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1、我国煤层气井用钻机概况(2009 年)1)国内的钻机国内煤层气参数井、生产井使用的钻机人多是煤硐地质勘探钻机、水文水井钻机和小型石油钻机。如：TK.3魁立轴钻机、TSJ.1000型水源钻机、TSJ.2000钻机、GZ-2000钻机、ZJ20/1350石油钻机等。部分科研单位为适应煤层4I勘探开发的需要研制了一些新产品，主要是仿制和改进现有钻机，这些钻机从结构、性能参数及对施工煤层气井的适应性等方面来讲，还不尽如人意。小型石油钻机实例：本钻井工程为煤层气产能井钻井工程，工程甲方为晋煤集团蓝焰公司以及中石油华北油田沁水盆地煤层气勘探开发公司。井身结构：全井分一开、二开，一开深度 20m-50m（达
2、到基岩10m 以下） ，孔径 311.15mm；二开至完井，孔深 400m-1200m，孔径 215.9mm。目的与任务，获取目的煤层的埋深、厚度、煤岩及煤质特征，为后期产气提供基本参数依据。2）坑道钻机我国煤矿坑道钻探作业的主导机型为全液压动力头式坑道钻机。具有钻进效率高、工艺适应性强、操作安全、解体性好、易搬迁等特点。目前，国内全液压动力头式钻机的生产厂家较多，钻进能力从几十米到上千米，已形成多个系列。ZDY6000LD(A)型履带式全液压坑道钻机ZYL-6000全液压坑道钻机。钻进示意图配套钻杆 目前煤矿井下所用的钻杆种类主要有外平钻杆、螺旋钻杆两种。 外平钻杆是最常用的一种类型，适用于
3、井下常规钻进作业和稳定组合钻具定向钻进。现有的规格主要有42，50，635，73，89 mm等，具体钻杆参数及配套钻头见下表。 螺旋钻杆主要用于满足松软煤层钻进和本煤层大直径救援孔的排粉需要。螺旋钻杆接头形式多采用插接方式。可方便处理钻进过程中因塌孔、喷孔、掉块等形成的卡钻、埋钻等孔内事故。目前常用的规格主要有:78，88，100，110，130 mm等。叶片式螺旋钻杆、浅槽螺旋钻杆两种。晋城赵庄矿50 mm 1 000 mm的浅槽螺旋钻杆叶片、插接式螺旋钻杆配套钻头 煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工钻头一般以硬质合金和金刚石复合片(PDC)钻头为主。硬质合金钻头一般只适用于本煤层、泥岩等低硬度地层的
4、浅孔施工，目前大多数煤矿为提高钻进效率、节省起下钻时间，一般都采用PDC钻头。 多级组合钻具：主要用于严重突出煤层。主要原理是采用小口径钻头开孔、逐级扩孔钻进的方法,分层次、阶段性逐级释放瓦斯,既保证了钻头钻进的稳定性,又减少了一次成孔瓦斯突出或喷孔事故的发生。组合防突钻头一般由三级组成,第一级钻头直径最小,然后通过组合接手将2个逐级增大的扩孔钻头组合在一起。常用的级配形式主要有59 mm/75 mm /94 mm和75 mm/94 mm /113 mm两种组合形式。 国内转盘钻机 TK-3型钻机TK.3型钻机是石家庄煤矿机械有限责任公司生产的机械传动、液雎给进的立轴式钻机，该钻机除了地质勘探
5、外，也可用于金属、非金属矿床的岩心钻探以及水文地质勘查和工程施工钻进。煤层气勘探开发兴起后，TK.3型钻机也用于煤层气井钻进。它既适应于硬质合金钻进，又可用于会刚石钻进。该钻机效果图如图21所示。表 2.1TK-3 型钻机主要技术参数表TSJ1000型水源钻机TSJ一1000型水源钻机是石家庄煤矿机械有限责任公司生产的一种转盘式钻机。具有结构紧凑、传动平稳、操作方便、安全密封性能好，可机械拧卸钻具等特点。适用于打水源、水文、矿井开发建设以及其他工程的大口径钻孔。该钻机实际效果图 TSJ一2000刮钻机主要用于水源、中浅层石油、天然气，煤层气、地热等钻探。它具有机械传动、转盘回转、重心低、传动平
