一种地表浅层打井机、打井系统的制作方法

本发明属于勘探技术领域，尤其涉及一种地表浅层打井机、打井系统。

背景技术：

现有技术主要有大小两类打(钻)井机，一类是：大型钻井机，用于石油天燃气、深层地质勘察、大型建筑基础工程打桩，此类钻井机按用途有各种专用机型，一般钻井机技术含量高、作业效率高、机械化程度高、适应各种复杂地质条件，但结构复杂、体积大、重量重、价格昂贵、操作复杂、须专业技术人员持证才能上岗操作，不适用地表浅层特别是城乡用户家庭打井作业。另一类是小型打井机，常用于城乡用户家庭打水井和小型建筑基础工程打桩，一般深度100米，该机结构简单、重量轻，有一定的便捷性。但由于钻井过程中通常会遇到的硬度较大的岩石层，钻头遇到的阻力也就增大，当阻力大于电机的转动力矩时，而向下的钻进压力也是固定不变的，此时就会出现电机停转卡死现象，及其容易烧毁电机，常不能适应较复杂的地质条件、打井深度常不能满足要求。

综上所述，现有技术中存在以下问题：

现有的打井装置自动化程度低，打井过程中，打井人员容易对钻进的反馈信息调整不及时或者对调整步骤繁琐感到疲惫；钻杆的转动力矩是固定的，钻杆的向下的钻进压力也是固定的，遇到硬质岩层会卡钻，此时如果不及时调整打井机的工作状态，通常会烧毁动力电机，或者向下施加钻力的液压装置会爆缸。

解决上述技术问题的难度在于：

在钻进过程中，如何才能做到不关闭动力电机，不调整钻头重置位置，不用关闭液压装置，在面临相同的岩层状况时不卡钻，不烧电机。

解决上述技术问题的意义在于：

简化作业过程，保证了持续钻进的效率。遇到岩石层不再会出现卡钻烧电机，不会损毁钻力加压装置，整个钻井过程智能化程度提升。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种地表浅层打井机。

本发明是这样实现的，地表浅层打井机设置有控制面板，所述控制面板的下端固定安装有压力步进电机；所述压力步进电机的输出轴通过压力钢绳连接弹簧组，所述弹簧组上嵌装有压力传感器；

所述压力钢绳缠绕在压力滑轮上，所述压力滑轮上嵌装有转速传感器，所述压力滑轮的下端还安装有摄像头，所述转速传感器和摄像头连接无线传输器。

进一步，所述控制面板安装在主机控制箱上，所述主机控制箱固定安装在底座架上；所述主机控制箱的右侧固定安装有升降卷扬机，所述升降卷扬机的输出端连接升降钢绳，所述升降钢绳上端缠绕有升降滑轮，所述升降钢绳上焊接有升降轴承和折叠锁紧装置。

进一步，所述底座架的中部焊接安装有竖架，所述竖架的上端焊接有固定臂，所述固定臂的底部焊接在底座架的前端，所述底座架的内部嵌装有底座配重臂。

进一步，所述竖架的右侧固定安装有直流电机，直流电机上安装有变速箱，所述直流电机的输出端齿接钻杆，所述钻杆的下端齿接钻头，所述钻杆还连通进水泵；底座架的中部设置有与钻头相匹配的钻杆拆装装置

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述地表浅层打井机的打井系统。

本发明的优点及积极效果为：

便携性好，便于组装和拆卸，监控更加及时，安全可靠。在钻进过程中，遇到硬度较大的岩石层，不会卡钻或者无法钻进。为解决不卡钻，不烧电机的问题，采取关闭动力电机，关闭液压装置，用卷扬机提升松开钻头与岩层的接触点，然后再控制卷扬机放下钻头，控制液压装置向下加力，开启动力电机继续钻进，如果还卡钻，需要不断重复关以上步骤，费时费力还易爆缸烧机。

附图说明

图1是本发明实施例提供的地表浅层打井机系统图；

图中：1、升降滑轮；2、升降钢绳；3、升降轴承；4、固定臂；5、折叠锁紧装置；6、竖架；7、控制面板；8、主机控制箱；9、底座架；10、压力步进电机；11、升降卷扬机；12、钻杆拆装装置；13、底座配重臂；14、弹簧组；15、压力传感器；16、压力钢绳；17、钻头；18、钻杆；19、进水泵；20、变速箱；21、直流电机；22、转速传感器；23、压力滑轮；24、无线传输器；25、摄像头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

