CN112253001B - 一种海底钻机钻具强制分离装置 - Google Patents
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Abstract
一种海底钻机钻具强制分离装置，包括传动轴、主轴、电磁传动机构、爆破分离机构和耐压舱体，耐压舱体上部扣合压盖，电磁传动结构设有主动吸盘、从动吸盘，主动吸盘连接传动轴，从动吸盘连接主轴，压盖与传动轴焊合，从动吸盘与耐压舱体焊合；爆破分离机构设有炸药包和雷管，数个炸药包分布在压盖与耐压舱体顶面之间，各炸药包分别连接雷管；耐压舱体内还设有蓄电池。本发明在海底钻机正常工作时可以传递动力；当遇到突发状况海底钻机需要与钻具脱开时，由水下机器人依次触发分离开关和起爆开关，先切断电磁传动机构，随后爆破分离机构起爆，强力断开传动轴与主轴的连接，使钻机与钻具快速分离，即可回收海底钻机。
Description
技术领域
本发明涉及一种海底钻探装置，特别是海底钻机钻具强制分离装置
背景技术
海底钻机是一种独自工作在于海底的钻探设备。根据钻探需求不同，海底钻机工作的海水深度差别巨大，从几百米到几千米甚至上万米。通常海底钻机是搭载在母船上，比如科学考察船，当母船到达指定位置时，通过母船甲板上的收放系统包括绞车、A型架等部件将钻机下放到海底。母船甲板上安装有海底钻机的控制室，连接控制室与海底钻机的通道就是脐带缆，脐带缆既担负着钻机的下放与回收工作，也担负着动力、控制信号与相关数据的传输工作。海底钻机的关键部位都安装有专业摄像头，视频数据能够直接传输到控制室的显示屏上，操作人员在母船甲板的控制室内就可远程操控钻机进行工作。海底钻机在钻进工作时，有时会遇到各种突发情况，例如液压系统失效、孔内坍塌、埋钻等状况，这些突发情况会导致钻具无法拆卸，只能通过脐带缆回收钻机，但是回收钻机必需要钻机与钻具脱开，一旦遇到钻具与钻机无法脱开时，则钻机无法回收只能丢弃。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海底钻机钻具强制分离装置，所述强制分离装置可以在出现海底钻进突发情况下快速实现钻机与钻具的脱开，从而顺利回收钻机。
本发明所述问题是由下述技术方案解决的：
一种海底钻机钻具强制分离装置，包括传动轴、主轴、电磁传动机构、爆破分离机构和耐压舱体，耐压舱体上部扣合压盖，所述电磁传动结构设有相互吸合的主动吸盘和从动吸盘，主动吸盘连接传动轴，从动吸盘连接主轴，压盖与传动轴焊合，从动吸盘与耐压舱体下部焊合；所述爆破分离机构设有炸药包和雷管，数个炸药包分布在压盖与耐压舱体顶面之间，各炸药包分别连接雷管；耐压舱体内还设有为电磁传动机构和爆破分离机构提供电源的蓄电池。
上述海底钻机钻具强制分离装置，压盖与耐压舱体间由数个螺钉连接，各炸药包分别对应每个螺钉，炸药包经强力胶与压盖粘合。
上述海底钻机钻具强制分离装置，所述主轴设有卡槽，卡槽内安装卡环，所述从动吸盘设有卡环安装槽，卡环位于卡环安装槽内。
上述海底钻机钻具强制分离装置，耐压舱体侧壁上设有起爆开关和分离开关，起爆开关经导线分别连接各雷管和蓄电池，分离开关经导线分别连接电磁线圈和蓄电池。
上述海底钻机钻具强制分离装置，耐压舱体外设有连接耐压舱体的压力补偿器。
上述海底钻机钻具强制分离装置，所述主动吸盘由吸盘上体、吸盘下体对合而成，电磁线圈位于吸盘上体、吸盘下体之间。
上述海底钻机钻具强制分离装置，主动吸盘与传动轴之间经平键连接。
上述海底钻机钻具强制分离装置，从动吸盘与主轴之间螺纹连接。
上述海底钻机钻具强制分离装置，压盖与耐压舱体之间设有密封垫。
本发明针对解决海洋钻进遇到突发情况时回收钻机而设计，所述装置在海底钻机正常工作时，传动轴通过电磁传动机构连接主轴，将动力头输出的扭矩传递到主轴，主轴下端与钻具连接驱动钻进；当遇到突发状况海底钻机需要与钻具脱开时，释放母船配备的水下机器人，由水下机器人依次触发所述装置的分离开关和起爆开关，这样，先切断电磁传动机构的电连接，随后爆破分离机构起爆，强力断开传动轴与主轴的连接，使钻机与钻具快速分离，启动钻井船上的绞车即可回收海底钻机。本发明装置解决了海洋钻进钻机回收的难题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中俯视图；
图3是炸药包分布示意图；
图4是图3中A处的局部放大视图；
图5是卡环的结构示意图。
图中各标号为：1、传动轴，2、压盖，3、炸药包，4、密封垫，5、耐压舱体，6、压力补偿器，7、吸盘上体，8、电磁线圈，9、吸盘下体，10、卡环，11、从动吸盘，12、主轴，13、蓄电池,14、分离开关，15、起爆开关，16、平键，17、导线，18、螺钉，19、雷管。
具体实施方式
