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钻探自动化控制系统及钻探方法


技术摘要:
本发明涉及钻探自动化控制系统及钻探方法,其包括用于在待钻探区域进行地质勘探的钻机组件;其包括在待钻探区域安装的固定底座;在待钻探区域的钻孔处预制支撑外溢固定套,支撑外溢固定套安装在固定底座上;在固定底座上设置限位座;在限位座下端向外倾斜设置有用于插  全部
背景技术:
钻探或勘探是利用深部钻探的机械工程技术,以开采地底或者海底自然资源,或 者采取地层的剖面实况,撷取实体样本,以提供实验以取得相关数据资料等。钻探方法基本 上是螺钻法、冲洗法、冲击法(英文:Percussion  drill)、旋转法(英文:Rotary  drill)、取 岩心法(英文:Core  drill)、不取岩心法(英文:Non-core  drill)、旋转冲击法(英文: Rotary-Percussion  drill)、手钻(英文:Hand  Auger)、旋叶钻(英文:Flight  Auger)、水冲 钻(英文:Wash  Boring)及黏土切土管(英文:Clay  Cutter)等等。根据不同的地形、环境及 实际情况,通过观察及评估等等详细规划,再加上判断于限制(包括人力资源及设备等),而 决定采用何种钻探方法。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种钻探自动化控制系统及钻探方 法。 为解决上述问题,本发明所采取的技术方案是: 一种钻探自动化控制系统,包括用于在待钻探区域进行地质勘探的钻机组件;其 包括在待钻探区域安装的固定底座;在待钻探区域的钻孔处预制支撑外溢固定套,支撑外 溢固定套安装在固定底座上;在固定底座上设置限位座;在限位座下端向外倾斜设置有用 于插入待钻探区域中的带倒刺锚; 在固定底座上分度有若干摆动支撑杆的根部;在摆动支撑杆上套有摆动滑套,摆 动滑套连接有摆动牵引绳,在支撑外溢固定套中设置有钻外套,在固定底座上活动设置有 外升降架体,在外升降架体上设置有驱动轴齿轮,驱动轴齿轮传动连接有在外升降架体中 旋转的驱动转盘; 驱动转盘设置有内六方孔;内六方中适配插装有钻杆组件; 驱动转盘下部设置有与限位座间隙咬合的下卡位槽。 作为上述技术方案的进一步改进: 在驱动转盘上设置有利用水流动性作为动力发电的多方向发电机;多方向发电机 包括水平旋转设置在驱动转盘上的摆动主轴及下端竖直设置在摆动主轴上的摆动臂;在摆 动臂上端设置有朝向水流方向的摆动手,在摆动手上设置有二次旋转电机轴; 在驱动转盘上设置有浮力气囊、压载水腔体、接电端子及摄像头; 在钻杆组件中设置有辅助钻头; 辅助钻头带有导向器用于进行变向钻探或辅助钻头带有用于冲击岩石的破碎头。 待钻探区域位于水下; 钻机组件配套有辅助组件;其包括作为载体架的驳船;在载体架上设置有钻探安 4 CN 111594049 A 说 明 书 2/6 页 装孔;在载体架上设置有与钻探安装孔连通的侧工艺槽; 在载体架底部设置有底部导向槽,在底部导向槽中分布有用于对合的正向L夹持 架及反向L夹持架; 摆动支撑杆在摆动滑套带动下变为竖直状态,摆动支撑杆上端进入到对应的底部 导向槽中; 对合的正向L夹持架及反向L夹持架抱合摆动支撑杆; 正向L夹持架与反向L夹持架结构相同,在正向L夹持架的立板端部设置有前卡头, 在前卡头与正向L夹持架的立板端部之间具有弹性凹槽,前卡头尾部具有防退回台阶; 在正向L夹持架的横板上设置有止退卡槽;前卡头为箭头状结构; 在底部导向槽中设置有带动正向L夹持架或反向L夹持架横向运动的横向伸缩杆; 正向L夹持架的前卡头进入反向L夹持架的止退卡槽时,前卡头的尾部朝弹性凹槽 收缩并通过,在通过之后,前卡头恢复张开,防退回台阶阻挡前卡头退回止退卡槽; 钻探安装孔,用于下送钻杆单件与钻杆组件驳接及给辅助钻头输送电缆线; 在载体架上设置存有钻杆单件的架台;架台为V型结构,在V型结构底部设置有经 