黄土塬钻机，它包括一个注水泵、连接在注水泵与动力头的注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和螺旋钻头的出水孔组成的内注水系统。
如上所述黄土塬钻机，它包括由产生压缩气体的空压机、连接在空压机与动力头注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和采用潜孔冲击器的钻头组成的气源系统。
如上所述黄土塬钻机，它包括由泥浆泵动力驱动装置、连接在泥浆泵与动力头的注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和螺旋钻头的排出孔组成的泥浆源系统。
如上所述黄土塬钻机，所述螺旋钻具包括公扣接头、螺旋片、中间杆、母扣接头和卸扣挡键，所述螺旋片的外径尺寸范围为60-100mm，螺旋片的螺旋升角为25°-30°，中间杆外径与螺旋片外径的比值为1∶1.4-1∶1.8，中间杆外径的尺寸为30-70mm。
本实用新型所述黄土塬钻机与传统的钻井设备相比，具有优点及积极效果如下实现了各种黄土塬地层钻井方法的快速成井功能，达到了深井钻井的要求，提高了野外采集质量和地震资料品质。
图1是本实用新型所述黄土塬钻机的系统原理图。
图2是本实用新型所述黄土塬钻机的一个实施例的组合关系示意图。
图3是本实用新型所述黄土塬钻机的钻杆结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的原理框图见图1，它包括由发动机、液压泵、操纵阀、旋转马达和油箱构成的液控系统、由动力头和传动链、钻机等组成的机械传动装置。所述操纵阀为旋转马达和升降马达两套阀，所述旋转马达和升降马达输出轴分别驱动动力头和传动链工作，实现钻机的钻具旋转和升降功能。所述旋转马达、升降马达与操纵阀、液压泵与操作阀、油箱与液压泵及操纵阀之间均由液压管道实现连接。
本钻机还包括内注水系统，它由注水泵，连接在注水泵与对应的动力头的注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和螺旋钻头的出水孔组成。内注水系统是针对异常干燥的巨厚砂土地层，由于砂土在螺旋片上附着力小，不容易被螺旋片带到井口处，所以由一小型注水泵泵出水后，经过洗井介质输送管道、动力头进入钻杆，到达钻头后，从螺旋钻头的出水孔排出，使干燥的砂土黏性提高，方便螺旋片顺利将砂土带到井口处。
本钻机还包括泥浆源系统，它由泥浆泵、洗并介质输送管道、钻杆内注入通道和螺旋钻头的排出孔组成。本系统针对湿度过大的胶泥地层，同时钻具采用泥浆钻井钻具。由发动机驱动泥浆泵工作，输出泥浆经过洗井介质输送管道、动力头进入钻杆，到达井底，将钻井屑排到井口处。
本钻机还包括气源系统，它由产生压缩气体的空压机、洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和采用潜孔冲击器的钻头组成。该系统由两套气源动力模块分别驱动各自的压缩气体，合流后经过洗井介质输送管道、动力头、钻杆达到井底的潜孔冲击器，高压气体驱动冲击起作功破碎岩石，同时压缩气体可将井底破碎的岩屑吹出到井口处。
图2给出了一个采用模块化组合式结构的钻机组成示意图。图2中，1是液压散热模块，2是钻机机座模块，3是油泵油箱模块，4是主机动力模块，5是液控系统，6是钻具，7是动力头，8是钻机机架模块，9是供油系统，10是泥浆泵，11是泥浆泵动力，12是气源模块，13是洗井介质输送系统，14是气源动力模块。本实施例的钻机适用于大多数巨厚黄土、巨厚砂土以及胶泥地层的钻机为标准配置的组合钻机，它属于无介质钻机。钻机由主机动力模块4通过皮带驱动油泵油箱模块3的液压油泵工作，油泵从油箱内吸油，输出高压油，经过液控系统的换向阀带动动力头马达和升降马达工作，从而带动动力头旋转和上下移动，达到驱动钻具6工具的目的。随着螺旋钻具的旋转，井下的黄土、砂土或胶泥在螺旋片旋转升角的作用下，将黄土、砂土或胶泥带到井口处，达到钻井目的。
