一种履带式煤层气钻机及其操作方法与流程

本发明属于石油钻采设备，具体是一种履带式煤层气钻机及其操作方法。

背景技术：

1、进入21世纪以来，非常规能源因其巨大的经济价值和资源潜力在全球各国受到了重视。煤层气(cbm)因其高热值、洁净无烟尘、安全、广阔的开发前景等优点迅速成为炙手可热的非常规能源之一。我国作为煤炭资源大国，煤层气资源储量位列世界第三位，但我国煤层气开采近年来开始兴起，主要设备采用了石油钻机和水井钻机相结合的方式，石油钻机一般是2000米以上的大型钻机，结构复杂，搬迁困难，采购费用高，运营维修成本高，不适合煤层气开采，水井钻机又过于简单，工程钻机配置比较低端，能力小，效率低，搬迁造价高，安全措施不够，无法开采水平井、分支井等，也不适合开采煤层气。

2、国外煤层气钻井施工中，空气钻进技术是常采用的施工工艺。以美国为例，超过90％的煤层气开采都采用空气钻进技术或泡沫钻进技术，进行现场施工，效果十分显著。在设备配置上采用小型车装式钻机和普通石油钻机，配套空气潜孔锤和空压机等设备使用。国内煤层气钻井施工中，钻机的使用鱼龙混杂，多使用一些低端钻机，且没用考虑煤层气钻井施工中安全因素，容易造成井场安全事故。部分设备生产厂家为适应煤层气勘探开发的需要研制了一些新产品，主要也是仿造和改型现有的石油钻机。国内普遍采用水源钻机和石油钻机用于煤层气开采，装机功率小、开采效率低、运行组装不便、严重制约开采效益。虽然近些年国家给予重视并大力开发煤层气资源，但煤层气钻机的规模化、系列化生产能力仍旧欠缺，暂时无法满足国内市场需求。而目前顶驱钻机多采用车载方式，越野能力差，在我国幅员辽阔的国土上施工，受自然条件的限制，许多地方坑洼不平，坡度大，尤其在雨季、泥泞的条件下很难进入现场施工、运输危险增加。

3、进行钻探作业时，因为钻机要架在钻井之上，但钻井的井口安全器过高，会导致钻机难以就位，从而导致工期延长。而且在钻机工作时，桅杆的不稳定会导致钻探无法达到预期效果。