一种地表浅层打井机系统包括：钻杆动力驱动模块、钻杆压力驱动模块、升降卷扬模块、钻杆模块、机架模块、监视控制模块；机架模块稳定打井机，钻杆模块负责钻探，升降卷扬模块负责控制钻杆模块，钻杆动力驱动模块、钻杆压力驱动模块为钻杆模块和升降卷扬模块提供动力，监视控制模块负责接受各传感器信息，进行数据融合与分析，将监视结果显示在控制面板7上。

施加钻进压力的装置其包括压力步进电机10、弹簧组14、压力传感器15、压力钢绳16。该装置中还包括有安装在直流电机顶部的承受压力的支撑架、滑轮组。

转速传感器22用于监视钻杆的转速

摄像头25用于监控打井时钻头和进口的实时情况。

控制面板7装有控制程序，接收转速传感器22传回的钻杆转速，接收压力传感器15回传的压力；当钻杆低于预设最低转速时，控制程序自动控制压力递减至最小预设值，当钻杆恢复预设最高转速时，控制程序自动控制压力递增至最大预设值。

24无线传输器24通过4G、5G、wifi等数据传输方式，将摄像头监控画面同步到手机终端，可远程观测钻进状况；同时远程操作控制面板，操作设定钻杆转速和钻进的压力值。

所述钻杆动力驱动模块包括：直流电机21、变速箱20、进水泵19、转速传感器22。

所述直流电机21为变速箱20和进水泵19提供电源。

所述直流电机21、变速箱20、进水泵19、摄像头25依次通过导线相连。

所述转速传感器22固定在直流电机转动轴上，测量直流电机转速，将转速数据实时传输至主机控制箱8。

所述钻杆压力驱动模块包括：压力步进电机10、压力滑轮23、压力钢绳16、压力传感器15、弹簧组14。

所述压力步进电机10、压力滑轮23、弹簧组14通过压力钢绳16连接。

所述压力传感器15与弹簧组14紧密连接，测量弹簧的压力或张力。

所述压力步进电机10由控制面板7进行步进式控制。

所述升降卷扬模块包括：升降卷扬机11、升降滑轮1、升降钢绳2、升降轴承3。

所述升降卷扬机11、升降滑轮1、升降轴承3通过升降钢绳2连接。

所述钻杆模块包括：钻杆18、钻头17、钻杆拆装装置12。

所述钻杆18、钻头17通过钻杆拆装装置12连接。

所述机架模块包括：底座架9、底座配重臂13、竖架6、折叠锁紧装置5、固定臂4。

所述底座架9、底座配重臂13通过钻杆拆装装置12连接固定。

所述竖架6与底座架9通过固定臂4连接。

所述折叠锁紧装置5用于筋骨两段竖架6。

所述监视控制模块包括：控制面板7、主机控制箱8、无线传输器24。

所述控制面板7、主机控制箱8通过HDMI连接。

工作原理部分：

在钻进过程中，当穿过土层，遇到坚硬的岩层时，此时钻进阻力变大；

情况1：钻杆转动力矩不变，转速不变，阻力向上，在钻杆压力不变的情况下，钻杆压力系统中的弹簧组将会瞬间拉伸再收紧，使钻头保持一种反复回弹冲击的模式，避免了卡钻，并且连续的冲击也会加快对岩层的钻进速度。

情况2：当向上阻力小于向下的钻杆压力，并且向上阻力无法触动弹簧组伸缩时，钻头转速会迅速减慢至卡钻，在转速减慢过程中，通过转速传感器反馈的转速迅速减少信息传至主控面板，控制程序将自动发出指令使步进电机反转以此减小钻杆压力，使钻头继续保持有转速，直至触发弹簧组伸缩，让钻头形成反复回弹冲击模式，此时控制程序将根据接收到弹簧组压力传感器的回传的数据，根据控制程序自动发出指令使步进电机正转重新对钻杆进行逐步加压至额定值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。