CN101240692B - 用于双钻杆的驱动结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于复式钻杆或双钻杆的驱动结构，双钻杆具有外杆和内杆，该内杆至少按分区域的方式沿钻孔轴线被安装在该外杆中，装设了用于旋转驱动该内杆的内杆驱动件、用于旋转驱动该外杆的外杆驱动件、以及位移装置，该外杆驱动件与内杆驱动件轴向位移，且利用该位移装置可使内杆驱动件相对于外杆驱动件运动。在外杆驱动件上提供了自由空间，借助于位移装置可以将内杆驱动件轴向地引入其中，从而使得外杆驱动件及内杆驱动件至少分区域地径向并列。

Description

用于双钻杆的驱动结构

技术领域

根据权利要求1的前序部分，本发明涉及一种用于复式钻杆或双钻杆的驱动结构，双钻杆具有外杆及内杆，该内杆至少按分区域的方式沿钻孔轴线被安装在该外杆中。对于这样的驱动结构，装设了用于旋转驱动内杆的内杆驱动件、用于旋转驱动外杆的外杆驱动件、和位移装置，该外杆驱动件与内杆驱动件轴向位移，且利用该位移装置可使内杆驱动件相对于外杆驱动件运动。

背景技术

例如，DE 101 44 809 A1披露了用于双头钻机的驱动结构，该驱动结构具有沿钻杆纵向方向相继定位的两钻杆驱动件，一个钻杆驱动件用于内杆的旋转操作，尤其是旋转冲击操作，另一个钻杆驱动件用于该钻杆的外管的旋转操作。这样的驱动结构可以例如被用于双头钻探和/或重叠钻探。

当使用并置钻杆时，例如由DE 101 44 809 A1得知：要使外杆及内杆在它们的纵向即轴向位置上相对于彼此位移。这使得封闭内杆与外杆间的环状空间成为可能，并因此防止了地下水进入该环状区域。通过调节该两杆的相对轴向位置，可以按计划方式影响排土。根据DE 101 44 809 A1，为了实现该两杆彼此的相对轴向位移，将两个驱动件(其上分别设置有两杆中的一杆)设置到可轴向位移的滑动件(slide)上，滑动件可通过液压缸相互独立和相互相关地运动。

由于这两个驱动单元必须分离，使得已知驱动结构所占空间可能还是相对较大，特别是总轴向长度非常之大。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于双钻杆的驱动结构，该驱动结构特别地可靠、经济和通用，且同时尤为紧凑。

根据本发明，该目的是通过具有权利要求1的特征的驱动结构实现的。在各独立权利要求中给出了若干优选实施例。

本发明的驱动结构的特征在于：在外杆驱动件上提供了自由空间，借助于位移装置可以将内杆驱动件轴向地引入其中，从而使得该外杆驱动件和内杆驱动件至少分区域地径向并列，该外杆驱动件具有彼此间隔开的至少两个驱动马达，且自由空间部分地形成于两个驱动马达之间。

本发明的基本原理在于：定位在钻探方向上游处的外杆驱动件被装设在其后侧上，该后侧具有可以将后部内杆驱动件引入的自由空间。因此，该外杆驱动件的各部分相对于内杆驱动件被径向位移，从而使得它们不阻碍该内杆驱动件相对于该外杆驱动件的轴向位移。由此，这使得有可能将该后部内杆驱动件沿钻探方向相对于外杆驱动件推进到相当大的程度，从而在这些驱动件叠缩时获得特别短的总长度。

本发明的驱动结构被适当地，尤其是可轴向位移地安装在钻具的井架件或桅杆件(mast element)上，例如托架上。根据本发明，方向“轴向”及“径向”可以尤其是相对钻探轴线而言的，该钻探轴线沿钻杆在钻杆中心处延伸，且外杆及内杆可以分别借助于外杆驱动件或内杆驱动件绕钻探轴线旋转。该内杆驱动件可以被构造成纯旋转驱动件。为了内杆的旋转冲击操作，也可以将其构造为锤钻，尤其是液压锤。该外杆驱动件可以是纯旋转驱动件。

根据本发明，该位移装置可以具有这样的大行程，从而使得在该内杆驱动件相对于外杆驱动件处于向后位移位置处的情形下，外杆驱动件及内杆驱动件的径向并列结构不复存在。然而，也可以提供较小的行程，从而使得该外杆驱动件及内杆驱动件在所有的位移位置径向并列。

根据本发明，获得了一种特别简单的结构形状，因为该内杆驱动件在自由空间内至少分区域地被外杆驱动件径向围绕。根据此实施例，在该自由空间的附近，该外杆驱动件至少分区域地比内杆驱动件更加远离地与钻探轴线间隔开。因此该内杆驱动件在自由空间内被优选地定位成“低于”该外杆驱动件。

恰当地，该外杆驱动件具有齿轮。就用于操作该齿轮的驱动马达而言，它们可以是例如液压旋转马达。齿轮适当地为直齿轮。优选地，该外杆驱动件的齿轮具有中空从动轴，内杆尤其是内杆的调节杆穿过中空从动轴。