针对异常干燥的巨厚砂土地层、湿度过大的胶泥地层和较厚的料浆石或其它各种岩石地层，钻机配备了如前所述的内注水系统、泥浆源系统和气源系统。
图3中，给出一个单螺旋钻杆的结构示意图，本钻机还可采用双螺旋钻杆。图3中钻具包括公扣接头1，螺旋片2，中间杆3，母扣接头4，卸扣挡键5。所述钻具为大螺旋升角，并且在头部具有注水孔，使其具备注水功能。
螺旋钻杆的螺旋片外径D、中间杆外径d，螺旋升角β，螺旋片导程h见图所示。由于石油物探常用的炸药药栓直径为60mm和45mm两种，针对黄土塬地区的特点，本钻具的螺旋片外径D和尺寸范围60-100mm，螺旋片的螺旋升角β确定为25°-30°，中间杆外径为螺旋片外径的比值i(即I＝d∶D)的最佳范围为1∶1.4-1∶1.8，中间杆外径d的尺寸范围为38-70mm。
以上参数确定原则对于介质附着力越小，倒如砂土层，i值越接近于大值(1∶1.4)，以1∶1.4-1∶1.6为宜，β值取小值，(接近于25°)以25°-28°为宜，介质附着力越大，例如胶泥地层，i值接近于小值(1∶1.8)，以1∶1.6-1∶1.8为宜。β值取大值(接近于30°)，以28°-30°为宜。
权利要求1.一种黄土塬钻机，其特征在于它包括液控系统、机械传动装置和钻机；所述液控系统包括发动机、与发动机实现动力传动联接的液压泵、旋转马达操纵阀、升降马达操纵阀、旋转马达、升降马达、液体管路和油箱；所述旋转马达驱动与其联接的钻机动力头，所述升降马达驱动与其联接的钻机传动链；所述钻具为螺旋钻具。
2.如权利要求1所述的黄土塬钻机，其特征在于它包括一个注水泵、连接在注水泵与动力头的注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和螺旋钻头的出水孔组成的内注水系统。
3.如权利要求1所述的黄土塬钻机，其特征在于它包括由产生压缩气体的空压机、连接在空压机与动力头注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和采用潜孔冲击器的钻头组成的气源系统。
4.如权利要求1所述的黄土塬钻机，其特征在于它包括由泥浆泵动力驱动装置、连接在泥浆泵与动力头的注入口之间的洗井介质输送管道、钻杆内的注入通道和螺旋钻头的排出孔组成的泥浆源系统。
5.如权利要求1所述的黄土塬钻机，其特征在于所述螺旋钻具包括公扣接头、螺旋片、中间杆、母扣接头和卸扣挡键，所述螺旋片的外径尺寸范围为60-100mm，螺旋片的螺旋升角为25°-30°，中间杆外径与螺旋片外径的比值为1∶1.4-1∶1.8，中间杆外径的尺寸为30-70mm。
专利摘要本实用新型公开了一种黄土塬钻机，它包括液控系统、机械传动装置和钻机；所述液控系统包括发动机、与发动机实现动力传动联接的液压泵、旋转马达操纵阀、升降马达操纵阀、旋转马达、升降马达、液体管路和油箱；所述旋转马达驱动与其联接的钻机动力头，所述升降马达驱动与其联接的钻机传动链；所述钻具为螺旋钻具。本实用新型具有优点及积极效果如下实现了各种黄土塬地层钻井方法的快速成井功能，达到了深井钻井的要求，提高了野外采集质量和地震资料品质。
文档编号E21B6/08GK2742112SQ20042011772
公开日2005年11月23日 申请日期2004年10月20日 优先权日2004年10月20日
发明者李玲毓, 张向前, 南桂芝, 张静 申请人:保定宏业石油物探机械制造有限责任公司