一种双动力车载钻修机的制作方法

本实用新型专利涉及钻探设备技术领域，具体为一种双动力车载钻修机。

背景技术：

目前车载钻机一共有两大类,第一类是石油钻机,第二类是煤层气钻机,两类钻机均在不同的两个行业使用，而且都存在着不足，车载钻机的使用环境多种多样，目前常规的车载钻机的驱动为柴油机驱动，单一的驱动方式存在诸多不便，在居住区环境，柴油机易造成噪声污染，在电力丰富的地区，柴油机能耗过高；同时煤层气钻机的顶驱动力头行程均在16米之内，只能提升单根，上杆、下杆的工作效率受到极大限制，大大增加了起下钻工作量。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本实用新型专利提供了一种双动力车载钻修机，该钻机既适应钻石油油气井,又能钻煤层气井、水源井、地热井,它很好的解决了石油钻机和煤层气钻机存在的缺点，适用地区环境广，自动化程度高，上下杆效率高，操作灵活、移运方便。

为实现上述实用新型目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种双动力车载钻修机，为车载式结构，包括车底盘，车体车底盘上固定连接有井架、起升液压缸、液压系统、动力系统、支撑机构，井架下端与车底盘铰接，起升液压缸的两端分别与车底盘和井架铰接，液压系统与起升液压缸、支撑机构连接，起升油缸伸缩带动井架在卧倒和垂直直立状态间转换，所述的动力系统包括柴油机、电动机、万向轴、分动箱，柴油机和电动机分别通过万向轴与分动箱的输入端连接，柴油机和万向轴之间设置有离合器，分动箱与液压系统连接，具体连接多个液压泵，根据实际生产需求进行动力系统的选择切换。

所述的井架下端固定连接钻台，钻台钻孔正上方固定设置有液压夹口钳用以夹紧钻杆，便于顶驱动力头与钻杆分离或连接，井架包括固定桅杆、滑动桅杆、顶驱动力头、天车、升降油缸、钢丝绳，天车固定设置在滑动桅杆顶部，升降油缸为两组固定设置在滑动桅杆两侧的固定桅杆上，其活塞杆端部与天车固定连接，固定桅杆包括固定连接的两根平行的主杆，主杆内侧设置有滑道Ⅰ，滑动桅杆两边侧通过滑道Ⅰ与固定桅杆上下滑动连接，滑动桅杆设置滑道Ⅱ，顶驱动力头通过滑道Ⅱ与滑动桅杆上下滑动连接，所述的天车设置有滑轮Ⅰ，滑动桅杆下端设置有滑轮Ⅱ，顶驱动力头设置在固定桅杆前侧，固定桅杆背侧设置有绳座，钢丝绳包括绳Ⅰ、绳Ⅱ，绳Ⅰ一端与绳座固定连接，另一端绕过滑轮Ⅰ与顶驱动力头上端固定连接，绳Ⅱ一端与绳座下端固定连接，另一端绕过滑轮Ⅱ与顶驱动力头下端固定连接。

所述的滑轮包括两组，一组在天车前侧、一组在天车背侧，保证绳Ⅰ垂直方向。

通过升降油缸动作，控制滑动桅杆带动顶驱动力头上下位移，滑动桅杆上升时，绳Ⅰ总长度固定，拉动顶驱动力头以双倍滑动桅杆行程的速度提升，当滑动桅杆下降时，绳Ⅱ拉动顶驱动力头下压；所述的升降油缸的活塞杆行程为11米，一般钻杆的长度为9米左右，通过该井架可完成一次两根钻杆的上下杆操作。

所述的顶驱动力头为可翘式液压动力头，翘起角度可调，该可翘式动力头为现有技术，翘角驱动用油缸设置有距离传感器，可采集距离信号精确控制翘起角度，便于数字化控制系统控制上杆机构角度保持一致，便于精准对接。

该双动力车载钻修机还包括钻台加宽台、数字化控制系统、司钻房，钻台加宽台与钻台连接，司钻房设置在钻台加宽台上，窗口正对钻台现场。司钻控制房内配空调、暖气及钻机的数字化控制系统，司钻坐在司钻控制房内操作钻机，改善了司钻的工作环境，解决了原来煤层气钻机司钻露天作业工作环境艰苦的问题。

