一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法
【专利摘要】一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法，属于地球物理勘探【技术领域】。钻机布置在沼泽运载底盘的两侧，能够采用螺旋钻井、泥浆钻井或冲击钻井；泥枪固定于中空的钻具内部，钻具在泥枪出气口处同样开设有出气口，在钻井的同时将泥枪沉放至地下，激发后，提钻即可搬迁；在旋转的钻杆上安装有电气滑环，能够将旋转的钻杆、钻具、泥枪与静止的空压机系统和枪控系统连接起来；钻架的顶部外端面上固定有止转杆，从而限制电气滑环的连续旋转；空压机系统通过螺栓安装固定在沼泽运载底盘的上平面的中间位置，空压机的排气量为1m3/min，最高压力为5000psi；枪控系统安装固定在沼泽运载底盘的驾驶室内部。
【专利说明】一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法，属于地球物理勘探【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前陆地石油勘探主要使用可控震源和井炮炸药作为激发源，在水深大于3m的水域使用气枪震源作为激发源，而在0-1.5米水深的水陆交互地带及沼泽地区，由于可控震源和气枪船无法行驶和通过，只能采用炸药，这就额外需要相应的钻机、运输等设备，施工成本较高，并且还存在如下问题:环保性差、安全隐患较多，且在一些地区当地政府或油公司不允许使用炸药，造成在这些地区没有合适的激发源，勘探施工方法相应也成为空白。
[0003]国外气枪生产厂家已研制出可在泥中激发的泥枪，但仅限于产品，未获得成功应用。也有国内外相关公司进行气枪和泥枪的应用领域拓展研究，基本上分为两种:一种是将气枪置于一盛满水等介质的封闭空间而成为陆地气枪；另外就是将气枪头部做成锥体，通过机械等手段垂直把气枪压入地下。由于气枪在地面之上或埋置深度较浅，地震波不能有效下传，均未能应用于实际生产。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法。利用气枪环保、高效等的特点，研究一套随钻激发泥枪震源系统及技术，在钻井时，泥枪可跟随钻具同步钻入设定激发深度，随后激发，能量易于下传，代替炸药，满足0-1.5m极浅水区域及沼泽地区的绿色环保勘探要求。
[0005]一种随钻激发泥枪震源装置，包括沼泽运载底盘、空压机系统、钻机、导向管、钻具总成、枪控系统，其中钻机包括钻架、加压提升油缸、拖板、夹持器、动力头、马达，钻具总成包括钻具、泥枪、钻杆、止转杆、电气滑环、法兰；
[0006]钻机布置在沼泽运载底盘的两侧，能够采用螺旋钻井、泥浆钻井或冲击钻井；
[0007]泥枪固定于中空的钻具内部，钻具在泥枪出气口处同样开设有出气口，在钻井的同时将泥枪沉放至地下，激发后，提钻即可搬迁；
[0008]在旋转的钻杆上安装有电气滑环，能够将旋转的钻杆、钻具、泥枪与静止的空压机系统和枪控系统连接起来；
[0009]钻架的顶部外端面上固定有止转杆，从而限制电气滑环的连续旋转；
[0010]空压机系统通过螺栓安装固定在沼泽运载底盘的上平面的中间位置，空压机的排气量为lm3/min,最高压力为5000psi ;枪控系统安装固定在沼泽运载底盘的驾驶室内部；
[0011]4个钻机通过销轴分别安装固定在沼泽运载底盘的两侧，左右对应的钻机前后位置相互错开100mm。
[0012]钻机包括钻架、加压提升油缸、拖板、夹持器、动力头和马达，马达安装固定在动力头上端的动力输入端，动力头通过两个小销轴与拖板连接在一起，拖板两侧有燕尾槽，能够沿钻架的导轨上下滑动；夹持器安装固定在钻架导轨的最下端；加压提升油缸安装在钻架的中间位置，上下两端由钻架的两个压板夹紧，加压提升油缸驱动拖板并带动动力头上下移动。
[0013]钻具总成包括钻具、泥枪、钻杆、止转杆、电气滑环和法兰，泥枪外径与钻具内径相同，并通过钻具内部的两个限位板固定，钻具的壳体上在泥枪的出气口位置相应开设有个出气口 ；钻杆通过螺栓与钻具相连接，钻杆长度为m，钻杆上端安装有法兰，电气滑环通过螺栓安装在法兰的上端面上；钻具总成从动力头和夹持器的中心孔穿过，并由二者交替夹紧；
[0014]导向管安装固定在钻架的上端外侧平面上，与钻架平行，限制电气滑环的连续旋转。
[0015]钻具内腔直径为200mm，其螺旋外径为400mm。
