一種地震勘探輕型鉆機及工藝方法
【專利摘要】一種地震勘探輕型鉆機及工藝方法,屬于石油地震勘探、煤田地震勘探【技術領域】。第一轉軸、鏈條連接螺栓及左、右地錨，銷軸和定位B型銷；底架總成的轉軸與井架總成連接，銷軸和B型銷定位，卡銷組件與井架轉套螺紋連接，卡銷與底架總成的孔位限位；動力頭總成連接板與井架滑架連接，連接銷和B型銷定位；鏈條連接螺栓與動力頭總成中的鏈輪及鏈條座連接鏈條，帶動動力頭總成上下運動；銷軸固定井架與底架之間連接，動力頭由動力頭連接件與井架滑架靠連接銷連接；彈簧卡銷、彈簧、轉套蓋和拉環組成卡銷組件；地錨為左地錨、右地錨；鏈條座連接井架總成；地錨轉軸連接井口和地錨；卡銷組件連接轉套。
【專利說明】一種地震勘探輕型鉆機及工藝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種地震勘探輕型鉆機及工藝方法，屬于石油地震勘探、煤田地震勘探【技術領域】。
【背景技術】
[0002]西部山地勘探地域遼闊，山高坡陡，地形復雜多變。大部分地區嚴重缺水，施工環境惡劣。交通不便，主要采用人工洛陽鏟和人抬化液壓鉆機，重量重，模塊數量多，結構復雜。勘探鉆井存在搬遷難度大，鉆井燃料消耗、材料消耗及維修成本高等問題。
[0003]人抬化液壓驅動鉆機，動力源來自發動機。主機系統配備獨立的發動機，還有液壓油箱及液壓泵、馬達、液壓閥等液壓元器件，液壓膠管連接，傳動結構復雜，維修成本高；且重量重，搬遷困難，安全性低，人工成本高。
[0004]傳統輕型鉆機井架主體結構采用槽鋼作滑道，不可旋轉，與兩拉桿形成三角穩定結構；由于結構復雜使得底架相對較大，而且，底架不能調節，在陡峭地區找平困難；動力頭總成與井架托板連接，鉆井過程中，易向井口傾斜，垂直穩定性差，形成斜井，需常常滑井，增加輔助鉆井時間，而且整機重量較重。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種地震勘探輕型鉆機及工藝方法，針對以上的缺點，設計一種地震勘探輕型鉆機結構，結構簡單，操作性強；元器件少；重量輕，易搬遷；安全，成本低，適應陡峭山地鉆井需求。能夠解決此類地區的鉆井鉆機重，搬遷困難的問題。
[0006]一種地震勘探輕型鉆機，含有底架總成、動力頭總成、井架總成、卡銷組件；第一轉軸、鏈條連接螺栓及左、右地錨，銷軸和定位B型銷；底架總成的轉軸與井架總成連接，銷軸和B型銷定位，卡銷組件與井架轉套螺紋連接，卡銷與底架總成的孔位限位；動力頭總成連接板與井架滑架連接，連接銷和B型銷定位；鏈條連接螺栓與動力頭總成中的鏈輪及鏈條座連接鏈條，帶動動力頭總成上下運動；銷軸固定井架與底架之間連接，動力頭由動力頭連接件與井架滑架靠連接銷連接；彈簧卡銷、彈簧、轉套蓋和拉環組成卡銷組件；地錨為左地錨、右地錨；鏈條座連接井架總成；地錨轉軸連接井口和地錨；卡銷組件連接轉套。
[0007]井架總成以轉軸為軸旋轉；動力頭總成與井架總成通過動力頭連接件與井架滑架，用連接銷連接并限位；卡銷組件的連接為:彈簧套在彈簧銷上，從轉套蓋上孔穿出，上拉環與轉套螺紋連接；鏈條連接螺栓與鏈條座經過動力頭上的鏈輪連接鏈條；鎖緊手柄調節鎖緊三個支腿，支腿與井口連接；動力頭總成由井架滑架帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿上下運動；下端有限位塊限制行程，上下均有膠性墊塊；滑桿與井架底座和井架頂架連接；地錨與井口連接。
[0008]一種地震勘探工藝方法，含有以下步驟；
