CN110410005B - 钻井设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻井设备，包括架体和竖直滑动连接在架体内部的钻杆，钻杆的底部设置有钻头，架体上安装有驱动电机，驱动电机通过齿轮组传动机构带动钻杆周向旋转且通过齿轮齿条传动机构带动钻杆竖直方向运动，钻杆的顶部设置有振动组件，振动组件连接在驱动电机上。本发明具有钻杆可以竖直方向振动从而能更好的破碎土石的效果。

Description

钻井设备

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，尤其是涉及一种钻井设备。

背景技术

钻井是利用机械设备将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程，钻井是一项系统工程，是多专业、多工种利用多种设备、工具、材料进行的联合作业，同时它又是多程序紧密衔接，多环节环环相扣的连续作业，施工的全过程都具有相当的复杂性。近年来随着勘探开发工作量的持续增加，钻井工作量呈现大幅度上升趋势，钻井工作量的增加确保了中国油气探明储量和产量的持续提高。

授权公告号为CN106761397B的发明专利公开了一种钻井设备，包括架体和竖直滑动连接在架体内部的钻杆，钻杆的底部设置有钻头，架体上安装有驱动电机，驱动电机通过齿轮组传动机构带动钻杆周向旋转且通过齿轮齿条传动机构带动钻杆竖直方向运动。

上述技术方案中工作人员启动驱动电机后，可以同时带动钻杆旋转和竖直方向运动，但在实际工作中，钻杆在钻到地下前，需要先将地面较硬的土石进行破碎工作，由于钻杆不能竖直方向振动，因此仅靠钻杆底端的钻头旋转，在破碎较硬的土石时效果不是很好。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井设备，其具有钻杆可以竖直方向振动从而能更好的破碎土石的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钻井设备，包括架体和竖直滑动连接在架体内部的钻杆，钻杆的底部设置有钻头，架体上安装有驱动电机，驱动电机通过齿轮组传动机构带动钻杆周向旋转且通过齿轮齿条传动机构带动钻杆竖直方向运动，钻杆的顶部设置有振动组件，振动组件连接在驱动电机上。

通过采用上述技术方案，钻杆的顶部设置有振动组件且振动组件连接在驱动电机上，钻井设备在实际进行钻井工作时，需要先将地面较硬的土石进行破碎，振动组件的设置可以使钻杆竖直方向振动，从而不用仅靠钻杆底端的钻头进行旋转来破碎地面的土石，而是配合钻杆的振动可以使破碎效果更佳，进而钻井设备具有钻杆可以竖直方向振动从而能更好的破碎土石的效果。

本发明进一步设置为：所述架体上转动连接有水平设置的转动轴，转动轴连接在驱动电机上，振动组件包括固定在转动轴外侧的凸轮，架体上通过转动杆转动连接有推杆且转动杆处在推杆靠近中间的位置，钻杆的顶部固定连接有一个水平设置的顶板，推杆的一端与凸轮配合且另一端抵在顶板上，钻杆的外侧竖直套设有复位弹簧且复位弹簧的顶端抵接在顶板的下表面。

通过采用上述技术方案，转动轴和推杆均转动连接在架体上且转动轴的外侧固定有凸轮，推杆的一端与凸轮配合且另一端抵在钻杆顶部的顶板上，顶板的设置增大了钻杆顶部的面积，从而可以更好的与推杆接触，复位弹簧套设在钻杆的外侧且顶端抵接在顶板的下表面，钻井设备工作时，工作人员启动驱动电机，然后使转动轴转动，凸轮推杆的运动使得推杆压着顶板竖直方向运动，推杆压着顶板竖直向下运动时，复位弹簧受到挤压，会对顶板有一个竖直向上的力，当凸轮继续运动且由长端向短端运动过程中，此时推杆和顶板会在复位弹簧的弹簧力的作用下竖直向上运动，复位弹簧的设置可以使推杆的两端始终与凸轮和顶板接触，凸轮推杆运动过程中，顶板竖直方向上下运动，从而钻杆也会竖直方向上下振动，进而钻井设备具有钻杆可以竖直方向振动从而能更好的破碎土石的效果。

本发明进一步设置为：所述推杆靠近顶板的一端铰接有一个水平设置的压板，压板可以转动的方向与推杆可以转动的方向相同。

通过采用上述技术方案，压板铰接在推杆靠近顶板的一端，压板的设置增大了推杆与顶板的接触面积，从而可以更好的与顶板配合进行竖直方向的运动，压板可以转动的方向与推杆可以转动的方向相同，由于推杆靠近顶板的一端做弧形运动，压板的设置使得无论是推杆压着顶板向下运动还是顶板在复位弹簧的作用下压着推杆向上转动，整个过程压板的下表面可以始终与顶板的上表面接触，从而使振动组件的结构更加合理。