参看图1、图5，本发明包括传动轴1、主轴12、电磁传动机构、爆破分离机构和耐压舱体5，耐压舱体顶部扣合压盖2，压盖与耐压舱体之间设有密封垫4，通过螺钉18将压盖与耐压舱体紧固，使耐压舱体内构成密闭腔体。传动轴的上端与动力头输出轴通过螺纹连接，传递动力头输出轴的动力。主轴与压盖焊合。电磁传动结构设有相互吸合的主动吸盘和从动吸盘11。主动吸盘由吸盘上体7、吸盘下体9对合而成，电磁线圈8位于吸盘上体、吸盘下体之间。主动吸盘经平键16连接传动轴，随传动轴转动。从动吸盘与主轴螺纹连接，主轴下端连接钻具，从动吸盘与耐压舱体下部焊合。主轴设有卡槽，卡槽内安装卡环10，从动吸盘设有卡环安装槽，卡环位于卡环安装槽内。卡环起到托起主动吸盘的作用，还具有轴向定位的作用。耐压舱体内还设有为电磁传动机构和爆破分离机构提供电源的蓄电池13。耐压舱体外设有连接耐压舱体的压力补偿器6。在海底钻机正常工作时，电磁传递机构处于通电状态时，主动吸盘、从动吸盘吸合，进而将动力头的扭矩和转速传递给主轴，主轴下端与钻具连接，实现钻进功能。
参看图1-图4，本发明所述爆破分离机构用于海底突发状况时强制海底钻机与钻具脱开。爆破分离机构设有炸药包3，数个炸药包分布在压盖与耐压舱体顶面之间，各炸药包分别对应每个螺钉，炸药包经强力胶与压盖固定，各炸药包分别连接雷管19。雷管采用具有延迟功能的延发电雷管，根据不同药包之间的距离及电信号传输的速度设置不同雷管之间的延迟时间，根据螺栓的预紧力计算出破坏该力所需要的能力，进而配置炸药，并进行封装，以达到爆破的目的。耐压舱体侧壁上设有起爆开关15和分离开关14，起爆开关经线路分别连接各雷管和蓄电池，分离开关经线路分别连接电磁线圈和蓄电池。起爆开关和分离开关采用钮子开关，防止海水压力对开关造成压迫，被迫起动。
当发生井内坍塌或钻机的动力失效等特殊情况需要抛弃钻具回收海底钻机时，将ROV(水下机器人，科考或地质调查船标配装备)释放到水下，水下机器人先拨动分离开关，使电磁传动机构的两个吸盘断电分离；接着拨动起爆开关，雷管引发各炸药包定向爆破将压盖和耐压舱体分离，这样电磁主动吸盘、以上的部分与电磁从动吸盘以下的部分强制脱离，海底钻机就可以被升起，实现海底钻机的回收。
Claims (9)
1.一种海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：包括传动轴（1）、主轴（12）、电磁传动机构、爆破分离机构和耐压舱体（5），耐压舱体上部扣合压盖（2），所述电磁传动机构设有相互吸合的主动吸盘和从动吸盘，主动吸盘连接传动轴，从动吸盘连接主轴，压盖与传动轴焊合，从动吸盘（11）与耐压舱体下部焊合；所述爆破分离机构设有炸药包（3）和雷管，数个炸药包分布在压盖与耐压舱体顶面之间，各炸药包分别连接雷管（19）；耐压舱体内还设有为电磁传动机构和爆破分离机构提供电源的蓄电池（13）。
2.根据权利要求1所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：压盖与耐压舱体间由数个螺钉（18）连接，各炸药包分别对应每个螺钉，炸药包经强力胶与压盖粘合。
3.根据权利要求2所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：所述主轴设有卡槽，卡槽内安装卡环（10），所述从动吸盘设有卡环安装槽，卡环位于卡环安装槽内。
4.根据权利要求3所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：耐压舱体侧壁上设有起爆开关（15）和分离开关（14），起爆开关经导线分别连接各雷管和蓄电池，分离开关经导线分别连接电磁线圈和蓄电池。
5.根据权利要求4所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：耐压舱体外设有连接耐压舱体的压力补偿器（6）。
6.根据权利要求5所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：所述主动吸盘由吸盘上体（7）、吸盘下体（9）对合而成，电磁线圈（8）位于吸盘上体、吸盘下体之间。
7.根据权利要求6所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：主动吸盘与传动轴之间经平键（16）连接。
8.根据权利要求7所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：从动吸盘与主轴之间螺纹连接。
9.根据权利要求8所述的海底钻机钻具强制分离装置，其特征在于：压盖与耐压舱体之间设有密封垫。
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