一种用于地下煤层气钻井装置及其使用方法与流程

本发明涉及钻井工具的，特别是涉及一种用于地下煤层气钻井装置及其使用方法。

背景技术：

1、煤矿区煤层气(瓦斯)开发对保障井下安全生产、增加清洁能源供应、促进节能减排、减少温室气体排放具有重要意义，煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽采。

2、申请号为201610700833.8的一种适用于地面煤层气钻井施工的车载钻机及施工方法，包括：底盘，动力单元和给进装置；其中，动力单元和给进装置沿底盘中心轴线布置；所述底盘的四周分别设置前支腿和后支腿；所述动力单元设置于底盘中间的内凹部位；所述给进装置上设置有可沿纵向滑动的拖板；所述拖板通过俯仰油缸与底盘连接；所述给进装置上设置动力头，但是该装置在使用时，钻探遇到坚硬岩层时，钻头摩擦热量升高，容易使设备发生损坏。

3、地底的情况复杂多样，在钻头遇到岩层时，其钻探速度会下降，并且容易发生震动，以及钻头摩擦产生的热量会更多，并且钻杆易附着钻井液，进而导致钻杆锈蚀，同时，钻杆进行拆卸过程中，钻杆表面粘附的泥浆容易使夹具打滑，从而钻杆的拆卸容易发生事故。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种用于地下煤层气钻井装置及其使用方法。

2、本发明的一种用于地下煤层气钻井装置，包括钻井平台，所述钻井平台上设置有钻井组件，所述钻井组件包括竖直轨道，所述竖直轨道上设置有升降组件，所述竖直轨道下端设置有夹持组件，所述升降组件下端设置有钻探组件；

3、所述夹持组件包括第一夹持壳和第二夹持壳，所述第一夹持壳内滑动设置有横向滑块，所述横向滑块侧端设置有圆盘，所述圆盘侧端转动设置有安装盘，所述安装盘远离圆盘的一侧设置有滚轮，所述滚轮表面设置有压力传感器，所述滚轮内还设置有水平传感器和角度传感器，所述第二夹持壳内设置有驱动缸，所述驱动缸的输出端设置有夹持环，所述夹持环远离驱动缸的一侧设置有喷口，所述夹持环上设置有第一连通管与第二连通管；

4、所述钻探组件包括喷管。

5、本发明设置滚轮、压力传感器、水平传感器和角度传感器，通过压力传感器的辅助可以间接对钻杆进行探伤，通过水平传感器和角度传感器的辅助可以精确得出设备的钻探深度，以及钻探过程中，钻头遇到坚硬岩层时，使更多的钻井液作用在钻头处进行降温和辅助钻探，以及通过夹持环的辅助降低钻杆的抖动，并且钻杆下降速度超过阈值时，通过夹持环对钻杆的夹持减缓钻杆的下降速度，减少钻头钻探时的意外发生，而在钻杆拆卸时，通过夹持环的刮除和喷口喷出的钻井液配合对钻杆表面进行清理，使后续钻杆拆卸时，夹持环对钻杆的夹持更加稳定。

6、优选地，所述升降组件包括升降滑块，所述升降滑块设置于竖直轨道上，所述升降滑块侧端设置有安装架，所述安装架上设置有限位滑轨，所述限位滑轨上滑动设置有限位滑块，所述安装架上设置有液压缸，所述液压缸的输出端与限位滑块连接，所述限位滑块侧端设置有钻探电机，所述钻探电机的输出端设置有连接器，所述钻探组件设置于连接器下端。

7、优选地，所述钻井组件还包括线缆架，所述线缆架设置于竖直轨道侧端，所述竖直轨道顶端设置有支撑架，所述支撑架上设置有转向轮，所述线缆架下端设置于升降组件顶端，所述竖直轨道设置于钻井平台上端，所述竖直轨道与钻井平台之间还设置有稳定板。

8、优选地，所述钻井平台顶端设置有卷扬机，所述卷扬机上缠绕设置有钢索，所述钢索通过转向轮进行转向，所述钢索一端设置于升降组件上，所述钢索另一端设置于卷扬机的卷轮上。

9、优选地，所述钻探组件还包括钻杆，所述钻杆顶端设置有进行连接的连接头，所述钻杆下端设置有钻头，所述钻头下端转动设置有钻盘，所述钻盘外侧设置有凸块，所述钻盘设置有三个，所述喷管设置于钻头上，所述喷管位于两个所述钻盘之间，所述喷管对准钻盘，所述第二连通管与喷管连通。