本发明进一步设置为：所述推杆靠近凸轮的一端转动连接有一个辊轮且辊轮的表面与凸轮的表面贴合。

通过采用上述技术方案，辊轮的设置使得推杆与凸轮接触的地方由滑动摩擦变为滚动摩擦，减小摩擦力的同时也可以使得推杆与凸轮之间的运动更加平稳、顺畅，且可以降低磨损程度，从而使振动组件的结构更加合理。

本发明进一步设置为：所述转动轴的外侧固定有带轮一且转动连接有轴套，轴套的外侧固定连接有带轮二，齿轮齿条传动机构包括固定在轴套外侧的齿轮和竖直方向滑动连接在架体上的齿条，齿轮和齿条相互啮合，齿条上固定连接有水平设置的固定板，固定板的下表面抵在顶板的上表面，驱动电机输出轴的端部固定连接有一个带轮三，带轮一和带轮二的位置相互靠近且与带轮三均通过同一条皮带进行传动，架体上设置有把皮带从带轮一和带轮二之间位置进行切换的切换组件。

通过采用上述技术方案，轴套转动连接在转动轴上且外侧固定有齿轮和带轮二，齿条竖直滑动连接在架体上且齿条与齿轮相互啮合，固定板固定在齿条的顶部且下表面抵在顶板上，带轮二与带轮三皮带传动，从而驱动电机启动后，使带轮三带动带轮二转动，从而同轴套设置的齿轮转动并且齿条压着顶板使钻杆竖直方向运动，转动轴的外侧固定有带轮一，带轮一和带轮三之间与带轮二和带轮三之间通过同一条皮带传动，当皮带在带轮一与带轮三的外侧时，钻杆旋转的同时振动组件使钻杆竖直方向进行振动可以更好的对地面较硬的土石进行破碎，当皮带在带轮二与带轮三的外侧时，钻杆旋转的同时会竖直方向运动，可以对已经破碎过的地面进行钻井工作，切换组件的设置可以把皮带从带轮一和带轮二之间进行位置切换，从而更加方便钻井设备的两套工作系统振动系统、钻井系统进行工作，提高了工作效率，带轮一与带轮二相互靠近，方便切换组件对皮带的位置进行切换，从而使钻井设备的结构更加合理。

本发明进一步设置为：所述切换组件包括水平固定在架体上的气缸和固定在气缸输出轴端部的移动板，气缸的长度方向与转动轴的长度方向一致，移动板上开设有两个通孔，皮带通过通孔穿过移动板，气缸输出轴的运动使移动板在带轮一与带轮三之间和带轮二与带轮三之间的位置进行切换。

通过采用上述技术方案，气缸的长度方向与转动轴的长度方向一致且气缸输出轴的端部固定有移动板，皮带通过移动板上开设的两个通孔穿过移动板，气缸工作时，输出轴伸长或缩短，可以使移动板移动板在带轮一与带轮三之间和带轮二与带轮三之间的位置进行切换，从而移动板带动皮带使其在带轮一与带轮二之间进行位置切换，从而使切换组件的结构更加合理且钻井设备在工作时振动系统切换到钻井系统时更加方便，且切换过程中不用关闭驱动电机，提高了工作效率。

本发明进一步设置为：所述带轮一和带轮二的表面均开设有凹槽且凹槽的截面为弧形，皮带的截面为圆形。

通过采用上述技术方案，带轮一和带轮二的表面均开设有凹槽，凹槽的设置使得皮带在带轮一或带轮二外侧运动时更加稳定，在没有受到平行于转动轴轴线方向的外力时不会脱离、改变位置，又因为凹槽截面为弧形且皮带的截面为圆形，从而切换组件在对皮带位置进行改变时更加容易，且切换过程中运动平稳，可以避免出现皮带卡住的现象，从而使钻井设备的结构更加合理。

本发明进一步设置为：所述带轮一与带轮二相互远离的一侧均固定有挡板且挡板的外径大于带轮一和带轮二圆形截面的外径。

通过采用上述技术方案，挡板的设置使得皮带在带轮一或带轮二外侧运动的过程中，不会脱离带轮一或带轮二，从而使钻井设备的结构更加合理。

本发明进一步设置为：所述辊轮与凸轮的表面均设置有耐磨镀层。

通过采用上述技术方案，耐磨镀层的设置使得辊轮与凸轮在运动时更加耐磨，提高了使用寿命。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.钻杆的顶部设置有振动组件且振动组件连接在驱动电机上，钻井设备在实际进行钻井工作时，需要先将地面较硬的土石进行破碎，振动组件的设置可以使钻杆竖直方向振动，从而不用仅靠钻杆底端的钻头进行旋转来破碎地面的土石，而是配合钻杆的振动可以使破碎效果更佳，进而钻井设备具有钻杆可以竖直方向振动从而能更好的破碎土石的效果；

