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自动装卸钻杆的反井钻机


技术摘要:
一种自动装卸钻杆的反井钻机,涉及反井钻机技术领域,将两个完全相同的钻杆首尾连接,以加长钻杆的钻井深度,两个钻杆分别为第一钻杆和第二钻杆,包括动力头、运输装置、钻架,动力头、运输装置均与钻架连接;运输装置的设置代替人工辅助将第一钻杆或第二钻杆移动至动  全部
背景技术:
反井钻机钻井需要使用到钻杆,钻井的深度较深,一般型号的钻杆无法达到需求 深度,因此,需要将钻杆与钻杆首尾连接,以加长钻杆长度,从而达到需求的钻井深度,目前 钻杆的连接需要两人配合操作,以200米钻井,钻杆有效长度1米为例,导孔时装钻杆200次, 扩孔时200次,连接钻杆的时间就占整个工期的40%,工作效率极低。
技术实现要素:
有鉴于此,有必要提供一种具有辅助连接钻杆的机械设备的自动装卸钻杆的反井 钻机。 一种自动装卸钻杆的反井钻机,将两个完全相同的钻杆首尾连接,以加长钻杆的 钻井深度,两个钻杆分别为第一钻杆和第二钻杆,包括动力头、运输装置、钻架,动力头、运 输装置均与钻架连接;运输装置与第一钻杆连接并将第一钻杆运输至动力头的正下方,动 力头下降并旋转,以与第一钻杆连接,运输装置松开第一钻杆,动力头下降带动第一钻杆下 降至固定在钻架上,动力头上升并旋转,以与第一钻杆分离,运输装置再与第二钻杆连接并 将第二钻杆运输至动力头的正下方,动力头下降并旋转,以与第二钻杆连接,运输装置松开 第二钻杆,动力头下降带动第二钻杆下降至与第一钻杆接触,动力头下降并旋转,带动第二 钻杆的首端与动力头加固连接,且带动第二钻杆的另一端与第一钻杆连接。 优选的,自动装卸钻杆的反井钻机还包括主推缸,动力头与主推缸固定连接,以通 过主推缸带动动力头上升或下降,主推缸固定在钻架上。 优选的,钻架包括固定座、导轨、插板,固定座与水平面平行,导轨、主推缸均固定 在固定座上且导轨、主推缸均与固定座垂直,导轨与主推缸平行,动力头与导轨滑动连接, 以使动力头由主推缸带动沿着导轨上升或下降,插板与固定座滑动连接,插板滑动行程的 一个端点位于动力头的正下方。 优选的,动力头包括箱体、旋转驱动器、主轴、连接部,箱体与主推缸固定连接、与 导轨滑动连接,主轴的一端与连接部固定连接,旋转驱动器的驱动端与主轴的另一端固定 连接,以带动主轴旋转,从而带动连接部旋转,进而带动连接部与第一钻杆或第二钻杆螺纹 连接。 优选的,连接部包括承载接头、棘轮花键套、连接套、承载法兰、浮动套,承载接头 与主轴锥螺纹连接,承载接头与棘轮花键套接触,且承载接头托住棘轮花键套,棘轮花键 套、连接套、承载法兰由上至下依次可拆卸连接,浮动套位于连接套及承载法兰的内部且与 连接套及承载法兰均接触,浮动套与第一钻杆或第二钻杆螺纹连接,主轴旋转依次带动承 载接头、棘轮花键套、连接套、浮动套旋转; 棘轮花键套的边缘开设有第一螺纹孔,连接套的边缘的上部开设有第二螺纹孔,第一 4 CN 111594033 A 说 明 书 2/9 页 螺纹孔与第二螺纹孔同轴同心且两者相适配,连接套的边缘的下部开设有第三螺纹孔,承 载法兰的边缘开设有第四螺纹孔,第三螺纹孔与第四螺纹孔同轴同心且两者相适配;反井 钻机主轴与钻杆连接装置还包括第一螺纹杆、第二螺纹杆,第一螺纹杆与第一螺纹孔、第二 螺纹孔均相适配,第一螺纹杆与第二第一螺纹杆依次拧入第一螺纹孔、第二螺纹孔将棘轮 花键套与连接套连接,第二螺纹杆与第三螺纹孔、第四螺纹孔均相适配,第二螺纹杆依次拧 入第三螺纹孔、第四螺纹孔将连接套与承载法兰连接。 优选的,运输装置包括互相连接的夹持部、翻转部,夹持部以夹持第一钻杆或第二 钻杆,翻转部包括连接座、第一伸缩杆、翻转梁,连接座与固定座固定连接,且连接座位于动 力头的一侧,第一伸缩杆的一端与连接座转动连接、另一端与翻转梁转动连接,且第一伸缩 杆与翻转梁的连接处靠近翻转梁的一端,第一伸缩杆位于翻转梁的下方,翻转梁位于夹持 部的下方且两者连接,翻转梁的另一端与连接座转动连接,第一伸缩杆伸缩带动翻转梁相 对连接座转动,进而带动夹持部转动;连接座为L型,包括长臂和短臂,长臂与固定座固定连 接且两者相互垂直,短臂与固定座平行,翻转梁位于短臂的上方,且翻转梁的一端与长臂连 接,第一伸缩杆的一端与连接座的短臂的端部连接,短臂的长度不小于翻转梁的宽度;第一 伸缩杆与翻转梁存在预定的夹角,第一伸缩杆缩短到极限时,翻转梁与长臂垂直,第一伸缩 杆伸长到极限时,翻转梁与长臂平行,且夹持部与连接座不接触;夹持部与翻转梁通过摆动 