水平下落一个钻杆单件的通道,在通道下方倾斜横向或轴向传送从下落钻杆单件的输送机 或V型传送带升降架; 在输送机或V型传送带升降架输出端设置有喂料夹持座; 在载体架上设置喂料导轨,在喂料导轨上设置喂料移动杆,在喂料移动杆上设置 有喂料倾斜底座,在喂料倾斜底座的斜面上垂直有喂料垂直转轴,在喂料垂直转轴上旋转 有喂料旋转斜座,喂料夹持座在喂料旋转斜座上; 喂料旋转斜座与喂料倾斜底座为正方体沿对角线切开的两部分; 喂料侧夹座在喂料旋转斜座的另一侧面上; 在载体架上设置水平悬挂杆,在水平悬挂杆上间隙配合套装有电缆线卷轴,在电 缆线卷轴前方水平设置有横向螺杆,在横向螺杆丝母座上设置有万向铰接座; 在万向铰接座输出端与钻探安装孔之间设置有送电缆驱动辊及导向对辊。 一种钻探自动化控制方法,借助于钻探自动化控制系统;该方法包括步骤如下; 步骤一,首先,将摆动滑套在摆动支撑杆上移动;然后,将摆动支撑杆安装在固定 底座上;其次,外升降架体的浮力气囊排空,压载水腔体加水; 步骤二,借助于钻探船,首先,在待钻探区域进行清理并安装固定底座,带倒刺锚 插入待钻探区域中;然后,在钻孔处预制支撑外溢固定套,支撑外溢固定套上端止口坐在固 定底座上; 步骤三,等海上风力小于设定阈值后,借助于作为载体架的驳船;首先,驳船将外 升降架体通过钩子吊起来;然后,在水浮力及牵引力作用下及对摆动牵引绳牵拉,摆动支撑 杆上摆动并进入到底部导向槽下方;其次,驳船增加压载水,使得摆动支撑杆进入到底部导 向槽中,并通过对合的正向L夹持架及反向L夹持架抱合摆动支撑杆,从而将浮动平台变为 固定平台; 步骤四,首先,将摆动滑套在摆动支撑杆下移动,使得限位座与下卡位槽对应;然 后,轴齿轮驱动驱动转盘带动钻杆组件旋转并钻杆组件重力作用下进行工进到指定深度; 在步骤四的同时,首先,钻杆单件逐个被输送机或V型传送带升降架放置到喂料夹 5 CN 111594049 A 说 明 书 3/6 页 持座上;然后,喂料移动杆移动喂料倾斜底座将载有钻杆单件送到钻探安装孔;其次,喂料 旋转斜座绕喂料垂直转轴旋转,使得钻杆单件变为竖直状态并于以钻杆组件为头部进行逐 个连接。 作为上述技术方案的进一步改进: 当需要破碎或变形的时候,启动辅助钻头,前提是钻杆组件内腔及内孔为中空结 构,执行步骤五; 首先,将电缆及推进钢丝与辅助钻头尾部连接;然后,将其从钻探安装孔送入;其 次,当辅助钻头到达钻杆组件处执行工作。 本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、 结构紧凑且使用方便。 附图说明 图1是本发明的使用结构示意图。 图2是本发明的结构示意图。 图3是本发明的结构示意图。 图4是本发明的结构示意图。 图5是本发明的使用结构示意图。 图6是本发明的结构示意图。 其中:1、钻机组件;2、辅助组件;3、待钻探区域;4、支撑外溢固定套;5、固定底座; 6、限位座;7、带倒刺锚;8、摆动支撑杆;9、摆动滑套;10、摆动牵引绳;11、钻外套;12、辅助钻 头;13、驱动轴齿轮;14、驱动转盘;15、钻杆组件;16、外升降架体;17、多方向发电机;18、摆 动主轴;19、摆动臂;20、摆动手;21、二次旋转电机轴;22、浮力气囊;23、压载水腔体;24、接 电端子;25、下卡位槽;26、摄像头;27、载体架;28、钻探安装孔;29、侧工艺槽;30、底部导向 槽;31、正向L夹持架;32、反向L夹持架;33、前卡头;34、弹性凹槽;35、防退回台阶;36、止退 卡槽;37、横向伸缩杆;38、钻杆单件;39、送料V型传送带升降架;40、喂料导轨;41、喂料移动 杆;42、喂料倾斜底座;43、喂料垂直转轴;44、喂料旋转斜座;45、喂料夹持座;46、喂料侧夹 座;47、悬挂杆;48、电缆线卷轴;49、横向螺杆;50、万向铰接座;51、送电缆驱动辊;52、导向 对辊。
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