4、因此，如何提供一种既能提高煤层气开采效率又能提高桅杆运动的稳定性的钻机更为重要。

技术实现思路

1、本发明基于现有技术中存在的问题，提出了一种履带式煤层气钻机，包括钻机平台、设置在所述钻机平台上的动力系统和设置在钻机平台底部用于行走的履带总成，还包括：

2、设置在所述钻机平台上用于调节桅杆体高度或俯仰角的三角架；

3、设置在所述三角架上用于支撑钻杆的桅杆体；

4、和设置在所述桅杆体上部用于安装钻杆的动力头总成。

5、在上述方案的基础上，所述三角架包括：

6、设置在所述履带总成上的底座；

7、设置在所述底座上的主支撑和副支撑；

8、设置在所述主支撑和副支撑上的三角体；

9、设置在所述底座和三角体之间的用于调节三角体高度的起升油缸；

10、设置在所述桅杆体上的托架；

11、设置在所述三角体和托架之间用于调节托架角度的调角油缸；

12、和设置在所述托架上用于控制桅杆体升降的滑移油缸。

13、在上述方案的基础上，还包括：在所述托架上设置用于滑动设置桅杆体的滑道板和压板；

14、通过压板和螺栓将桅杆体安装在托架上以使桅杆体在托架上水平滑移。

15、在上述方案的基础上，所述桅杆体包括：

16、设置在所述托架上用于安装夹持卸扣器的下桅杆总成；

17、设置在所述下桅杆总成内部并相对于下桅杆总成轴向运动的上桅杆总成；

18、设置在所述上桅杆总成顶部的额头；

19、和设置在所述额头上的工具吊车。

20、在上述方案的基础上，还包括：设置在所述下桅杆总成内部用于滑动连接上桅杆总成的滚轮；

21、用于带动所述动力头总成移动的链条；

22、和用于驱动链条移动的推拉油缸。

23、在上述方案的基础上，所述动力头总成包括：

24、动力头箱体；

25、设置在动力头箱体内与所述链条连接的链条接头板；

26、设置在所述链条接头板上用于与上桅杆总成滑动连接的动力头底座；

27、设置在所述动力头底座上的动力头；

28、和通过耳板设置在所述动力头箱体外侧的用于驱动所述动力头倾斜的倾角油缸。

29、在上述方案的基础上，所述钻机平台包括设置在履带总成上用于增加结构刚性的斜拉筋和斜撑、用于固定的支撑板和支撑管、和用于支撑桅杆体的桅杆支架。

30、具体的，所述的履带式煤层气钻机用于煤层气开采。

31、在上述方案的基础上，还包括：设置在桅杆体下部用于卸除钻杆的夹持卸扣器。

32、一种履带式煤层气钻机的操作方法，使用所述的煤层气钻机，所述操作方法的具体步骤，包括：

33、通过控制起升油缸，带动三角体和副支将桅杆体向上调整到适当的位置；控制调角油缸，带动主支撑和托架将桅杆体从水平状态调整为竖直工作状态；

34、通过控制滑移油缸控制下桅杆总成上下移动从而使所述桅杆体上下滑移；

35、通过推拉油缸驱动上桅杆总成向上移动；

36、通过链条带动动力头总成向上移动；

37、通过倾角油缸驱动所述动力头倾斜，启动卷扬机通过钢丝绳提升钻杆，启动动力头来安装钻杆，提升动力头总成使钻杆提升到合适位置后驱动倾角油缸恢复动力头水平，进行掘进；

38、卸除钻杆时，通过夹持卸扣器夹紧钻杆驱动动力头反转以卸除钻杆。

39、与现有的技术的装置相比，本发明装置可以满足多种施工工艺钻进方式；同时，采用下桅杆总成和上桅杆总成相配合，灵活带动桅杆进行俯仰运动；而采用三角架，增加了钻机的支撑位高度，强化了桅杆的稳定性，同时又为井口留出了足够的提升行程，为安装井口安全器具腾出了足够的空间。除此之外，使用本实施例的煤层气钻机，考虑复杂地理环境，主机采用履带自行行走方式，接地比压低、附着力强、能够安全轻松的进入现场，为工程顺利施工提供时间保证，同时又节省了修路的成本；钻机的操作可采用远程遥控操作方式；主机可根据用户要求配置随机吊车，用于现场吊装钻杆、钻头等辅助工作、减轻了操作者的劳动强度，方便现场施工。

技术特征：

1.一种履带式煤层气钻机，包括钻机平台(1)、设置在所述钻机平台(1)上的动力系统(2)和设置在钻机平台(1)底部用于行走的履带总成(3)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，所述三角架(4)包括：

3.根据权利要求2所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，还包括：在所述托架(4-6)上设置用于滑动设置桅杆体(5)的滑道板(4-9)和压板(4-10)；

4.根据权利要求2所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，所述桅杆体(5)包括：

5.根据权利要求4所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，还包括：设置在所述下桅杆总成(5-1)内部用于滑动连接上桅杆总成(5-2)的滚轮(5-11)；

6.根据权利要求5所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，所述动力头总成(6)包括：

7.根据权利要求1所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，所述夹持卸扣器(7)包括：

8.根据权利要求1所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，所述钻机平台(1)包括设置在履带总成上用于增加结构刚性的斜拉筋(1-1)和斜撑(1-4)、用于固定的支撑板(1-2)和支撑管(1-3)、和用于支撑桅杆体(5)的桅杆支架(1-5)。

9.根据权利要求1所述的履带式煤层气钻机，其特征在于，还包括：设置在桅杆体(5)下部用于卸除钻杆的夹持卸扣器(7)。

10.一种履带式煤层气钻机的操作方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的煤层气钻机，所述操作方法的具体步骤，包括：

技术总结
本发明涉及石油钻采设备技术研究领域，具体涉及一种履带式煤层气钻机及其操作方法，包括钻机平台、设置在钻机平台上的动力系统和设置在钻机平台底部用于行走的履带总成，还包括：设置在钻机平台上用于调节桅杆体高度/俯仰角的三角架、设置在三角架上用于支撑钻杆的桅杆体和设置在桅杆体上部用于安装钻杆的动力头总成。与现有的技术相比，本发明可以满足多种施工工艺钻进方式；同时，采用下桅杆总成和上桅杆总成相配合，灵活带动桅杆体进行俯仰运动；而采用三角架，增加了钻机的支撑位高度，强化了桅杆的稳定性，同时又为井口留出了足够的提升行程，为安装井口安全器具腾出了足够的空间。

技术研发人员：尚小辉,王卿源,王锐,尚丽,许可贵,王健,王格成,马晨
受保护的技术使用者：陕西太合智能钻探有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15