[0009]鉆井方法:本鉆機采用氣動鉆井方式:動力頭總成上安裝有氣馬達、操作閥，氣馬達用氣管與供氣系統連接，可實現正常氣動鉆井。
[0010]氣驅動鉆井方法國內外還沒有先例，具有國際領先技術。本鉆機可以根據鉆井需求，實現液壓驅動，電驅動鉆井方式。
[0011]具體步驟:
[0012]步驟①、整機連接；
[0013]步驟②、松開鎖緊手柄，調節三個支腿，使三只支腿保持水平，并與圖中井架總成保持垂直，然后擰緊各支腿上的鎖緊手柄，支腿與井口連接；第二轉軸；
[0014]步驟③、動力頭總成由井架滑架帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿上下運動實現正常鉆進，如圖井架總成所示，下端有限位塊限制行程，上下均有膠性墊塊，減少碰撞帶來的沖擊力，滑桿與井架底座和井架頂架連接；
[0015]步驟④、打地錨；卡銷組件處于工作位置，向上拉拉環，彈簧銷向上提起，彈簧被壓縮，彈簧銷脫離位置的孔，松開手，旋轉井架總成到位置，彈簧銷在彈簧的彈力作用下，自動卡住，動力頭下接頭與地錨上端連接(四方連接)，打左地錨；同樣的操作，旋轉井架總成到位置，彈簧銷卡住，打右地錨；之后，旋轉到工作位置；
[0016]步驟⑤、正常鉆進；根據不同鉆桿接口，更換動力頭下接頭，下接頭與鉆桿連接，開始鉆井直到目的井深；
[0017]步驟⑥、卸下鉆桿；旋轉井架取出左、右地錨，完成一 口井。
[0018]本發明的優點是:
[0019]本發明主要針對陜甘寧山地及黃土塬地區、新疆及西南等陡峭山地及風化巖地區，尤其適用于刀片山和雞爪子山及類似地區。主要效果有:
[0020](I)鉆機整機輕便易搬遷。主機重量僅85.6kg，可以整體搬遷，無需拆卸；
[0021](2)鉆機井架可旋轉設計。井架可旋轉設計，縮短鉆井輔助時間，提高鉆井效率；
[0022](3)井架圓管三角鼎立設計。增加井架穩定性，提高成孔質量；
[0023](4)底架可調節鎖緊設計。在凹凸不平的山地，可調節鎖緊設計，保證井架垂直度，減少輔助滑井時間，提聞鉆井效率。
[0024](5)動力頭減速箱體設計采用渦輪蝸桿傳動，傳動比大，自鎖，結構緊湊，體積小，適宜搬遷；
[0025](6)獨特地氣驅動鉆井方法設計，結構緊湊，傳動結構簡單，連接簡潔、操作方便。降低了燃料及材料消耗，減少維修成本。
[0026]本發明各模塊結構設計簡潔、適用，搬遷方便，符合HSE要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定，如圖其中:
[0028]圖1為本發明的鉆機結構示意圖。
[0029]圖2為本發明的鉆機局部結構示意圖。
[0030]圖3為本發明的鉆機局部結構示意圖。[0031]圖4為本發明的底架總成結構示意圖。
[0032]圖5為本發明的井架總成結構示意圖。
[0033]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
【具體實施方式】
[0034]顯然，本領域技術人員基于本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發明的保護范圍。
[0035]實施例1:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，
[0036]一種地震勘探輕型鉆機，底架總成1、動力頭總成2、井架總成3、卡銷組件5 ;第一轉軸6、鏈條連接螺栓4及左、右地錨，銷軸和定位B型銷；
[0037]井架總成的轉軸6與井架總成連接，銷軸12和B型銷9定位，