[0016]一种随钻激发泥枪震源工艺方法，当泥枪震源到达设计激发炮点时，操纵钻机进行钻井，泥枪则被同步放置于井底；在此过程中，空压机系统开始工作给泥枪供气，当仪器等准备就绪时，启动枪控系统进行放炮，放炮完毕，提升钻具总成或泥枪，进行下一炮点的施工。
[0017]本发明的优点是将泥枪置于钻具之中，能够很方便地将泥枪沉放于地下较深的深度，并且泥枪周围具有足够的松软空间，利于高压空气能量的释放，以及地震波的产生和下传。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]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:
[0019]图1为本发明的结随钻激发泥枪震源系统构示意图。
[0020]图2为本发明的钻机结构示意图。
[0021]图3为本发明的钻机结构示意图。
[0022]图4为本发明的钻具总成结构示意图。
[0023]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】
[0024]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。
[0025]实施例1:如图1、图2、图3和图4所示，一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法，将泥枪与钻井技术相组合，在钻井的同时将泥枪沉放于设定深度，随后激发，能量易于下传，代替炸药，满足0-1.5m极浅水区域及沼泽地区的绿色勘探要求。
[0026]一种随钻激发泥枪震源装置，主要包括运载底盘、泥枪、空压机系统、枪控系统、钻机系统、钻具、钻杆、电气滑环、导向杆以及相应的连接气管和电缆等。
[0027]运载底盘具有较大的水中浮力储备和通过能力，能够选装浮箱链轨式、轮式以及履带式沼泽和两栖运载底盘。
[0028]钻机系统包括钻架、加压提升油缸、旋转动力头、夹持器等，钻架安装于运载底盘平台外侧，而加压提升油缸、旋转动力头、夹持器均安装在钻架上。根据能量需求确定泥枪数量与容量，泥枪安装固定于中空的钻具中间，钻具外壳上焊接有螺旋叶片，钻具头部安装有适应不同地层的钻头，钻具壳体上在泥枪出气口位置相应开设有出气口，不影响泥枪气室中高压空气的释放，钻具与一根通长的钻杆连接，钻井过程中无需接换钻杆。钻机系统具有旋转和加压提升等功能，工作时钻机加紧钻杆实现旋转、升降等动作，从而带动钻具和泥枪钻进到激发地层。
[0029]电气滑环的转子端固定于钻杆顶端，转子端有气接头和电缆插头，分别通过气管和电缆与泥枪的进气口和电磁阀相连接，气管和电缆处于钻杆中间，将与钻杆作同步运动。电气滑环的定子端也有气接头和电缆插头，分别通过气管和电缆与空压机系统和枪控系统相连接，同时电气滑环的定子上安装有止转杆，而钻架上安装有导向杆，导向杆限制了止转杆即电气滑环定子的连续旋转，其转动范围小于一圈。电气滑环定子端的气接头和电缆插头与转子端的气接头和电缆插头在其内部是连通的，即实现了静止的空压机系统和枪控系统与转动的泥枪的连通。
[0030]空压机系统、枪控系统等均固定在运载底盘的平台之上，空压机系统给泥枪输送压缩空气，枪控系统控制泥枪的启爆。
[0031]泥枪跟随钻具达到预定深度后，即可启动枪控系统进行激发，激发后提升钻具(泥枪)进行搬迁。
[0032]实施例2:如图1、图2、图3和图4所示，一种随钻激发泥枪震源装置及工艺方法；
[0033]空压机系统2通过螺栓安装固定在沼泽运载底盘I的上平面的中间位置，空压机2的排气量为lm3/min,最高压力为5000psi。枪控系统6安装固定在沼泽运载底盘I的驾驶室内部。
[0034]4个钻机3通过销轴分别安装固定在沼泽运载底盘I的两侧，左右对应的钻机3前后位置相互错开100mm。
[0035]钻机3包括钻架7、加压提升油缸8、拖板9、夹持器10、动力头11和马达12，马达12安装固定在动力头11上端的动力输入端，动力头11通过两个小销轴与拖板9连接在一起，拖板9两侧有燕尾槽，能够沿钻架7的导轨上下滑动。夹持器10安装固定在钻架7导轨的最下端。加压提升油缸8安装在钻架7的中间位置，上下两端由钻架7的两个压板夹紧，加压提升油缸8驱动拖板9并带动动力头11上下移动。
[0036]钻具总成5包括钻具13、泥枪14、钻杆15、止转杆16、电气滑环17和法兰18，钻具13内腔直径为200mm，其螺旋外径为400mm。泥枪14外径与钻具13内径相同，并通过钻具13内部的两个限位板固定，钻具13的壳体上在泥枪14的出气口位置相应开设有4个出气口。钻杆15通过螺栓与钻具13相连接，钻杆长度为6m，钻杆上端安装有法兰18，电气滑环17通过螺栓安装在法兰18的上端面上。钻具总成5从动力头11和夹持器10的中心孔穿过，并由二者交替夹紧。
