CN104453706A - 环形线切钻探钻机 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种环形线切钻探钻机，包括配重体、动力电机组件、支撑体、花键主轴、钻头和控制器；该配重体包括吊环、配重和吊环连杆，该吊环和吊环连杆连接在一起，该配重固设在吊环连杆上，该吊环连杆通过轴承与花键主轴连接；该动力电机组件包括动力电机和恒转矩变频器，该动力电机通过轴承与花键主轴连接，该恒转矩变频器安置在地面上并与动力电机连接，该恒转矩变频器还与控制器连接；该支撑体包括上支撑座和下支撑座，该上支撑座和下支撑座连接在动力电机的上下两端，该上支撑座上安装有上液压装置，且该下支撑座上安装有下液压装置，该上液压装置和下液压装置分别与控制器连接；该花键主轴同心连接着配重体、动力电机、支撑体和钻头。

Description

环形线切钻探钻机

技术领域

本发明涉及钻探领域，特别是涉及一种用于石油天然气钻探、地质钻探、水井钻探、桥梁基础工程等非开挖技术领域的环形线切钻探钻机。

背景技术

目前我国钻井工程虽然经过了快速发展，但基本还是以普通螺杆钻具为主，虽然在一定程度上满足了我国钻井工程的需要，但近年来，易斜井、深井、超深井等在钻井工程中的比重越来越大，单纯靠螺杆的连接来钻井在钻井的深度、耗能、效率、劳动强度以及成本上都越来越不能适应实际需要。

所以，急需一种新型的钻探方式，来改变现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的是在提供一种环形线切钻探钻机,能够改变传统的钻探方式，并且效率高、劳动强度小和成本低。

本发明的目的是采用以下的技术方案来实现的。本发明提供一种环形线切钻探钻机，一种环形线切钻探钻机，包括配重体、动力电机组件、支撑体、花键主轴、钻头和控制器；其中，该配重体包括吊环、配重和吊环连杆，该吊环和吊环连杆连接在一起，该配重固设在吊环连杆上，该吊环连杆通过轴承与花键主轴连接；该动力电机组件包括动力电机和恒转矩变频器，该动力电机通过轴承与花键主轴连接，该恒转矩变频器安置在地面上并与动力电机连接，该恒转矩变频器还与控制器连接；该支撑体包括上支撑座和下支撑座，该上支撑座和下支撑座连接在动力电机的上下两端，该上支撑座上安装有上液压装置，且该下支撑座上安装有下液压装置，该上液压装置和下液压装置分别与控制器连接；该花键主轴同心连接着配重体、动力电机、支撑体和钻头。

本发明的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的环形线切钻探钻机，其中该吊环和吊环连杆通过第一法兰连接在一起。

前述的环形线切钻探钻机，其中该配重为可拆卸装置，重量为10kg至80kg,其工作方式为配重自然推进或机械推进。

前述的环形线切钻探钻机，其中该上支撑座和下支撑座分别借由上法兰和下法兰连接在动力电机的上下两端。

前述的环形线切钻探钻机，其中该动力电机选择使用交流电力、风动动力、液压动力或蓄电瓶电动力作为能源。

前述的环形线切钻探钻机，其中该上支撑座上具有行程开关，即上支撑座和配重间装有行程开关，该行程开关与控制器连接。

前述的环形线切钻探钻机，其中该钻头选用的是圆柱体钻头。

借由上述技术方案，本发明的环形线切钻探钻机具有下列优点及有益效果：

(1)高效节能：动力电机与钻头部分距离近，且动力电机和钻头直接到井下待钻探层面，不像传统方式相当一部分能量都消耗在螺杆上，损耗小，动力足；另外，钻头采用的是线钻探方式而不是传统的面钻探方式，传统方式需要将土壤或岩石磨碎后才能提升到地表，而线钻探方式效率更高，约比传统方式节能80％。

(2)钻井深度、尺寸大：由于只需用钢丝绳调装并将钻具部分探入地表即可，理论上钻井深度突破目前国际记录，钻孔尺寸规格可以根据用户实际需要定制，从φ150至φ1200的圆孔成孔均可实现。

(3)劳动强度小：当配重到位后，只需用地面机构将钻具调到地面，将钻头中的土或石头清理出后即可将钻具放入地下重新工作，劳动强度很小。

(4)成本低：钻井成本低，大约是传统钻井方式的一半。

(5)可用于特殊用途：因其钻头结构的特殊性，对地质土壤层的分析有独特的益处。

(6)社会效益和经济效益：目前我国钻井市场需求和前景都非常好，但传统的钻井(探)方式效率低、劳动强度大和成本高，而采用本发明后会有大幅度的改善和提高，有良好的社会效益和经济效益。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1：为本发明的环形线切钻探钻机的结构示意图。

【主要元件符号说明】

1：配重体               2：动力电机组件

3：支撑体               4：花键主轴

5：钻头                 6：控制器

11：吊环                12：第一法兰

13：配重                14：吊环连杆

21：动力电机            22：恒转矩变频器

31：上支撑座            32：下支撑座

311：上法兰             321：下法兰

312：上液压装置         322：下液压装置

313：行程开关

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种环形线切钻探钻机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