6、稳、坚固耐用、操作安全、密封性能好、钻机布局合理、便于维修保养等特点。实际效果图如图所示。 GZ-2000型钻机该钻机适用中浅层油井和深层冷热水的开发.也适用于天然气、盐井钻进、煤层气开采等工程。钻机具用机械传动，转盘回转，重心低、传动平稳，密封性能好.钻帆布局介理、便于维修保养等特点。效果图如图所示2、国内车载钻机MD-750型履带式煤层气多功能钻机MD-750 型履带式煤层气多功能钻机是我公司在 40 余年来在钻孔机械研发、生产制造、实践的基础上，根据国内煤层气勘测开采的特点并结合国外煤层气开采的先进经验、理念，在设计中广泛征求施工单位的意见，而最新研制开发的具有自主知识产权的国内首台新型
7、煤层气多功能钻机，较国外钻机相比结构简捷、性能优越、性价比好，是一款更适合中国国情的煤层气钻机。该钻机主要应用在煤层气开采、浅层石油的钻探、石油井的修井、地热水井施工、并可满足国内超深孔岩心孔的勘测钻进，也可用与工程抢险、矿山通风孔、排水管道的施工。主要技术特点：1. 主机采用全液压驱动、履带式底盘、越野性强，可适应多种复杂道路的进出场施工，爬坡能力强，运营成本低。2. 主机动力采用两台柴油双动力配置，既可同时工作又可单独运行，大大提高了施工的安全性。3. 钻机机架采用三角平动机构，增加了桅杆的稳定性。4. 钻臂采用桅杆顶升链条倍速机构，结构简洁缩短了运输长度，增大了工作行程。5. 动力头采用
8、可翘式结构，最大翘升角度 80；同时动力头采用浮动主轴结构，还可平移 850mm，方便钻杆的退卸。6. 钻机回转采用低速大扭矩马达驱动，启动效率高，最大扭矩可达34000N.m，最高转速 170r/min。7. 独特的油管排列随动系统，排列整齐无干涉。8. 井口采用远距离液压操作，并配钻杆卸扣装置。9. 主机配有随机吊车，方便现场施工，减轻了施工人员的劳动强度。10. 独立的操作工作室，可远距离操作，施工环境优越。钻机主要技术参数动力机 潍柴 WP12.375 276KW/2100rpm2 台89mm9m 3200m114.3mm9m 2200m钻进能力（钻杆规格、钻孔深度）127mm9m 1
9、600m主轴回转转速范围 低速 085rpm高速 0170rpm主轴最大回转扭矩 34000N.m（085rpmm 时）17000N.m（0170rpm 时）主轴反转卸扣扭矩 42000Nm主轴通孔直径 75mm动力头上翘角度 080动力头平移行程 850mm动力头给进行程 13.9m动力头最大提升力 750KN动力头最大提升速度30m/min动力头最大给进力 170KN动力头动力头最大给进速度80m/min提升力（单绳空毂） 12KN钢丝绳直径 8mm钢丝绳长度 1500m测气卷扬机能力最大提升速度 0280m/min调整角度 090钻进角度 4590桅杆桅杆总长度（上桅杆全伸出）19.5m
10、井口开孔直径 最大开孔直径 650mm底盘 钢履带底盘双速马达 +行走减速机 高速 02.4Km/h低速 01.2Km/h最大卸扣扭矩 70000Nm夹持卸扣器（选配）最大上扣扭矩 35000Nm最大提升力（单绳空毂）30KN钢丝绳直径 10mm随机吊机（选配）容绳量 120m流量 0600L/min泥浆泵（选配）工作压力 010MPa泡沫泵（选配） 流量 流量 01L/min工作尺寸 9500320019500mm运输尺寸 1350032003400mm其它总重量 55000kgHMC-800型车载式钻机HMC-800 型车载式煤层气多功能钻机是连云港黄海机械股份有限公司 40 余年来在钻孔
11、机械研发、生产制造、实践的基础上，根据国内煤层气勘测开采的特点并结合国外煤层气开采的先进经验、理念研制的全液压车载煤层气钻机。该钻机主要应用于煤层气开采、浅层石油、天然气的钻探、石油井的修井、地热水井施工、并满足国内超深孔的勘测钻进需要，也可用于工程抢险、矿山通风孔、排水管道的施工。主要技术特点1. 主机采用全液压驱动、汽车专用底盘、通过能力强、移动迅速方便、运输成本低。2. 钻臂采用桅杆顶升钢丝绳倍速机构，结构简洁，缩短了运输长度，增大了工作行程，动力头行程达 15 米，方便各种工艺施工。3. 动力头采用可翘式结构，最大翘升角度 85，方便钻杆的退卸。4. 钻机回转采用低速大扭矩马达驱动，运
