[发明专利]一种气水两用模块化钻机

说明书

技术领域

本发明涉及一种气水两用模块化钻机，尤其涉及一种适用于软、中、硬岩性区域内施工，不受钻井介质限制的钻机，属于液压钻机技术领域。

背景技术

目前，现有常用的钻机主要包括空气钻机、车载式钻机、履带式钻机、拖拉机钻机、水力冲洗回转类钻机、工程类钻机、冲击钻机和Seis GAP跟管钻机。按钻机适应范围及能力来划分，空气钻机主要用于山区硬岩层及缺水区域的钻井作业；车载式和履带式及拖拉机钻机主要用于具备交通条件区域内的钻井作业；水力冲洗回转类钻机主要用于软或中硬岩层，且取水不困难地区的钻井作业；工程类钻机用于超深井钻井作业，冲击钻机和Seis GAP跟管钻机用于河滩砾石区及垮塌地段的钻井作业。

其中，使用最为广泛的是空气钻机和水力冲洗回转类钻机。

空气钻机虽然能够适用于山区硬岩层和取水十分困难地区的钻井作业，但是现有的空气钻机因其主要原件为国外进口件，价格昂贵，使用及维护费用较高，加之空气钻机的动力头转速较低，小于140r/min；因此，现有的空气钻机不适宜中软岩性的切削钻进。因此其保有量不多，一般只能部署在硬岩层区域或非常缺水区域内施工。

水力冲洗回转钻机则用于有水源地区的软或中硬岩层的钻井。为了克服在软或中硬岩性缺水施工区钻井的困难，现有施工队普遍用水力冲洗回转钻机配以国产活塞式空压机进行有限的钻进作业，俗称“土风钻”。由于水力冲洗回转钻机的本质是回转式钻机，其带动钻具转动的方式是机械传动。这种结构形式决定了既是配置空压机进行钻井也不能像空气钻机那样的旋转/冲击复合钻进，只能是有限的空气钻进,尤其是针对石英砂岩、灰岩等中硬岩层是无效的。另外，尤其是当采用空气冲击钻进时，由于井下空气锤对岩层高频率的冲击震动，这种冲击震动的反作用力直接传递给钻机的回转器，对钻机回转器和变速箱产生急剧的破坏性，增大维修费用。除此之外，水力冲洗回转类钻机虽然适应中软岩性的切削钻进，使用和维护费用低，但又受水资源贫乏和气候异常的限制，增加了与当地用水的协调难度和用水成本，从而抬高了钻井生产成本。

现有的QPY-30或WTY-30水力冲洗回转钻机，因其转动的方式是变速箱带动回转器转动，再以回转器带动主动钻杆转动传递给井下钻具的机械式转动方式，而给钻具加压则采用的是与回转器装配为一体的油缸式加压。适应在有水源地区的软或中硬岩层的回转钻井作业。该钻机钻进旋转由机械传动，具备快、中、慢三档，不能实现无极调速；靠油缸加压，回转行程短；起下钻具通过卷扬机完成，操作较繁琐，劳动强度大，钻井辅助时间多，也容易出现安全事故。

另外，现有的QPY-30或WTY-30钻机拆卸安装时间长，安装钻机时需要平整地面，分解后的单元部件至少有一个在130kg左右。搬迁不如SKZ-30钻机方便，劳动强度大。

现有的QPY-30或WTY-30钻机的桅杆高4米多，钻机安装或拆卸时，倒架、立架安全要求较高，钻进中如果供水高压皮管缠绕主动钻杆以及进行起下钻作业，稍有不慎容易发生伤人事故。

因此，针对于水资源的匮乏和气候异常的地区，急需一种使用机械化程度高，劳动强度低，受环境地理条件和气候影响小的地震钻井设备，既能适应软、中、硬岩性且不受取水条件限制、安全性能高的钻机。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种气水两用模块化钻机，解决现有空气钻机制作、使用和维护成本高，动力头转速较低，以及现有水力冲洗回转钻机不能够适应水资源匮乏和气候异常地区，以至于目前的钻机不能够同时有效适用于软、中、硬岩性区域内施工的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种气水两用模块化钻机，包括桅杆总成、机架、液压系统、空气压缩机组、水力冲洗系统、供气、供水软管和钻具，所述液压系统包括液压泵组、操作台、油冷却器和前车发动机，空气压缩机组包括并联的空压机和后车汽油机；水力冲洗系统包括发动机和离心水泵；液压系统与桅杆总成、空气压缩机组与桅杆总成、水力冲洗系统与桅杆总成通过供气、供水软管相连，所述液压系统、空气压缩机组和水力冲洗系统的外部分别设有相应的外部框架，液压系统、空气压缩机组和水力冲洗系统和桅杆总成分别与机架可拆卸连接；所述液压泵组包括升降单元和旋转单元，所述升降单元和旋转单元并联于双联齿轮泵上，升降单元内包括一与钻具相连的升降液压马达，旋转单元内包括一与钻具相连的旋转液压马达。