一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置的制作方法

1.本发明涉及一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置，具体属于一种新型自动化、可监测、可控制化的地埋管施工钻机。


背景技术：

2.在地源热泵技术发展的初期阶段, 由于工作量不大,地埋管的施工没有专门的钻机。国内一般都是利用现有的各种钻机施工, 如转盘式水井钻机、立轴式岩心钻机、钢丝绳冲击钻机、工程勘察钻机、工程施工钻机等。施工工艺也以常规回转钻进,泥浆循环为主;遇到砂砾石等复杂地层, 有时会采用钢丝绳冲击钻进。因此施工效率低、成本, 加之采用泥浆,还会造成环境污染。且目前市场上的无线随钻测井仪器在对井下的深度进行检测时，需要将检测仪器放入井下深处，而传统的无线随钻测井仪器不具备防护结构，检测仪器在下降时，容易与井壁发生碰撞，导致检测仪器发生损坏，造成检测偏移，影响检测结果随着岩土储能和地源热泵技术的大面积推广应用, 钻孔工作量的迅速增加, 施工服务商为了提高施工效率等,对专用钻机有了需求;制造商也具备了研制该类钻机的市场条件, 市场上开始出现了“专门的”岩土储能钻机。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种新型改良钻机成套装置。
4.本发明在整体分析目前国内地埋管地源热泵竖直换热孔钻机及施工工艺现状基础上，针对松散堆积地区，提出钻机设计与钻进工艺改进方案，实现竖直换热孔孔斜的控制和全自动化以提高钻井效率。
5.一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置，包括泥浆处理系统1，动力系统2，自控系统3，转盘扭矩装置4，传动装置5，钻杆盒6，龙门架7，底盘8，机械臂9和履带10，以上装置全部合理布置在底盘8上。所述的自控系统3，外置遥控器，可以实现钻机移动、起下钻全自动化，实时监测钻压、扭矩、井斜。
6.本实施方案中，结合附图2所示，所述的泥浆处理系统1包括a和b两部分，a部分上置除泥器或压滤装置15，废渣排往b部分，a部分和管道18通至钻孔。如果泥浆处理系统1足够大可实现自给自足循环（钻井时）。排往b部分的废渣掺入回填材料，辅以搅拌机17搅拌后，经注浆泵16可以实现注浆回填。
7.本实施方案中，结合附图1和附图3所示，所述转盘和扭矩装置4组合包括负载24，传感器25，指示表26，并通过万向轴21，链条22，传动轴23对转盘20进行控制。
8.本实施方案中，结合附图2和附图4所示，所述的钻具组合19包括钻杆27，变径接头28，无线随钻测井仪器29，无磁钻铤30，钻头31。无线随钻测井仪器29放在底部无磁钻铤30（见图4）内，除测量电阻率、自然电位、声波等常规测井外，还可测量钻压、扭矩、井斜等钻井参数，利用测得的钻井参数可及时调整钻头轨迹，尤其可以实时跟进井斜，做到及时控制井斜与井底位移。
9.本应用于岩土储能技术的钻机成套装置，可以提高成孔垂直度和成孔质量，提高成孔效率。设备拟采用整体式结构和成套集成设计。
10.有益效果：1.此钻机为反循环钻机，泵吸反循环模式，增加了补水管12和阀门13，无需使用真空泵抽真空，利用补水管加引水方式即可。本发明所增加的自控系统，外置遥控器，可以实现钻机移动、起下钻全自动化，实时监测钻压、扭矩、井斜。 此钻机为反循环钻机，泵吸反循环模式，增加了补水管和阀门，无需使用真空泵抽真空，利用补水管加引水方式即可。改进的泥浆处理系统，既提高了泥浆净化效率，又实现了废渣的回收利用。改进的转盘扭矩装置，扭矩表由扭矩传感器（一次装置）和指示表（二次装置）组成，扭矩传感器将扭矩变形转换成两交流电压相位差信号后传送到指示表上，并与自控系统连接。无线随钻测井仪器放在底部无磁钻铤内，除测量电阻率、自然电位、声波等常规测井外，还可测量钻压、扭矩、井斜等钻井参数，利用测得的钻井参数可及时调整钻头轨迹，尤其可以实时跟进井斜，做到及时控制井斜与井底位移。
11.2.采用机械臂9和可立卧式钻杆盒6，起下钻减少人工，从而减轻机械伤害。
12.3.增加自控系统3，外置遥控器，可是实现钻机移动、起下钻全自动化，实时监测钻压、扭矩、井斜。
13.4.行走采用履带10，便于各种复杂工况下行走。
14.5.集成泥浆处理系统1，a部分上置除泥器或压滤装置15，废渣排往b部分。如果泥浆处理系统1足够大可实现自给自足循环（钻井时），排往b部分的废渣掺入回填材料，辅以搅拌机17搅拌后，经注浆泵16可以实现注浆回填。
