一种可用于大尺寸井眼钻井设备及其使用方法与流程

本发明涉及钻井机设备，具体是一种可用于大尺寸井眼钻井设备及其使用方法。

背景技术：

1、煤层气是与煤伴生、共生的气体资源，指储存在煤层中的烃类气体，以甲烷为主要成分，属于非常规天然气。煤层气以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出。在地面钻井开采中当煤层气井完钻后，需要下入三开套管，而为了保证套管的正常下入，又需要对套管加压。

2、在申请号为cn202223488501.8的中国专利公开了一种煤层气开采钻井用辅助加压装置，上述发明提供的技术方案通过固定转盘面、连接轴、活动转盘面、导块、连接框、插杆与套块的配合设置，可极大的方便将活动转盘面与固定转盘面套在套管上，不需要再从套管的端部套入，使得前期的准备工作更加的便利，省时省力，有利于下管工作的进行；通过储油箱、电动伸缩杆、连接杆、密封堵块、涂抹板、通孔与流道的配合设置，润滑油通过流道均匀的涂抹在向下移动的套管上，有了润滑油的润滑可有效防止套管与活动转盘面以及固定转盘面之间发生磨损，保证相关部件的使用寿命，同时也可对套管的下井起到润滑作用，使得套管的下井工作更加顺利。

3、申请号为cn202311505136.3的中国专利公开了一种石油开采用钻井设备，本发明通过螺旋输送板在对淤泥进行输送的过程中，淤泥内所含有的水分经滤水孔渗入转轴内，通过第一水泵将转轴内聚集的水分抽出并输送至蓄水筒内，矿物质检测仪对水中所含的矿物质进行检测，当蓄水筒内水中所含有的矿物质出现异常时，矿物质检测仪将数据传输给警报器，警报器发出警报并对控制器发出指令，控制器控制控制阀开启，而经蓄水筒渗出的水经样品收集管道流入至样品采集瓶内，实现了对异常矿物质水的采集，便于科研人员的研究。蓄水筒内渗出的水通过隔板流淌至收集箱的底部进行收集，而收集箱内过多的水经排水管道流出，防止收集箱内的水位高于隔板的高度而影响样品收集管道对样品的采集，同时能够避免收集箱内水分过多而影响转轴内水分的泵出，便于对钻孔内地下水的排出与收集，减少了淤泥内所含的水分，便于淤泥的运出，便于对收集的水资源进行回收利用，减少了水资源的浪费；但是在实际应用中仍存在以下问题，具体的：

4、1、在对钻杆进行连接的过程，需要操作人员逐级进行人工固定，拆装不方便，同时浪费了大量时间；

5、2、在对钻杆拆卸过程，需要通过起吊设备对下部分未拆卸的钻杆进行起吊，避免下侧的钻杆脱落至钻井内部，操作过程需要人工对钻杆进行夹持，危险系数高，同时效率低下；

6、3、在钻井过程会出现泥浆排出井体，泥浆四处流动影响周边环境，同时泥浆在收集转运过程，含水量过高，会出现重量过高、以及转运过程不便于运输的问题。

7、因此，本发明提供一种可用于大尺寸井眼钻井设备及其使用方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种可用于大尺寸井眼钻井设备及其使用方法，有效的解决了在钻井过程实现钻杆的快速拆装，以及自动实现对钻杆的有效夹持，避免钻杆滑落以及对钻井过程出现的泥浆进行预脱水处理以及进行收纳的问题。

2、本发明包括钻井机架，至于地面上的底板架，所述的钻井机架内部上下滑动连接有钻杆驱动结构，所述的钻杆驱动结构包括和所述的钻井机架上下滑动连接的升降架，所述的升降架上端固定连接有驱动电机，所述的升降架下端转动连接有驱动轴杆，所述的驱动轴杆和所述的驱动电机相连；

3、所述的驱动轴杆下端通过螺栓连接有一级转杆，所述的一级转杆下端同轴连接有若干首尾相连的连接钻杆，最下端所述的连接钻杆下端同轴连接有钻头杆，所述的钻头杆下端同轴连接有钻头，所述的钻头外缘直径大于所述的钻头杆的外圆直径；

4、所述的连接钻杆上端开设有两个对称分布的限位弧形槽，所述的连接钻杆下端固定连接有弧形限位块，所述的弧形限位块和所述的限位弧形槽相配合，不同的所述的连接钻杆通过所述的弧形限位块和限位弧形槽的配合实现同步转动，所述的连接钻杆内壁开设有两个对称分布的限位槽，所述的限位槽和所述的限位弧形槽相连通，所述的限位槽内部沿所述的连接钻杆径向滑动连接的限位楔形块，所述的限位楔形块靠近所述的连接钻杆轴心一端转动连接有两个上下对称分布的转动曲柄，上下同侧的两个所述的转动曲柄靠近所述的连接钻杆轴心一端均铰接有升降托架；

5、所述的连接钻杆上侧内部固定连接有连接筒，所述的连接筒上下端固定连通有和所述的连接钻杆同轴的升降筒，两个所述的升降筒对称分布，所述的升降托架均和对应的升降筒同轴滑动连接，所述的升降托架和对应的两个铰接的转动曲柄铰接一端转动连接，所述的连接筒内部同轴滑动连接有两个对称分布的滑动活塞杆，所述的滑动活塞杆通过弹簧和所述的连接钻杆相连，所述的滑动活塞杆和外界驱动结构相连。