[0038]卡銷組件5與井架轉套螺紋連接，卡銷5-1與底架總成的孔位15限位；動力頭總成連接板與井架滑架連接，連接銷和B型銷定位；鏈條連接螺栓4與動力頭總成中的鏈輪及鏈條座連接鏈條，帶動動力頭總成上下運動；
[0039]銷軸固定井架與底架之間連接，動力頭由動力頭連接件與井架滑架靠連接銷連接；彈簧卡銷5-1、彈簧5-2、轉套蓋5-3和拉環5-4組成卡銷組件；
[0040]地錨21為左地錨7、右地錨8 ;鏈條座11連接井架總成3 ;地錨轉軸10連接井口18和地錨21 ;卡銷組件5連接轉套13 ；
[0041]井架總成3以轉軸6為軸旋轉；動力頭總成2與井架總成3通過動力頭連接件與井架滑架，用連接銷連接并限位；卡銷組件5的連接為:彈簧5-2套在彈簧銷5-1上，從轉套蓋5-3上孔穿出，上拉環5-4與轉套螺紋連接；鏈條連接螺栓4與鏈條座經過動力頭上的鏈輪連接鏈條；
[0042]鎖緊手柄19調節鎖緊三個支腿20，支腿20與井口 18連接；動力頭總成2由井架滑架25帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿26上下運動；下端有限位塊23限制行程，上下均有膠性墊塊24 ;滑桿26與井架底座22和井架頂架27連接；地錨21與井口 18連接。
[0043]一種地震勘探工藝方法，含有以下步驟；
[0044]步驟①、整機連接；
[0045]步驟②、松開鎖緊手柄19，調節三個支腿20，使三只支腿20保持水平，并與圖1中井架總成3保持垂直，然后擰緊各支腿20上的鎖緊手柄，支腿20與井口 18連接；第二轉軸17 ；
[0046]步驟③、動力頭總成2由井架滑架25帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿26上下運動實現正常鉆進，如圖3井架總成所示，下端有限位塊23限制行程，上下均有膠性墊塊24，減少碰撞帶來的沖擊力，滑桿26與井架底座22和井架頂架27連接；
[0047]步驟④、打地錨21 ;卡銷組件5處于工作位置15，向上拉拉環5_4，彈簧銷5_1向上提起，彈簧5-2被壓縮，彈簧銷5-1脫離位置15的孔，松開手，旋轉井架總成3到位置14，彈簧銷5-1在彈簧5-2的彈力作用下，自動卡住，動力頭下接頭與地錨上端連接(四方連接)，打左地錨；同樣的操作，旋轉井架總成3到位置16，彈簧銷5-1卡住，打右地錨；之后，旋轉到工作位置15 ；
[0048]步驟⑤、正常鉆進；根據不同鉆桿接口，更換動力頭下接頭，下接頭與鉆桿連接，開始鉆井直到目的井深；
[0049]步驟⑥、卸下鉆桿；旋轉井架取出左、右地錨，完成一 口井。
[0050]實施例2:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，
[0051]本發明功能部件結構及其性能:
[0052]1、結構(圖5)中鉆架總成采用三角型結構，增加其穩定性；為保證其高的硬度、耐磨性和疲勞強度，滑桿材料采用軸承鋼，鉆架滑架內裝自潤滑軸承，確保滑架上下滑動自如。在鉆架上設計了限位塊和膠性墊塊，保證鉆井形成的前提下，墊叉準確卡在鉆桿的墊叉扁上，又不發生強烈撞擊。
[0053]鉆架底架和頂架與滑桿之間焊接，為保證三根滑桿之間的平行度，滑桿和鉆架底架和頂架之間連接設計有止口。
[0054]井架旋轉設計，輕拉卡銷組件拉環，然后左或右旋轉井架，到左或右孔位卡銷組件自動卡住，順利打右或左邊地錨，然后提起卡銷組件的拉環，旋轉井架到正常打井孔位，做好正常鉆井準備。此結構設計減少輔助鉆井時間，提高鉆井效率。