本发明的一种结构上尤为简单的改良设计包含了：当内杆驱动件被引入自由空间时，至少将该外杆驱动件马达定位成径向与内杆驱动件并排。根据本实施例，外杆驱动件及内杆驱动件径向并列于重叠区域中，该重叠区域至少部分地在外杆驱动件的驱动马达处。

该驱动马达尤其是可以被装设到外杆驱动件远离钻探方向的后侧。优选地，该外杆驱动件的驱动马达至少从该齿轮处大致轴向地向后伸展。

尤其是对于良好的钻探进程，根据本发明，对内杆驱动件而言，其具有带变速箱的齿轮是有利的。此处，当内杆驱动件被引入自由空间时，至少将该内杆驱动件的变速箱定位成径向与外杆驱动件并排是适当的。根据此结构简单的实施例，该径向重叠区域被设置成至少部分位于该内杆驱动件的变速箱处。

尤其是对于该驱动结构的这种简单设计中、在外杆处有非常高的扭矩的情形，对该外杆驱动件而言，其具有至少两个驱动马达是有利的。所述驱动马达被优选地定位在弧、尤其是圆弧上，该弧绕钻探轴线延伸。采用这结构，在驱动马达与外杆驱动齿轮之间实现特别简单的扭矩联接是有可能的，而没有额外的中间齿轮是必须的。如果提供了若干驱动马达，为了实现特别紧凑的构造，该驱动结构被适当地形成为，当内杆驱动件被插入自由空间时，所有的驱动马达被定位成径向与内杆驱动件并排。

根据本发明，至少分区域地按照圆筒状构造出内杆驱动件的变速箱，也是有利的。尤其是，在当插入内杆驱动件时被定位成径向与外杆的驱动马达并排的区域内，该变速箱可以是圆筒状的。

对于特别紧凑的驱动结构，内杆驱动件具有驱动马达也是有利的，该驱动马达尤其是可以与钻探轴线同轴。优选地，与内杆驱动件的变速箱相比，内杆驱动件马达相对于钻探轴线被设置成径向向后的位置。适当地，在内杆驱动件远离外杆驱动件的后侧上，装设了内杆驱动件的驱动马达。

此外，具有优选地一方面位于内杆驱动件上、且另一方面位于外杆驱动件上的至少一个线性驱动件尤其是液压缸，对于减少位移装置的结构性损耗是有利的。具体地，可以在内杆驱动件和外杆驱动件的两侧分别设置一个线性驱动件。

可以创造性地得到对这两个杆驱动件的相对位移特别可靠的驱动结构，因为内杆驱动件被定位于滑动件上，且外杆驱动件被定位成轴向固定到基座，在该基座上将滑动件和内杆驱动件可轴向位移地一起引导。该基座可以又被构造成主滑动件，该主滑动件可轴向位移地在井架件特别是托架上被引导。根据本发明，对于该内杆驱动件与内杆一起相对于井架件的轴向位移，仅该内杆驱动件被轴向位移，而基座可以是静止的。

如果装设有基座，那么在外杆驱动件与基座之间形成用于内杆驱动件的自由空间是特别有利的。

附图说明

相对于附图中加以图示的优选实施例，本发明在下文中被更加详细地加以说明，其中示出了：

图1是本发明的驱动结构的局部截面侧视图。

图2是图1的驱动结构的前视图。

具体实施方式

在图1和图2中示出了本发明的驱动结构的一个实施例。该驱动结构具有外杆驱动件20，用于绕钻探轴线3旋转驱动双钻杆的外杆2。外杆驱动件20具有齿轮21，在齿轮21的从动轴上装设了接收外杆2的管接头29。在管接头29附近，在齿轮21的从动轴上设有喷出罩口或排出罩口28，以允许材料从外杆2与位于外杆2中的内杆1之间形成的环形区域中流出。

构造为液压旋转马达的两个驱动马达24、24′，被装设用于驱动齿轮21。这些驱动马达24、24′被法兰连接到齿轮21的后侧再到它们的变速箱22，所述变速箱远离双钻杆顶端、且从该处相对于钻探轴线3沿向后方向(即与钻探方向80相反的方向)大致轴向地延伸。这两个驱动马达24、24′以间隔开的、并列的方式被安装到绕钻探轴线3延伸的圆弧上。

以相对于外杆驱动件20轴向位移的方式在其后侧上装设内杆驱动件10，以旋转驱动内杆1。所述驱动件10具有齿轮11，在该齿轮的从动轴上定位有尾部法兰18。所述尾部法兰18以“被连接而旋转”的方式将内杆1的调节杆6联接到齿轮11的从动轴。调节杆6横穿上游外杆驱动件20的齿轮21，并在其远离尾部法兰18的端部上具有杆件接头19，在该杆件接头中定位有内杆1的可更换部分。

为驱动齿轮11，内杆驱动件10具有被构造为液压旋转马达的两个驱动马达14、14′，所述马达可以被安装成：它们的驱动轴与钻探轴线3同轴、并从内杆驱动件10的齿轮11的变速箱12向后延伸。