6、优选的，所述的连接钻杆上开设有正投影在所述的连接筒上的两个对称分布的弧形槽，所述的滑动活塞杆远离所述的连接钻杆一端置于所述的弧形槽，所述的弧形槽内部滑动连接有弧形限位板，所述的弧形限位板和所述的滑动活塞杆固定连接，所述的弧形限位板和所述的弧形槽通过弹簧相连；

7、所述的钻井机架下端和所述的底板架上端的均固定连接有套设在所述的连接钻杆外围的钻杆夹持结构，所述的钻杆夹持结构包括储液筒，所述的储液筒内壁固定连通有若干等圆周分布的伸缩筒，所述的伸缩筒内部同轴滑动连接有按压活塞杆，所述的按压活塞杆和所述的连接钻杆外壁接触连接，所述的储液筒上均固定连接有进液管，所述的进液管和连接在所述的钻井机架固定连接的供压装置之间连接有电磁控制阀。

8、优选的，所述的连接钻杆下端固定连接有控制圆环，所述的储液筒内部固定连接有若干等圆周分布的滑动套，所述的滑动套内部滑动连接有滑动限位条，所述的滑动限位条和所述的滑动套通过弹簧相连，所述的滑动限位条和所述的控制圆环接触连接，所述的滑动限位条靠近所述的控制圆环一侧固定连接有压力传感器，所述的压力传感器和所述的电磁控制阀相连。

9、优选的，所述的底板架和下端所述的储液箱之间连接有排料箱，所述的排料箱上固定连通有排料管，所述的排料管另一端固定连通有储料箱，所述的排料管内部同轴转动连接有螺旋输送桨，所述的螺旋输送桨的两端分别置于所述的排料箱和储料箱内，所述的螺旋输送桨和连接在所述的储料箱上的排料驱动装置相连。

10、优选的，所述的一级转杆、连接钻杆轴心均开设有通液道，所述的钻头上开设有若干排液孔；

11、所述的一级转杆上同轴固定连通有环形进液盒，所述的环形进液盒和置于地面上的储液箱相连，所述的储液箱内部连接有供水泵，所述的供水泵外接电源。

12、优选的，所述的排料管上开设有若干过滤孔，所述的排料管外围套设有集液管，所述的集液管下端固定连通有导流管，所述的导流管下端面呈倾斜状态，所述的导流管上固定连接有导液管，所述的导液管和所述的储液箱上端相连通；

13、所述的螺旋输送桨外边缘均连接有清理毛刷，所述的清理毛刷和所述的排料管内壁相贴合。

14、优选的，所述的连接钻杆外壁均固定连接有螺旋桨叶，不同所述的螺旋桨叶旋向相同；

15、所述的连接钻杆上端同轴固定连接有限位卡环。

16、优选的，所述的储液筒上均固定连接有升降托板，所述的钻井机架和底板架之间转动连接有升降螺纹杆，所述的升降螺纹杆贯穿所述的升降托板，下端所述的升降托板和所述的升降螺纹杆螺纹连接。

17、一种可用于大尺寸井眼钻井设备的破碎方法，包括以下步骤：

18、步骤一：首先将所述的钻头杆置于地面上，然后将所述的钻头杆和所述的一级转杆连接；

19、步骤二：启动所述的钻杆驱动结构的升降驱动装置，同时启动所述的驱动电机、供水泵以及所述的螺旋输送桨的驱动结构；

20、步骤三：根据钻井深度，逐步将若干个所述的连接钻杆连接在所述的钻头杆和一级钻杆之间；

21、步骤四：当所述的钻头杆打入地下一定深度后，驱动所述的升降架向上滑动，当所述的控制圆环和所述的压力传感器接触时，所述的电磁控制阀打开，进而通过按压活塞杆实现对所述的弧形限位板的加压，同时所述的限位楔形块和所述的限位槽脱离配合，进而实现两个所述的连接钻杆之间脱离连接，接着将上侧所述的连接钻杆拆卸；

22、步骤五：接着驱动所述的升降架下滑，使所述的一级转杆和另一个所述的连接钻杆配合，持续将下部连接钻杆持续提升，逐级拆卸所述的连接钻杆。

23、本发明针对现有的钻井机进行改进，具备以下有益效果：

24、1、本发明通过设置开设在连接钻杆上端的限位弧形槽、固定连接在连接钻杆下端的弧形限位块、开设在连接钻杆内壁上限位槽、和限位槽相配合的限位楔形块、和限位楔形块转动连接的转动曲柄、以及和转动曲柄转动连接的升降托架以及升降筒等结构实现了通过对升降托架的驱动进而对限位楔形块的位置进行调节，最终实现对拼接后的两个连接钻杆进行限位固定；

25、2、通过设置储液筒、和储液筒相连通的伸缩筒、滑动在伸缩筒内的按压活塞杆、连接在连接钻杆上的限位卡环、相互配合的弧形槽和弧形限位板等结构有效的解决了在连接钻杆拆装过程实现对连接钻杆夹持，同时实现对所述的限位楔形块进行同步控制；

26、3、通过排料箱、和排料箱固定连通的排料管、连接在排料管另一端的储料箱、置于排料管内部的螺旋输送桨以及套设在排料管外围的集水管、以及开设在排料管上的过滤孔等结构的设置，实现了通过螺旋输送桨的转动的同时对泥浆进行输送、通过过滤孔实现预脱水，以及通过集水管实现对水资源进行回收；

27、4、通过设置通液道、排液孔、环形进液盒以及储液箱等结构保证了水体经过环形进液盒、通液道以及排液孔流向钻头附近，实现对钻头附近岩层的供水。