12、行效率高，最大扭矩可达20KNm，最高转速 170r/min，并且可以根据用户工艺需求配置不同参数的动力头。车载钻机参数型号 WS5545H驱动型式 10X6专用汽车底盘驱动功率 276Kw20KNm/85rpm动力头 扭矩/转速10KNm/170rpm前倾摆角 0-85行程 15m通孔直径 75mm回转直接 800mm提升力/提升速度 800Kn/22m/min给进系统给进力/给进速度 160Kn/55m/min89/3200m114/2200m钻进能力（参考） 钻杆直径/钻进深度127/1600m辅助绞车 提升力 40kN型号 KTA19-P700柴油机功率/转速 522KW/1800rp
13、m形式 开式排量 2x130+2x100+2x60液压系统压力 32MPa最高 22m工作高度最低 13.8m最大爬坡角度 30行驶能力行驶最高速度 70km/h运输尺寸 长/宽/高 13000x2850x4250mm整机总重量 51tZJ20 型煤层气钻机ZJ20 型煤层气钻机车（三节井架）是根据国内煤层气开发的需要而开发的新产品，也适用于山区油气田的钻井作业。与国内外相同井架高度、相同钻井深度的同类钻机相比，除具有一般钻机车的优点外，该机型通过采用自主开发的三节井架专利技术，将整车长缩短了 30%，使车辆转弯半径更小，具有良好的道路通过性能。底盘驱动形式为 108，采用重负荷车桥和越野轮胎
14、，越野能力强，适合丘陵、山区的路况行驶。煤层气、山地油田钻修作业专用机型；采用三节伸缩井架，车身缩短 30%；108 加强型底盘，越野能力强；配备应急动力源。OC5510TZJ15/800Y 钻机OC5510TZJ15/800Y 钻机车是一种将液压顶驱动力头钻机，安装与 106汽车底盘上的车载钻机。可满足压缩空气钻井，泡沫钻井和泥浆钻井的钻探工程的施工。具有机动性好、作业效率高、钻孔质量好、低污染等特点。适用于煤矿区地面瓦斯抽采井施工、浅层石油及水文水井的施工，也可用于矿山抢险钻探施工。该钻机配备美国寿力可移动式双工况空气压缩机系统。钻机车主要技术参数型号 WS5545驱动形式 106档位 9
15、 进，1 倒最高时速 70km/h发动机功率 276kw/2100r/min三江航天万山牌（CSSG）汽车底盘重量 17550kg最大提升能力 800kN最大给进能力 145kN快速提升速度 30m/min快速下放速度 59m/min慢速给进速度 7.1m/min最大输出扭矩 15kN.m输出转速 0-150r/min主轴通径 76mm动力头行程 15m标配钻杆型号 114潜孔锤钻进 1000m钻井深度旋转钻进 1500m最大开孔直径 711mm液压系统组合泵 32MPA4+4+1通径 76.2mm压缩空气/泥浆管路 额定工作压力 20MPa吊臂伸缩量 1m缩回状态起重量 38kN辅助绞车伸出
16、状态起重量 20kN动力头旋转系统 25MPa正常钻进系统 24MPa液压系统压 力快速升降系统 32MPa型号 QSX15-600功率 447kW钻机配康明斯柴油机转速 2100r/min总质量 51000kg外形尺寸（运输状态）LWH 13.72.854.19m型号 1150XHH/1350XH(A)排气量 32/38m3/min排气压力 3.45/2.4MPa卡特彼勒柴油机 C18ATAAC额定输入功率 470kW外形尺寸（运输状态） 461321842278mm美国寿力空气压缩机重量 5897kgMZJ10/400煤层气钻机南阳二机集团充分依托国家级企业技术中心的研发优势，继成功研制出MZJ15/900煤层气钻机投放市场后，新近