10、优选地，所述钻井平台下端设置有脚架，所述钻井平台上还设置有扶梯，所述钻井平台顶端还设置有休息室，所述休息室与钻井平台上均设置有照明灯。

11、优选地，所述夹持组件还包括连接架，所述连接架设置于竖直轨道下端，所述第一夹持壳转动设置于连接架上，所述第二夹持壳也设置于连接架上，所述第二夹持壳设置于第一夹持壳下端，所述第一夹持壳上转动设置有连接轴，所述连接架两侧均设置有第一阻尼缸，所述连接轴穿过第一阻尼缸的输出端，所述横向滑块与第一夹持壳之间设置有第二阻尼缸。

12、优选地，所述夹持环内设置有空腔，所述喷口与空腔连通，所述夹持环内侧下端设置有斜面，所述第一连通管与第二连通管均与空腔连通，所述第一连通管与钻井液增压泵连通，所述第一夹持壳和第二夹持壳中心位置设置有弧形槽。

13、一种用于地下煤层气钻井装置的使用方法，包括如下步骤：

14、步骤一、首先，对钻井平台进行搭建，钻井平台搭建完成后，将钻井组件组装在钻井平台顶端，并且对卷扬机进行安装，使卷扬机的钢索末端固定在升降组件上；

15、步骤二、启动卷扬机，使升降组件下降，同时启动钻井组件，使钻探组件向下钻探；

16、步骤三、在钻探组件钻探的过程中，喷口喷出的钻井液对钻杆进行清理，喷管喷出的钻井液对钻头进行降温和辅助钻探，夹持环用于减少钻杆的抖动；

17、步骤四、钻探完成后，通过夹持组件与升降组件的配合对钻探组件进行拆卸。

18、优选地，步骤一中卷扬机的钢索需要先经过转向轮再固定在升降组件上。

19、与现有技术相比本发明的有益效果为：

20、1、本发明设置夹持组件和升降组件，在对钻杆进行装配时，通过升降组件的辅助将平躺在钻井平台上的钻杆进行吊起并对准夹持组件夹持的钻杆，便于对钻杆进行添加，在对钻杆进行拆卸时，通过升降组件的辅助将钻杆吊起，并且通过夹持组件的辅助对下端的钻杆进行夹持，从而便于对最上端的钻杆进行拆卸，提高了设备使用的便捷性。

21、2、本发明设置夹持组件，通过夹持组件中的压力传感器可以对钻杆表面进行检测，减少因钻杆损坏而引起的钻探事故，通过夹持组件中角度传感器和水平传感器的配合精确得出设备的钻探深度，并且通过夹持组件中夹持环的辅助对钻杆更换时进行夹紧，以及通过夹持环的辅助减少钻杆钻探时的抖动，提高了设备使用的稳定性。

22、3、本发明设置滚轮、压力传感器、水平传感器和角度传感器，通过压力传感器的辅助可以间接对钻杆进行探伤，通过水平传感器和角度传感器的辅助可以精确得出设备的钻探深度，以及钻探过程中，钻头遇到坚硬岩层时，使更多的钻井液作用在钻头处进行降温和辅助钻探，以及通过夹持环的辅助降低钻杆的抖动，并且钻杆下降速度超过阈值时，通过夹持环对钻杆的夹持减缓钻杆的下降速度，减少钻头钻探时的意外发生，而在钻杆拆卸时，通过夹持环的刮除和喷口喷出的钻井液配合对钻杆表面进行清理，使后续钻杆拆卸时，夹持环对钻杆的夹持更加稳定。

技术特征：

1.一种用于地下煤层气钻井装置，包括钻井平台（1），所述钻井平台（1）上设置有钻井组件（2），其特征在于，所述钻井组件（2）包括竖直轨道（201），所述竖直轨道（201）上设置有升降组件（4），所述竖直轨道（201）下端设置有夹持组件（3），所述升降组件（4）下端设置有钻探组件（5）；