[0055]2、底架總成(圖4)可調節設計。底架總成主體為焊接結構，地錨轉軸與底架直接連接，B形銷定位，連接快速。底架上的井口與主體螺紋連接，方便連接、維修及更換。三支腿可調節設計，鎖緊手柄與支腿上端螺紋連接，支腿下端可伸縮調節。轉動鎖緊手柄可以松開、擰緊支腿。松開鎖緊手柄，調節支腿長度，使底架處于水平狀態，然后旋轉鎖緊手柄，擰緊支腿。
[0056]3、動力頭總成連接(圖1)。動力頭連接件與動力頭箱體螺栓連接，動力頭箱體與動力頭框架螺栓連接，方便拆卸及維修。動力頭總成與井架之間的連接通過動力頭連接件與井架滑架用連接銷聯接，B形銷定位，拆卸方便。
[0057]鉆機結構設計簡潔，井架可旋轉設計，減少輔助鉆井時間，提高鉆井效率；底架可調節設計，確保底架水平，井架垂直，提高成孔質量，減少滑井次數，降低鉆井時間。地錨設計增加鉆進穩定性；井架滑架與動力頭總成連接，接觸面大、長，不易發生變形，降低調整鉆具與井口垂直的時間，提高鉆井效率。整機重量輕86.5kg，搬遷方便。
[0058]井架總成的井架底座和井架頂架焊接時，各平面對角線誤差不超過±1.5mm,。井架滑架中自潤滑軸承安裝位置周正；井架底座、井架頂架與滑桿之間焊接(鉸制螺栓連接)時，垂直度誤差不超過0.015_。否則，井架滑架滑動不順暢，影響鉆進。
[0059]井架滑架及動力頭連接件焊接要保證各垂直面之間的垂直度，各平行面之間的平行度。
[0060]本發明如圖1所示，底架總成1、動力頭總成2、井架總成3、卡銷組件5 ;第一轉軸
6、鏈條連接螺栓4及左地錨7、右地錨8，銷軸和定位B型銷9 ;地錨21為左地錨7、右地錨8 ;鏈條座11連接井架總成3 ;地錨轉軸10連接井口 18和地錨21 ;卡銷組件5連接轉套13 ；
[0061]其連接方式為:底架總成的轉軸6與井架總成連接，銷軸12和B型銷9定位，同時，卡銷組件5與井架轉套螺紋連接，卡銷5-1與底架總成的孔位15限位；動力頭總成連接板與井架滑架連接，連接銷和B型銷定位；鏈條連接螺栓4與動力頭總成中的鏈輪及鏈條座連接鏈條，帶動動力頭總成上下運動，實現鉆井。
[0062]本發明結構可以應用到其他復雜山地及類似地層的鉆井設備。[0063]實施例3:如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，
[0064]鉆機結構如圖1所示，底架總成1、動力頭總成2、井架總成3、鏈條連接螺栓4、卡銷組件5、第一轉軸6，左、右地錨起固定作用，銷軸固定井架與底架之間的連接，動力頭由動力頭連接件與井架滑架靠連接銷連接。
[0065]14、15、16為井架旋轉的三個位置；彈簧卡銷5_1、彈簧5_2、轉套蓋5_3和拉環5_4組成卡銷組件。
[0066]連接方式:
[0067]如圖1示，底架總成I與井架總成3的第一轉軸6連接，銷軸限位，底架總成I以轉軸6為軸旋轉；動力頭總成2與井架總成3通過動力頭連接件與井架滑架，用連接銷連接并限位；卡銷組件5 (其中連接為:彈簧5-2套在彈簧銷5-1上，從轉套蓋5-3上孔穿出，上拉環5-4)與轉套螺紋連接，；鏈條連接螺栓4與鏈條座經過動力頭上的鏈輪連接鏈條。
[0068]工作過程:
[0069]①圖1方式整機連接。
[0070]②如圖4底架結構，松開鎖緊手柄19，調節三個支腿20，使三只支腿20保持水平，并與圖1中井架總成3保持垂直，然后擰緊各支腿20上的鎖緊手柄，支腿20與井口 18連接。
[0071]③動力頭總成2由井架滑架25帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿26上下運動實現正常鉆進，如圖3井架總成所示，下端有限位塊23限制行程，上下均有膠性墊塊24，減少碰撞帶來的沖擊力，滑桿26與井架底座22和井架頂架27連接。