为了使内杆1相对于外杆2而轴向位移，其上轴向固定了内杆1的内杆驱动件10和其上轴向固定了外杆2的外杆驱动件20，是相对于彼此可轴向位移的。为此，内杆驱动件10在其变速箱12处被固定到滑动件51，滑动件51被轴向可位移地安装到被构造为滑动板的轴向定向基座52上。借助于变速箱22将外杆驱动件20再固定到基座52上。为了两个驱动件10、20相对于彼此有效地进行位移，在所述驱动件10、20的两侧，在每种情况中都装设了构造为液压缸的线性驱动件34、34′，且所述线性驱动件34、34′在一侧被固定到内杆驱动件10、而在另一侧被固定到外杆驱动件20，且其轴向延伸。

被定位于外杆驱动件20的变速箱22上的后部处的驱动马达24、24′被布置成与钻探轴线3具有径向间隔。因此，在外齿轮驱动件20的齿轮21的后侧形成了自由空间30。这个形成在驱动马达24、24′和基座52之间的自由空间被如此定尺寸，即其可以接收内杆驱动件10的变速箱12。这使得有可能借助于线性装置34、34′，沿钻探方向80将内杆驱动件10轴向地推进到这样一种程度，即外杆驱动件20的驱动马达24、24′横向地或径向地围绕内杆驱动件10的变速箱12，且因此外杆驱动件20及内杆驱动件10变为以径向并列的方式处于驱动马达24、24′及变速箱12的邻近区域内。内杆驱动件10可以被至少部分地引入两个驱动马达24、24′之间的间隔区域中。

图1示出的驱动结构处于即刻将内杆驱动件10引入自由空间30的状态。通过进一步缩短线性装置34、34′，可以将内杆驱动件10更进一步地引入自由空间30，从而使得重叠区域内进一步增加，在该重叠区域处外杆驱动件20和内杆驱动件10是径向并列的。

为了将钻探液供应到内杆1的内部，有可能提供在附图中未示出的冲洗头。后者适当地位于齿轮11的后侧，但是基本上其也可以被定位成接近在内杆1的调节杆6上的尾部法兰18。

Claims (10)

1.用于双钻杆的驱动结构，双钻杆具有外杆(2)和内杆(1)，内杆(1)至少按分区域的方式沿钻探轴线(3)安装在外杆(2)中，其中：

-内杆驱动件(10)，其被装设用于旋转驱动内杆(1)，

-外杆驱动件(20)，其被装设用于旋转驱动外杆(2)、且其与内杆驱动件(10)轴向位移，和

-位移装置，其被装设用于相对于外杆驱动件(20)移动内杆驱动件(10)，

其特征在于：

-在外杆驱动件(20)上提供了自由空间(30)，借助于位移装置可以将内杆驱动件(10)轴向引入其中，从而使得外杆驱动件(20)与内杆驱动件(10)至少分区域地径向并列，

-外杆驱动件(20)具有相互间隔开的至少两个驱动马达(24、24′)，和

-自由空间(30)部分地形成于两个驱动马达(24、24′)之间。

2.如权利要求1所述的驱动结构，其特征在于，

内杆驱动件(10)在自由空间(30)内至少分区域地被外杆驱动件(20)径向围绕。

3.如权利要求1-2之一所述的驱动结构，其特征在于，

外杆驱动件(20)具有齿轮(21)，且

当内杆驱动件(10)被引入自由空间(30)时，至少外杆驱动件(20)的驱动马达(24)是径向地与内杆驱动件(10)并列。

4.如权利要求1-2之一所述的驱动结构，其特征在于，

内杆驱动件(10)具有带变速箱(12)的齿轮(11)，且

在内杆驱动件(10)被引入自由空间(30)的情况下，至少内杆驱动件(10)的变速箱(12)是径向地与外杆驱动件(20)并列。

5.如权利要求1-2之一所述的驱动结构，其特征在于，

外杆驱动件(20)的至少两个驱动马达(24、24′)被定位于绕钻探轴线(3)延伸的弧上。

6.如权利要求1-2之一所述的驱动结构，其特征在于，

内杆驱动件(10)具有与钻探轴线(3)同轴定位的驱动马达(14)。

7.如权利要求1-2之一所述的驱动结构，其特征在于，

位移装置具有至少一个线性装置(34)，其一方面位于内杆驱动件(10)上、且另一方面位于外杆驱动件(20)上。

8.如权利要求1-2之一所述的驱动结构，其特征在于，

内杆驱动件(10)被定位于滑动件(51)上，且外杆驱动件(20)被轴向固定到基座(52)，滑动件(51)在基座(52)上与内杆驱动件(10)一起被可轴向位移地引导。

9.如权利要求8所述的驱动结构，其特征在于，

用于内杆驱动件(10)的自由空间(30)形成于外杆驱动件(20)及基座(52)之间。

10.如权利要求7所述的驱动结构，其特征在于，线性装置(34)是液压缸。

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