2.如权利要求1所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述升降组件（4）包括升降滑块（401），所述升降滑块（401）设置于竖直轨道（201）上，所述升降滑块（401）侧端设置有安装架（402），所述安装架（402）上设置有限位滑轨（403），所述限位滑轨（403）上滑动设置有限位滑块（404），所述安装架（402）上设置有液压缸（405），所述液压缸（405）的输出端与限位滑块（404）连接，所述限位滑块（404）侧端设置有钻探电机（406），所述钻探电机（406）的输出端设置有连接器（407），所述钻探组件（5）设置于连接器（407）下端。

3.如权利要求1所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述钻井组件（2）还包括线缆架（202），所述线缆架（202）设置于竖直轨道（201）侧端，所述竖直轨道（201）顶端设置有支撑架（203），所述支撑架（203）上设置有转向轮（204），所述线缆架（202）下端设置于升降组件（4）顶端，所述竖直轨道（201）设置于钻井平台（1）上端，所述竖直轨道（201）与钻井平台（1）之间还设置有稳定板（205）。

4.如权利要求3所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述钻井平台（1）顶端设置有卷扬机（6），所述卷扬机（6）上缠绕设置有钢索，所述钢索通过转向轮（204）进行转向，所述钢索一端设置于升降组件（4）上，所述钢索另一端设置于卷扬机（6）的卷轮上。

5.如权利要求4所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述钻探组件（5）还包括钻杆（502），所述钻杆（502）顶端设置有进行连接的连接头，所述钻杆（502）下端设置有钻头（503），所述钻头（503）下端转动设置有钻盘（504），所述钻盘（504）外侧设置有凸块（505），所述钻盘（504）设置有三个，所述喷管（501）设置于钻头（503）上，所述喷管（501）位于两个所述钻盘（504）之间，所述喷管（501）对准钻盘（504），所述第二连通管（311）与喷管（501）连通。

6.如权利要求1所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述钻井平台（1）下端设置有脚架（7），所述钻井平台（1）上还设置有扶梯（8），所述钻井平台（1）顶端还设置有休息室（9），所述休息室（9）与钻井平台（1）上均设置有照明灯（10）。

7.如权利要求1所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述夹持组件（3）还包括连接架（312），所述连接架（312）设置于竖直轨道（201）下端，所述第一夹持壳（301）转动设置于连接架（312）上，所述第二夹持壳（302）也设置于连接架（312）上，所述第二夹持壳（302）设置于第一夹持壳（301）下端，所述第一夹持壳（301）上转动设置有连接轴（313），所述连接架（312）两侧均设置有第一阻尼缸（314），所述连接轴（313）穿过第一阻尼缸（314）的输出端，所述横向滑块（303）与第一夹持壳（301）之间设置有第二阻尼缸（315）。

8.如权利要求1所述的用于地下煤层气钻井装置，其特征在于，所述夹持环（308）上设置有第一连通管（310）与第二连通管（311），所述夹持环（308）内设置有空腔，所述喷口（309）与空腔连通，所述夹持环（308）内侧下端设置有斜面，所述第一连通管（310）与第二连通管（311）均与空腔连通，所述第一连通管（310）与钻井液增压泵连通，所述第一夹持壳（301）和第二夹持壳（302）中心位置设置有弧形槽。

9.一种如权利要求5所述的用于地下煤层气钻井装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的用于地下煤层气钻井装置的使用方法，其特征在于，步骤一中卷扬机（6）的钢索需要先经过转向轮（204）再固定在升降组件（4）上。

技术总结本发明涉及钻井工具的技术领域，特别是涉及一种用于地下煤层气钻井装置及其使用方法，其钻井装置包括钻井平台，所述钻井平台上设置有钻井组件，所述钻井组件包括竖直轨道，所述竖直轨道上设置有升降组件，所述竖直轨道下端设置有夹持组件，所述升降组件下端设置有钻探组件。通过设置压力传感器可以间接对钻杆进行检测；通过设置水平传感器和角度传感器可以精确得出设备的钻探深度，以及钻探过程中，钻头遇到坚硬岩层时，使更多的钻井液作用在钻头处进行降温和辅助钻探；通过设置夹持环降低钻杆的抖动，及钻杆下降超速时减缓钻杆的下降速度。技术研发人员：李国红,孟红伟,禹志加,苗灿民,刘正颐,刘海林,路宏亮,习通,候振环,尚涯冰,刘鹏,张毓蓉,刘琪,段雅慧,陈丽丽,秦志强,王怀受保护的技术使用者：河南省豫西煤田地质勘察有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20