15.6.扭矩是反映孔内工况重要的钻进指标之一，分为孔口扭矩和孔底扭矩，不但是钻探事故预防的重要参数之一，也是造成钻孔偏斜的重要原因之一。因此，可在钻机安装转盘扭矩装置9，尤其在钻进坚硬地层、砂砾石层或者造浆地层时，可以实时监测扭矩，当扭矩达到一定程度时，说明底部钻具转动受阻，对转盘转动产生阻力而转速降低，需适当调整钻压或者提拉钻具，释放底部钻具的转动阻力，降低钻进时钻具折损风险，同时可以防止底部钻具因受阻而偏离垂直方向钻进，从而避免井斜太大、井底位移过大的现象。扭矩表由扭矩传感器25（一次装置）和指示表26（二次装置）组成，扭矩传感器25将扭矩变形转换成两交流电压相位差信号后传送到指示表上，见图3。
16.7.无线随钻测井仪器29放在底部无磁钻铤30（见图4）内，除测量电阻率、自然电位、声波等常规测井外，还可测量钻压、扭矩、井斜等钻井参数，利用测得的钻井参数可及时调整钻头轨迹，尤其可以实时跟进井斜，做到及时控制井斜与井底位移。
17.附图说明：图1是本发明一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置俯视图。
18.图2是本发明一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置主视图。
19.图3是本发明一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置中的转盘扭矩装置图。
20.图4是本发明一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置中的钻具组合图。
21.图中，1.是泥浆处理系统，2.是动力系统，3.是自控系统，4.是转盘扭矩装置，5.是传动装置，6.是钻杆盒，7.是龙门架，8.是底盘，9.是机械臂，10.是履带，11.是砂泵，12.是补水管，13.是阀门，14.是连往泥浆处理系统管道，15.是除泥器或压滤装置，16.是注浆泵，
17.是搅拌机，18.是通往井孔管道，19.是钻具组合，20.是转盘，21.是万向轴，22.是链条，23.是转动轴，24.是负载，25.是传感器，26.是指示表，27.是钻杆，28.是变径接头，29.是无线随钻测井仪器，30.是无磁钻铤，31.是钻头。
具体实施方式
22.下面根据附图对本发明作进一步详细说明，如附图1所示，一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置，包括泥浆处理系统1，动力系统2，自控系统3，转盘扭矩装置4，传动装置5，钻杆盒6，龙门架7，底盘8，机械臂9和履带10，以上装置全部合理布置在底盘8上。所述的自控系统3，外置遥控器，可以实现钻机移动、起下钻全自动化，实时监测钻压、扭矩、井斜。
23.本实施方案中，结合附图2所示，所述的泥浆处理系统1包括a和b两部分，a部分上置除泥器或压滤装置15，废渣排往b部分，a部分和管道18通至钻孔。如果泥浆处理系统1足够大可实现自给自足循环（钻井时）。排往b部分的废渣掺入回填材料，辅以搅拌机17搅拌后，经注浆泵16可以实现注浆回填。
24.本实施方案中，结合附图1和附图3所示，所述转盘和扭矩装置4组合包括负载24，传感器25，指示表26，并通过万向轴21，链条22，传动轴23对转盘20进行控制。
25.本实施方案中，结合附图2和附图4所示，所述的钻具组合19包括钻杆27，变径接头28，无线随钻测井仪器29，无磁钻铤30，钻头31。无线随钻测井仪器29放在底部无磁钻铤30（见图4）内，除测量电阻率、自然电位、声波等常规测井外，还可测量钻压、扭矩、井斜等钻井参数，利用测得的钻井参数可及时调整钻头轨迹，尤其可以实时跟进井斜，做到及时控制井斜与井底位移。
26.一种应用于岩土储能技术的钻机成套装置，其特征在于，包括泥浆处理系统1、动力系统2、自控系统3、转盘扭矩装置4、传动装置5、钻杆盒6、龙门架7、底盘8、机械臂9和履带10；所述的泥浆处理系统1包括a和b两部分，a部分上置除泥器或压滤装置15，废渣排往b部分，a部分通过管道连接至钻孔；如果泥浆处理系统1足够大可实现自给自足循环即钻井时；排往b部分的废渣掺入回填材料，辅以搅拌机17搅拌后，经注浆泵16实现注浆回填；所述的动力系统2主要用于为钻机工作提供动力；所述的自控系统3外置遥控器，实现钻机移动、起下钻全自动化，实时监测钻压、扭矩、井斜；所述的转盘扭矩装置4包括负载24，传感器25，指示表26，并通过万向轴21，链条22，传动轴23对转盘20进行控制；负载24电连接传感器25，传感器25电连接指示表26；万向轴21与传动轴23通过链条22连接，所述的传动装置5主要用于扭矩装置4和转盘之间的控制。所述的钻杆盒6主要用于放置钻杆，并根据需要可卧可立。所述的龙门架7主要用于支撑钻具组合19，机械臂9还包括砂泵11并与泥浆处理系统管道14连接，补水管12和阀门13与泥浆处理系统管道14连接。所述的钻具组合19包括钻杆27、变径接头28，钻杆27连接变径接头28，变径接头28连接无磁钻铤30，无磁钻铤30连接钻头31，无磁钻铤30内部具有无线随钻测井仪器29。