所述的数字化控制系统包括操控主机、实时视频监控系统、数据采集装置、电液比例控制装置，操控主机包括显示屏、存储器、PLC控制器、打印设备，实时视频监控系统、数据采集装置、电液比例阀、显示屏、存储器、打印设备均与PLC控制器连接，数据采集装置包括现场传感器，其包括压力传感器、转速传感器、扭矩传感器、距离传感器、到位传感器，压力传感器分别设置在顶驱动力头、升降油缸、支腿油缸、液压系统处，扭矩传感器和转速传感器设置在顶驱动力头处，距离传感器设置在升降油缸、可翘动力头、上杆机构各油缸处, 到位传感器设置在上杆机构夹紧钳前端，PLC控制器通过数据采集装置，将各参数信号接收处理为有效数据，通过显示器进行显示，通过存储器进行记录存档，PLC控制器通过电液比例阀输出控制：电液比例阀根据PLC控制器输入的电气信号调节液压系统，调节泵的出口流量，进而控制马达转速、扭矩及油缸起落速度、压力，各油缸的伸出距离；根据输入的PLC输入的电气信号的大小和方向同时控制马达的正反转和转速；在钻进的过程中，依据PLC输入的电气信号的大小对钻杆转速和油缸推进压力进行调节控制，实现按输入的参数信号控制钻机的操作；操控主机还设置有网卡与远程计算机网络连接，实现远程计算机的监控。

所述的实时视频监控系统包括现场摄像头，设置在顶驱动力头、上杆机构及井口处，实时将实时画面传送到司钻房，对工作状况进行实时视频监控。

通过数字化控制系统实现钻机操作靠人机交互，触摸屏输入，按输入的程序、参数运作钻井，操作数据数字化管理，实现起、下钻具操作的全程程控化、自动化的机、电、液与信息一体化的数字化煤层气钻机，有效地降低操作人员的劳动强度，提高生产效率，减少操作错误，增加安全性可靠性，实现煤层气钻机操作数字化控制。

本实用新型专利的有益效果为：

1.本实用新型采用了车装式结构，将钻机井架以及钻台均安装在车底盘上，提高了钻机的移运性能，缩短了钻机的搬家时间。很好的解决了石油钻机移运性能差的缺点，特别是钻台安装在车底盘上，随车底盘一起运输是其它石油车载钻机所没有的特点。

2.配备了可提升双立根行程的倍增式桅杆井架结构，实现了顶驱动力头行程提升至双立根，顶驱动力头最大行程可达到18-26米之间。彻底解决了煤层气钻机只能提升单根的缺点，同时也解决了石油钻机没有下压功能的缺点。

3.双动力系统，柴油机或电动机通过离合器、万向轴驱动分动箱，分动箱驱动多个液压泵，实现整台钻机的液压动力源，在没有电网地区使用柴油机驱动，在有电网地区使用电动机驱动，可大大节约钻井成本。两种驱动相互转换只需改变万向轴的安装连接位置即可，扩大了钻机的生产环境使用范围。

4.通过数字化控制系统实现钻机操作靠人机交互，触摸屏输入，按输入的程序、参数运作钻井，操作数据数字化管理，实现起、下钻具操作的全程程控化、自动化的机、电、液与信息一体化的数字化煤层气钻机，有效地降低操作人员的劳动强度，提高生产效率，减少操作错误，增加安全性可靠性，实现煤层气钻机操作数字化控制；配备了司钻控制房，司钻控制房内配空调、暖气及钻机的数字化控制系统，司钻坐在司钻控制房内操作钻机，改善了司钻的工作环境，解决了原来煤层气钻机司钻露天作业工作环境艰苦的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构总体示意图；

图2本实用新型侧视结构示意图；

1.车底盘，2.底座总成，3.上杆机构，4.天车，5.动力头，6.钻台，7.起升液压缸，8.支腿油缸，9.斜撑油缸，10.柴油机，11.电动机，12.分动箱，13.绳Ⅰ，14.固定桅杆，15.滑动桅杆，16. 升降油缸，17.滑轮Ⅰ，18.司钻房。

具体实施方式

如附图所示的一种双动力车载钻修机，为车载式结构，车体车底盘1上固定连接有井架、起升液压缸7、液压系统、动力系统、支撑机构，井架下端与车底盘1铰接，起升液压缸7的两端分别与车底盘1和井架铰接，液压系统与起升液压缸7、支撑机构连接，起升油缸伸缩带动井架在卧倒和垂直直立状态间转换，还包括上杆机构3，所述的动力系统包括柴油机10、电动机11、万向轴、分动箱12，柴油机10和电动机11分别通过万向轴与分动箱12的输入端连接，柴油机10和万向轴之间设置有离合器，分动箱12与液压系统连接，具体连接四个液压泵，根据实际生产需求进行动力系统的选择切换。