油缸转动连接,夹持部相对翻转梁转动的转动轴与翻转梁相对连接座转动的转动轴垂直; 夹持部包括夹持臂、固定盒、夹持块、第二伸缩杆、第三伸缩杆、摆动油缸,夹持臂与翻 转梁垂直,夹持臂的一端的端部和夹持块均为圆弧形,两者的凹面相对设置,且两者相对设 置的凹面上均设置有耐磨条,夹持臂的另一端插入固定盒内且两者滑动连接,固定盒、夹持 臂位于同一条直线上,夹持块的一端与夹持臂转动连接,以通过夹持块与夹持臂的一端的 端部配合夹持第一钻杆或第二钻杆,第二伸缩杆的一端与夹持块转动连接、另一端与夹持 臂转动连接,以通过第二伸缩杆伸缩带动夹持块沿靠近或远离夹持臂一端的方向转动,进 而夹紧或松开第一钻杆或第二钻杆,第三伸缩杆的一端与夹持臂连接、另一端与固定盒的 外壁连接,以通过第三伸缩杆伸缩带动夹持臂相对固定盒滑动,固定盒与翻转梁通过摆动 油缸转动连接,固定盒相对翻转梁转动的转动轴与翻转梁相对长臂转动的转动轴垂直。 优选的,插板为U型,插板沿靠近动力头的方向滑动时,插板的开口朝向滑动方向, 插板的开口为方形,且与第一钻杆相适配,以使动力头带动第一钻杆下降并能够插入插板 内,从而使动力头旋转时,第一钻杆卡在插板处不旋转,进而能够使动力头旋转与第一钻杆 螺纹分离;第一钻杆的上部设置有搭接凸起,搭接凸起的长度或宽度大于插板的开口的长 度或宽度,以使第一钻杆插入插板内下滑,直至搭接凸起与插板接触后,搭接凸起与插板搭 接将第一钻杆固定,进而便于第二钻杆的底部与第一钻杆的顶部螺纹连接。 优选的,自动装卸钻杆的反井钻机还包括控制单元,控制单元包括上下行程控制 模块、旋转行程控制模块,上下行程控制模块与主推缸电性连接,旋转行程控制模块与旋转 驱动器电性连接;上下行程控制模块预设有上下起点坐标、螺纹接触行程、螺纹缓冲行程、 上下单旋拧行程、插接下降行程、上下旋开行程、连接下降行程、上下双旋拧行程;旋转行程 控制模块预设有旋转起点坐标、旋转单旋拧行程、旋转旋开行程、旋转双旋拧行程。 优选的,控制单元还包括第一伸缩行程控制模块、第二伸缩行程控制模块、角位移 行程控制模块、第三伸缩行程控制模块,第一伸缩行程控制模块的输出端与第一伸缩杆电 5 CN 111594033 A 说 明 书 3/9 页 性连接,第二伸缩行程控制模块的输出端与第二伸缩杆电性连接,角位移行程控制模块的 输出端与摆动油缸电性连接,第三伸缩行程控制模块的输出端与第三伸缩杆电性连接;第 一伸缩行程控制模块中预存有夹放点坐标、装卸点坐标;第二伸缩行程控制模块预存有张 开行程、夹紧行程;角位移行程控制模块预存有摆动夹放行程、摆动装卸行程;第三伸缩行 程控制模块预存有伸缩夹放行程、伸缩装卸行程、缩短行程。 优选的,上下行程控制模块、旋转行程控制模块、第一伸缩行程控制模块均预设有 同一原点坐标,上下起点坐标、旋转起点坐标、夹放点坐标、装卸点坐标均为相对于原点坐 标的坐标。 本发明采用上述技术方案,其有益效果在于:运输装置的设置代替人工辅助将第 一钻杆或第二钻杆移动至动力头的正下方,并与动力头配合将第一钻杆与第二钻杆首尾连 接,只需一人操作运输装置和动力头即可,不需要两人配合操作,相对提高工作效率的同时 节省人力。 附图说明 图1为自动装卸钻杆的反井钻机的主视图。 图2为自动装卸钻杆的反井钻机的右视图。 图3为动力头的半剖右视图。 图4为连接部的半剖右视图。 图5为第一伸缩杆缩短到极限时运输装置的主视图。 图6为第一伸缩杆伸长到极限时运输装置的主视图。 图7为第三伸缩杆缩短时夹持部的右视图。 图8为第三伸缩杆伸长时夹持部的右视图。 图9为摆动油缸摆动时夹持部的右视图。 图10为翻转部的主视图。 图11为插板的俯视图。 图12为控制单元的原理图。 图中:自动装卸钻杆的反井钻机10、第一钻杆20、搭接凸起21、第二钻杆30、动力头 40、箱体41、旋转驱动器42、主轴43、连接部44、承载接头441、棘轮花键套442、连接套443、承 载法兰444、浮动套445、第一螺纹杆446、第二螺纹杆447、运输装置50、夹持部51、夹持臂 511、固定盒512、夹持块513、第二伸缩杆514、第三伸缩杆515、摆动油缸516、耐磨条517、翻 转部52、连接座521、长臂5211、短臂5212、第一伸缩杆522、翻转梁523、钻架60、固定座61、导 轨62、插板63、主推缸70、控制单元80、上下行程控制模块81、旋转行程控制模块82、第一伸 缩行程控制模块83、第二伸缩行程控制模块84、角位移行程控制模块85、第三伸缩行程控制 模块86。
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