[0072]④打地錨21。卡銷組件5處于工作位置15，向上拉拉環5_4，彈簧銷5_1向上提起，彈簧5-2被壓縮，彈簧銷5-1脫離位置15的孔，松開手，旋轉井架總成3到位置14，彈簧銷5-1在彈簧5-2的彈力作用下，自動卡住，動力頭下接頭與地錨上端連接(四方連接)，打左地錨；同樣的操作，旋轉井架總成3到位置16，彈簧銷5-1卡住，打右地錨。之后，旋轉到工作位置15。
[0073]⑤正常鉆進。根據不同鉆桿接口，更換動力頭下接頭，下接頭與鉆桿連接，開始鉆井直到目的井深。
[0074]⑥卸下鉆桿。旋轉井架取出左、右地錨，完成一 口井。
[0075]如上所述，對本發明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種地震勘探輕型鉆機,其特征在于底架總成、動力頭總成、井架總成、卡銷組件；第一轉軸、鏈條連接螺栓及左、右地錨，銷軸和定位B型銷；底架總成的轉軸與井架總成連接，銷軸和B型銷定位，卡銷組件與井架轉套螺紋連接，卡銷與底架總成的孔位限位；動力頭總成連接板與井架滑架連接，連接銷和B型銷定位；鏈條連接螺栓與動力頭總成中的鏈輪及鏈條座連接鏈條，帶動動力頭總成上下運動；銷軸固定井架與底架之間連接，動力頭由動力頭連接件與井架滑架靠連接銷連接；彈簧卡銷、彈簧、轉套蓋和拉環組成卡銷組件；地錨為左地錨、右地錨；鏈條座連接井架總成；地錨轉軸連接井口和地錨；卡銷組件連接轉套。
2.根據權利要求1所述的一種地震勘探輕型鉆機，其特征在于底架總成以轉軸為軸旋轉；動力頭總成與井架總成通過動力頭連接件與井架滑架，用連接銷連接并限位；卡銷組件的連接為:彈簧套在彈簧銷上，從轉套蓋上孔穿出，上拉環與轉套螺紋連接；鏈條連接螺栓與鏈條座經過動力頭上的鏈輪連接鏈條；鎖緊手柄調節鎖緊三個支腿，支腿與井口連接；動力頭總成由井架滑架帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿上下運動；下端有限位塊限制行程，上下均有膠性墊塊；滑桿與井架底座和井架頂架連接；地錨與井口連接。
3.—種地震勘探工藝方法，其特征在于含有以下步驟； 步驟①、整機連接； 步驟②、松開鎖緊手柄，調節三個支腿，使三只支腿保持水平，并與圖中井架總成保持垂直，然后擰緊各支腿上的鎖緊手柄，支腿與井口連接；第二轉軸； 步驟③、動力頭總成由井架滑架帶動，通過鏈條傳動，沿滑桿上下運動實現正常鉆進，如圖井架總成所示，下端有限位塊限制行程，上下均有膠性墊塊，減少碰撞帶來的沖擊力，滑桿與井架底座和井架頂架連接； 步驟④、打地錨；卡銷組件處于工作位置，向上拉拉環，彈簧銷向上提起，彈簧被壓縮，彈簧銷脫離位置的孔，松開手，旋轉井架總成到位置，彈簧銷在彈簧的彈力作用下，自動卡住，動力頭下接頭與地錨上端連接(四方連接)，打左地錨；同樣的操作，旋轉井架總成到位置，彈簧銷卡住，打右地錨；之后，旋轉到工作位置； 步驟⑤、正常鉆進；根據不同鉆桿接口，更換動力頭下接頭，下接頭與鉆桿連接，開始鉆井直到目的井深； 步驟⑥、卸下鉆桿；旋轉井架取出左、右地錨，完成一 口井。
【文檔編號】E21B15/00GK103993839SQ201410230447
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】楊鳳申, 劉坤, 王艷明, 賀子延, 胡博 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司