所述的井架下端固定连接钻台6，车地盘底部设置有底座总成2，支撑机构的支腿油缸8、斜撑油缸9与底座总成2连接，构成高钻台井架结构，井架包括固定桅杆14、滑动桅杆15、顶驱动力头5、天车4、升降油缸16、钢丝绳，天车4固定设置在滑动桅杆15顶部，升降油缸16为两组固定设置在滑动桅杆15两侧的固定桅杆14上，其活塞杆端部与天车4固定连接，固定桅杆14包括固定连接的两根平行的主杆，主杆内侧设置有滑道Ⅰ，滑动桅杆15两边侧通过滑道Ⅰ与固定桅杆14上下滑动连接，滑动桅杆15设置滑道Ⅱ，顶驱动力头5通过滑道Ⅱ与滑动桅杆15上下滑动连接，所述的天车4设置有滑轮Ⅰ17，滑动桅杆15下端设置有滑轮Ⅱ，顶驱动力头5设置在固定桅杆14前侧，固定桅杆14背侧设置有绳座，钢丝绳包括绳Ⅰ13、绳Ⅱ，绳Ⅰ13一端与绳座固定连接，另一端绕过滑轮Ⅰ17与顶驱动力头5上端固定连接，绳Ⅱ一端与绳座下端固定连接，另一端绕过滑轮Ⅱ与顶驱动力头5下端固定连接。

所述的滑轮包括两组，一组在天车4前侧、一组在天车4背侧，保证绳Ⅰ13垂直方向。

通过升降油缸16动作，控制滑动桅杆15带动顶驱动力头5上下位移，滑动桅杆15上升时，绳Ⅰ13总长度固定，拉动顶驱动力头5以双倍滑动桅杆15行程的速度提升，当滑动桅杆15下降时，绳Ⅱ拉动顶驱动力头5下压；所述的升降油缸16的活塞杆行程为11米，一般钻杆的长度为9米左右，通过该井架可完成一次两根钻杆的上下杆操作。

所述的顶驱动力头5为可翘式液压动力头5，翘起角度可调，翘角驱动用油缸设置有距离传感器，可采集距离信号精确控制翘起角度，便于与上杆机构3角度保持一致。

该双动力车载钻修机还包括钻台6加宽台、数字化控制系统、司钻房18，钻台6加宽台与钻台6连接，司钻房18设置在钻台6加宽台上，窗口正对钻台6现场。司钻控制房内配空调、暖气及钻机的数字化控制系统，司钻坐在司钻控制房内操作钻机，改善了司钻的工作环境，解决了原来煤层气钻机司钻露天作业工作环境艰苦的问题。

所述的数字化控制系统包括操控主机、实时视频监控系统、数据采集装置、电液比例控制装置，操控主机包括显示屏、存储器、PLC控制器、打印设备，实时视频监控系统、数据采集装置、电液比例阀、显示屏、存储器、打印设备均与PLC控制器连接，数据采集装置包括现场传感器，其包括压力传感器、转速传感器、扭矩传感器、距离传感器，压力传感器分别设置在顶驱动力头5、升降油缸16、支腿油缸8、液压系统处，扭矩传感器和转速传感器设置在顶驱动力头5处，距离传感器设置在升降油缸16、可翘动力头5、上杆机构3各油缸处,PLC控制器通过数据采集装置，将各参数信号接收处理为有效数据，通过显示器进行显示，通过存储器进行记录存档，PLC控制器通过电液比例阀输出控制：电液比例阀根据PLC控制器输入的电气信号调节液压系统，调节泵的出口流量，进而控制马达转速、扭矩及油缸起落速度、压力，各油缸的伸出距离；根据输入的PLC输入的电气信号的大小和方向同时控制马达的正反转和转速；在钻进的过程中，依据PLC输入的电气信号的大小对钻杆转速和油缸推进压力进行调节控制，实现按输入的参数信号控制钻机的操作；操控主机还设置有网卡与远程计算机网络连接，实现远程计算机的监控。

所述的实时视频监控系统包括现场摄像头，设置在顶驱动力头5、上杆机构3及井口处，实时将实时画面传送到司钻房18，对工作状况进行实时视频监控。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进在不付出创造性劳动前提下也应视为本实用新型的保护范围。