参阅图1所示，为本发明的环形线切钻探钻机(主要地下部分)的结构示意图，该环形线切钻探钻机包括配重体1、动力电机组件2、支撑体3、花键主轴4、钻头5和控制器6。

该配重体1包括吊环11、第一法兰12、配重13和吊环连杆14，该吊环11和吊环连杆14通过第一法兰12连接在一起，该配重13固设在吊环连杆14上，该吊环连杆14通过轴承与花键主轴4连接；其中，在实际应用中，地面吊挂钢丝绳通过该吊环11将整套探钻机吊起或放入井下工作台面，该配重13为可拆卸装置，并根据地质实际状况及钻头长度、直径选择自身的重量，一般重量为10kg至80kg,该配重的工作方式为配重自然推进或机械推进。

该动力电机组件2包括动力电机21和恒转矩变频器22，该动力电机21通过轴承与花键主轴4连接，该恒转矩变频器22安置在地面上并与动力电机21连接，通过控制电源线实现对地下动力电机21的控制和调整，从而满足不同地质状况的钻探要求。该恒转矩变频器22还与控制器6连接，用于接收其下发的控制信号。另外，动力电机21还可以根据当地实际情况，选择使用交流电力、风动动力、液压动力、蓄电瓶电动力等作为能源。

该支撑体3包括上支撑座31和下支撑座32，且该上支撑座31和下支撑座32分别借由上法兰311和下法兰321连接在动力电机21的上下两端。该上支撑座31上安装有上液压装置312，且该下支撑座32上安装有下液压装置322，该上液压装置212和下液压装置222分别与控制器6连接，用于在工作时接收控制器6的控制信号，可以将上下支撑座紧紧固定在井壁内，从而实现钻头部分的稳定工作。此外，该上支撑座31上具有行程开关313(图中未示)，即上支撑座31和配重13间装有行程开关313，该行程开关313与控制器6连接，在工作过程中，该配重13下移到位后，会触发行程开关313，该行程开关313向控制器6发送到位信号，该控制器6接收到到位信号后，会控制恒转矩变频器22，从而控制动力电机21停止工作，钻探停止。该控制器6安置在地面上，与上液压装置212、下液压装置222、行程开关313及恒转矩变频器22连接，起到整体控制的作用。

该花键主轴4是一根多功能的花键主轴，其同心连接着配重体、动力电机、支撑体和钻头，该钻头5选用的是圆柱体钻头，但本发明不对其进行限制，可依据实际需求而定。在工作过程中，动力电机通过花键主轴使钻头作旋转运动，在配重的作用下，通过花键传动使钻头作向下移动，而工作停止后，地面机构通过钢丝绳将本发明的环形线切钻探钻机提升至地面。

下面简单介绍一下本发明的工作流程。首先，在吊车吊装的作用下，由开钻架定位开钻，钻具(包括配重体、动力电机、支撑体及钻头等)进入地面工作台面后，上下液压装置接收控制器的控制信号，从而将上下支撑座紧紧固定在井壁内(即紧密贴合锁死)，起到定位支撑的作用；随后，控制器控制恒转矩变频器以启动动力电机，动力电机再通过花键带动钻头作旋转运动，同时钻头在配重的作用下向下移动，开始钻探工作；最后，当配重下移到行程开关处后，会触发行程开关，向地面发送到位信号，电机停止工作，钻探停止。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种环形线切钻探钻机，其特征在于其包括配重体、动力电机组件、支撑体、花键主轴、钻头和控制器；

其中，该配重体包括吊环、配重和吊环连杆，该吊环和吊环连杆连接在一起，该配重固设在吊环连杆上，该吊环连杆通过轴承与花键主轴连接；该动力电机组件包括动力电机和恒转矩变频器，该动力电机通过轴承与花键主轴连接，该恒转矩变频器安置在地面上并与动力电机连接，该恒转矩变频器还与控制器连接；该支撑体包括上支撑座和下支撑座，该上支撑座和下支撑座连接在动力电机的上下两端，该上支撑座上安装有上液压装置，且该下支撑座上安装有下液压装置，该上液压装置和下液压装置分别与控制器连接；该花键主轴同心连接着配重体、动力电机、支撑体和钻头。

2.根据权利要求1所述的环形线切钻探钻机，其特征在于其中该吊环和吊环连杆通过第一法兰连接在一起。

3.根据权利要求1所述的环形线切钻探钻机，其特征在于其中该配重为可拆卸装置，重量为10kg至80kg,其工作方式为配重自然推进或机械推进。

4.根据权利要求1所述的环形线切钻探钻机，其特征在于其中该上支撑座和下支撑座分别借由上法兰和下法兰连接在动力电机的上下两端。

5.根据权利要求1所述的环形线切钻探钻机，其特征在于其中该动力电机选择使用交流电力、风动动力、液压动力或蓄电瓶电动力作为能源。

6.根据权利要求1所述的环形线切钻探钻机，其特征在于其中该上支撑座上具有行程开关，即上支撑座和配重间装有行程开关，该行程开关与控制器连接。

7.根据权利要求1所述的环形线切钻探钻机，其特征在于其中该钻头选用的是圆柱体钻头。