2.转动轴和推杆均转动连接在架体上且转动轴的外侧固定有凸轮，推杆的一端与凸轮配合且另一端抵在钻杆顶部的顶板上，顶板的设置增大了钻杆顶部的面积，从而可以更好的与推杆接触，复位弹簧套设在钻杆的外侧且顶端抵接在顶板的下表面，钻井设备工作时，工作人员启动驱动电机，然后使转动轴转动，凸轮推杆的运动使得推杆压着顶板竖直方向运动，推杆压着顶板竖直向下运动时，复位弹簧受到挤压，会对顶板有一个竖直向上的力，当凸轮继续运动且由长端向短端运动过程中，此时推杆和顶板会在复位弹簧的弹簧力的作用下竖直向上运动，复位弹簧的设置可以使推杆的两端始终与凸轮和顶板接触，凸轮推杆运动过程中，顶板竖直方向上下运动，从而钻杆也会竖直方向上下振动，进而钻井设备具有钻杆可以竖直方向振动从而能更好的破碎土石的效果；

3.轴套转动连接在转动轴上且外侧固定有齿轮和带轮二，齿条竖直滑动连接在架体上且齿条与齿轮相互啮合，固定板固定在齿条的顶部且下表面抵在顶板上，带轮二与带轮三皮带传动，从而驱动电机启动后，使带轮三带动带轮二转动，从而同轴套设置的齿轮转动并且齿条压着顶板使钻杆竖直方向运动，转动轴的外侧固定有带轮一，带轮一和带轮三之间与带轮二和带轮三之间通过同一条皮带传动，当皮带在带轮一与带轮三的外侧时，钻杆旋转的同时振动组件使钻杆竖直方向进行振动可以更好的对地面较硬的土石进行破碎，当皮带在带轮二与带轮三的外侧时，钻杆旋转的同时会竖直方向运动，可以对已经破碎过的地面进行钻井工作，切换组件的设置可以把皮带从带轮一和带轮二之间进行位置切换，从而更加方便钻井设备的两套工作系统振动系统、钻井系统进行工作，提高了工作效率，带轮一与带轮二相互靠近，方便切换组件对皮带的位置进行切换，从而使钻井设备的结构更加合理。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图一；

图2是本发明的整体结构示意图二；

图3是转动轴的结构示意图；

图4是振动组件的结构示意图；

图5是切换组件的结构示意图。

图中，1、架体；2、驱动电机；21、带轮三；22、皮带；3、齿轮组传动机构；4、齿轮齿条传动机构；41、齿轮；42、齿条；43、固定板；5、转动轴；51、带轮一；52、轴套；521、带轮二；53、凹槽；54、挡板；6、钻杆；61、钻头；62、顶板；63、复位弹簧；7、振动组件；71、凸轮；72、推杆；721、转动杆；722、压板；723、辊轮；8、切换组件；81、气缸；82、移动板；821、通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种钻井设备，包括架体1和竖直滑动连接在架体1内部的钻杆6，钻杆6的底部设置有钻头61且钻头61与钻杆6可拆卸式连接。架体1上安装有齿轮组传动机构3和驱动电机2，齿轮组传动机构3连接在驱动电机2上且可以带动钻杆6进行周向旋转。

参照图1和图2，架体1上转动连接有水平设置的转动轴5，结合图3，转动轴5的外侧固定有带轮一51且转动连接有轴套52，轴套52的外侧固定连接有带轮二521，带轮一51与带轮二521的位置相互靠近。带轮一51与带轮二521的表面均开设有凹槽53且凹槽53的截面为弧形，带轮一51与带轮二521在相互远离的一侧均固定有挡板54且挡板54的外径大于带轮一51和带轮二521圆形截面的外径。驱动电机2输出轴的端部固定连接有带轮三21，带轮一51与带轮三21之间和带轮二521与带轮三21之间均通过同一条皮带22进行传动，皮带22的截面为圆形。

参照图2，架体1上安装有把皮带22从带轮一51和带轮二521之间位置进行切换的切换组件8，结合图4，切换组件8包括水平固定在架体1上的气缸81和固定在气缸81输出轴端部的移动板82，气缸81的长度方向与转动轴5的长度方向一致，移动板82上开设有两个通孔821，皮带22通过通孔821穿过移动板82，气缸81输出轴的运动使移动板82在带轮一51与带轮三21之间和带轮二521与带轮三21之间的位置进行切换。