[0037]导向管4安装固定在钻架7的上端外侧平面上，与钻架7平行，限制电气滑环17的连续旋转。
[0038]当泥枪震源到达设计激发炮点时，操纵钻机3进行钻井，泥枪14则被同步放置于井底。在此过程中，空压机系统2开始工作给泥枪14供气，当仪器等准备就绪时，启动枪控系统6进行放炮，放炮完毕，提升钻具总成5 (泥枪14)，进行下一炮点的施工。
[0039]实施例3:如图1、图2、图3和图4所示，一种随钻激发泥枪震源装置；包括沼泽运载底盘1、空压机系统2、钻机3、导向管4、钻具总成5、枪控系统6,其中钻机3包括钻架7、加压提升油缸8、拖板9、夹持器10、动力头11、马达12，钻具总成5包括钻具13、泥枪14、钻杆15、止转杆16、电气滑环17、法兰18。
[0040]钻机3布置在沼泽运载底盘I的两侧，能够采用螺旋钻井、泥浆钻井或冲击钻井。
[0041]泥枪14固定于中空的钻具13内部，钻具13在泥枪14出气口处同样开设有出气口，在钻井的同时将泥枪14沉放至地下，激发后，提钻即可搬迁。
[0042]在旋转的钻杆15上安装有电气滑环17，能够将旋转的钻杆15、钻具13、泥枪14与静止的空压机系统2和枪控系统6连接起来。
[0043]钻架7的顶部外端面上固定有止转杆16，从而限制电气滑环17的连续旋转。
[0044]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能够有很多的变形，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。
【权利要求】
1.一种随钻激发泥枪震源装置，其特征在于；包括沼泽运载底盘、空压机系统、钻机、导向管、钻具总成、枪控系统，其中钻机包括钻架、加压提升油缸、拖板、夹持器、动力头、马达，钻具总成包括钻具、泥枪、钻杆、止转杆、电气滑环、法兰； 钻机布置在沼泽运载底盘的两侧，能够采用螺旋钻井、泥浆钻井或冲击钻井； 泥枪固定于中空的钻具内部，钻具在泥枪出气口处同样开设有出气口，在钻井的同时将泥枪沉放至地下，激发后，提钻即可搬迁； 在旋转的钻杆上安装有电气滑环，能够将旋转的钻杆、钻具、泥枪与静止的空压机系统和枪控系统连接起来； 钻架的顶部外端面上固定有止转杆，从而限制电气滑环的连续旋转； 空压机系统通过螺栓安装固定在沼泽运载底盘的上平面的中间位置，空压机的排气量为lm3/min,最高压力为5000psi ;枪控系统安装固定在沼泽运载底盘的驾驶室内部； 4个钻机通过销轴分别安装固定在沼泽运载底盘的两侧，左右对应的钻机前后位置相互错开100mm。
2.根据权利要求1所述的一种随钻激发泥枪震源装置，其特征在于钻机包括钻架、加压提升油缸、拖板、夹持器、动力头和马达，马达安装固定在动力头上端的动力输入端，动力头通过两个小销轴与拖板连接在一起，拖板两侧有燕尾槽，能够沿钻架的导轨上下滑动?’夹持器安装固定在钻架导轨的最下端；加压提升油缸安装在钻架的中间位置，上下两端由钻架的两个压板夹 紧，加压提升油缸驱动拖板并带动动力头上下移动。
3.根据权利要求2所述的一种随钻激发泥枪震源装置，其特征在于钻具总成包括钻具、泥枪、钻杆、止转杆、电气滑环和法兰，泥枪外径与钻具内径相同，并通过钻具内部的两个限位板固定，钻具的壳体上在泥枪的出气口位置相应开设有个出气口 ；钻杆通过螺栓与钻具相连接，钻杆长度为m，钻杆上端安装有法兰，电气滑环通过螺栓安装在法兰的上端面上；钻具总成从动力头和夹持器的中心孔穿过，并由二者交替夹紧； 导向管安装固定在钻架的上端外侧平面上，与钻架平行，限制电气滑环的连续旋转。
4.根据权利要求3所述的一种随钻激发泥枪震源装置，其特征在于钻具内腔直径为200mm，其螺旋外径为400mm。
5.一种随钻激发泥枪震源工艺方法，其特征在于当泥枪震源到达设计激发炮点时，操纵钻机进行钻井，泥枪则被同步放置于井底；在此过程中，空压机系统开始工作给泥枪供气，当仪器等准备就绪时，启动枪控系统进行放炮，放炮完毕，提升钻具总成或泥枪，进行下一炮点的施工。
【文档编号】G01V1/38GK104076388SQ201410249573
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】杨凤申, 陈宪战, 王艳明, 刘昊 申请人:中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司