参照图1和图2，架体1上安装有齿轮齿条传动机构4，齿轮齿条传动机构4包括固定在轴套52外侧的齿轮41和竖直方向滑动连接在架体1内部的齿条42，齿轮41与齿条42相互啮合。齿条42上固定连接有一个水平设置的固定板43，钻杆6的顶部固定连接有水平设置的顶板62且固定板43的下表面抵在顶板62的上表面。钻杆6的外侧竖直套设有复位弹簧63且复位弹簧63的顶端抵接在顶板62的下表面。

参照图1和图2，钻杆6的顶部设置有振动组件7，结合图3，振动组件7包括固定在转动轴5外侧的凸轮71，架体1上通过转动杆721转动连接有推杆72且转动杆721处在推杆72靠近中间的位置，钻杆6的顶部固定连接有一个水平设置的顶板62。推杆72靠近顶板62的一端铰接有一个水平设置的压板722，压板722可以转动的方向与推杆72可以转动的方向相同，推杆72靠近凸轮71的一端转动连接有一个辊轮723且辊轮723的表面与凸轮71的表面贴合，辊轮723与凸轮71的表面均设置有耐磨镀层。

本具体实施方式的实施例为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钻井设备，包括架体（1）和竖直滑动连接在架体（1）内部的钻杆（6），钻杆（6）的底部设置有钻头（61），架体（1）上安装有驱动电机（2），驱动电机（2）通过齿轮组传动机构（3）带动钻杆（6）周向旋转且通过齿轮齿条传动机构（4）带动钻杆（6）竖直方向运动，其特征在于：钻杆（6）的顶部设置有振动组件（7），振动组件（7）连接在驱动电机（2）上；所述架体（1）上转动连接有水平设置的转动轴（5），转动轴（5）连接在驱动电机（2）上，振动组件（7）包括固定在转动轴（5）外侧的凸轮（71），架体（1）上通过转动杆（721）转动连接有推杆（72）且转动杆（721）处在推杆（72）靠近中间的位置，钻杆（6）的顶部固定连接有一个水平设置的顶板（62），推杆（72）的一端与凸轮（71）配合且另一端抵在顶板（62）上，钻杆（6）的外侧竖直套设有复位弹簧（63）且复位弹簧（63）的顶端抵接在顶板（62）的下表面；所述转动轴（5）的外侧固定有带轮一（51）且转动连接有轴套（52），轴套（52）的外侧固定连接有带轮二（521），齿轮齿条传动机构（4）包括固定在轴套（52）外侧的齿轮（41）和竖直方向滑动连接在架体（1）上的齿条（42），齿轮（41）和齿条（42）相互啮合，齿条（42）上固定连接有水平设置的固定板（43），固定板（43）的下表面抵在顶板（62）的上表面，驱动电机（2）输出轴的端部固定连接有一个带轮三（21），带轮一（51）和带轮二（521）的位置相互靠近且与带轮三（21）均通过同一条皮带（22）进行传动，架体（1）上设置有把皮带（22）从带轮一（51）和带轮二（521）之间位置进行切换的切换组件（8）；所述切换组件（8）包括水平固定在架体（1）上的气缸（81）和固定在气缸（81）输出轴端部的移动板（82），气缸（81）的长度方向与转动轴（5）的长度方向一致，移动板（82）上开设有两个通孔（821），皮带（22）通过通孔（821）穿过移动板（82），气缸（81）输出轴的运动使移动板（82）在带轮一（51）与带轮三（21）之间和带轮二（521）与带轮三（21）之间的位置进行切换。

2.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于：所述推杆（72）靠近顶板（62）的一端铰接有一个水平设置的压板（722），压板（722）可以转动的方向与推杆（72）可以转动的方向相同。

3.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于：所述推杆（72）靠近凸轮（71）的一端转动连接有一个辊轮（723）且辊轮（723）的表面与凸轮（71）的表面贴合。

4.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于：所述带轮一（51）和带轮二（521）的表面均开设有凹槽（53）且凹槽（53）的截面为弧形，皮带（22）的截面为圆形。

5.根据权利要求1所述的钻井设备，其特征在于：所述带轮一（51）与带轮二（521）相互远离的一侧均固定有挡板（54）且挡板（54）的外径大于带轮一（51）和带轮二（521）圆形截面的外径。

6.根据权利要求3所述的钻井设备，其特征在于：所述辊轮（723）与凸轮（71）的表面均设置有耐磨镀层。

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