CN112282660B - 一种可自动注水的组装式钻井装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动注水的组装式钻井装置，包括固定底座，所述固定底座上设有卷扬机装置，所述固定底座上方一端安装有自动控制注水钻井装置，所述自动控制注水钻井装置下方设有组装式钻杆装置。通过钻井平台的升降带动多级伸缩套筒的伸缩，从而使多级伸缩套筒随着钻井平台的升降进行抽水和供水，使装置能够随着钻井工作而自动进行注水，有效的降低了钻井口处的水量，使钻井口处变得干净；通过泥浆抽取管和钻杆进行同步的螺纹连接，从而可以随着钻井工作的进行实时的进行组装钻杆和泥浆抽取管，方便工作人员的操作，同时通过电动伸缩杆调节弧形固定座进行固定钻杆，从而方便钻杆的拆装。
Description
技术领域
本发明涉及钻井机械相关设备领域，特别是一种可自动注水的组装式钻井装置。
背景技术
打井机主要用于开发地下水资源，包括生活用水、农业用水和工业用水等钻井工作，同时也适用于水文地质勘探、建筑工程、桥梁基础打孔等。打井机机结构形式:牵引式、车载式、车载背机式。
在专利CN201720805608.0-一种钻塔可折叠式全液压钻井机中，滑轨的外表面上开设有T型滑槽，滑块也呈T型结构，且滑块滑动嵌入至T型滑槽内，此时滑块可沿着T型滑槽的走向滑动，同时滑块与滑轨又呈限位结构，这样滑动导向架相应的避免了动力机头出现晃动的情况，在动力机头升降的过程中，动力机头相对于塔体之间距离不会发生较大的变化，从而保证了设备的使用稳定性。
但是钻井机是在大气压力的作用下，循环液由沉淀池经回水沟沿着井孔的环状间隙流到井底，由泥浆泵抽吸建立的负压把碎屑泥浆吸入钻杆内腔，随后上升至水龙头，经泥浆泵排入沉淀池，沉淀后的循环液继续流入井孔，如此周而复始，形成了反循环的钻进工作，而这种注水方式在增加钻杆时，无法控制自动控制注水工作，导致钻井环境特别泥泞。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种可自动注水的组装式钻井装置，具有钻井干净的功能，解决了现有钻井机在钻井时，井口处因注水而过度泥泞的问题，通过将水通过钻杆直接注入到钻井内，从而有效的避免了水的扩散，使钻井附近的地面干燥，有效的方便了工作人员进行钻井工作，同时注水可随钻井工作进行同步进行，从而自动控制注水工作。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种可自动注水的组装式钻井装置，包括固定底座，所述固定底座上设有卷扬机装置，所述固定底座上方安装有过滤箱装置，所述固定底座一侧上安装有控制器，所述固定底座上方一端安装有自动控制注水钻井装置，所述自动控制注水钻井装置下方设有组装式钻杆装置；
所述自动控制注水钻井装置包括所述固定底座上表面一端安装有方形钻井支架，所述方形钻井支架两侧侧表面内部安装有多级伸缩套筒，所述多级伸缩套筒上端安装有L型水管，所述L型水管与多级伸缩套筒内部链接，所述多级伸缩套筒下表面一端安装有进水管，所述进水管上安装有单向水阀，所述两个L型水管之间安装有钻井平台，所述钻井平台上方安装有固定水箱，所述固定水箱与两个L型水管固定连接，所述固定水箱内部设有泥浆泵管，所述泥浆泵管上套装有注水套管，所述注水套管与泥浆泵管之间通过连杆固定连接，所述泥浆泵管与固定水箱上表面通过机械密封轴承连接，所述注水套管与固定水箱下表面上通过机械密封轴承连接，所述固定水箱上方安装有泥浆泵，所述泥浆泵的进口端与泥浆泵管通过旋转接头连接，所述泥浆泵的出口端安装有输送软管，所述固定水箱下表面上安装有驱动电机，所述驱动电机的旋转端与注水套管之间通过减速机和齿轮组连接；
所述组装式钻杆装置包括一根钻头杆和若干钻杆，所述钻头杆和钻杆内部中心处设有泥浆抽取管，所述泥浆抽取管与钻杆和钻头杆之间通过支杆连接，所述钻头杆的下端安设有钻井钻头，所述钻井钻头与钻头杆之间通过固定杆和拉撑杆连接，所述钻头杆外侧表面上方开有若干分水孔，所述分水孔均匀分布在钻头杆外侧表面上，所述泥浆抽取管与钻头杆之间安装有环形挡板，所述环形挡板位于分水孔下方，所述钻头杆和钻头杆内部的泥浆抽取管上端安装有螺纹凸台，所述钻杆和钻杆内部的泥浆抽取管的上端设有相同的螺纹凸台，所述钻杆和钻杆内部的泥浆抽取管的下端开有螺纹凹槽，所述螺纹凹槽与螺纹凸台螺纹连接。
所述卷扬机装置包括所述固定底座上安装有卷扬机，所述卷扬机与钻井平台之间通过钢丝绳连接，所述方形钻井支架上安装有钢丝绳轮，所述钢丝绳与钢丝绳轮滑动连接。
所述过虑箱装置包括所述固定底座上安装有过滤箱，所述过滤箱内部中心处上方安装有两个斜固定网板，所述两个斜固定网板之间安装有淤泥过滤膜，所述过滤箱下表面一端与进水管固定连接。
所述方形钻井支架内部两侧侧表面下方安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的伸缩端安装有弧形固定座。
所述注水套管和泥浆泵管的下端齐平，所述注水套管和泥浆泵管的下端开有与钻杆和泥浆抽取管上相同的螺纹凹槽。
所述多级伸缩套筒内部通过移动活塞进行滑动连接。
所述泥浆抽取管的上端分别与钻杆和钻头杆齐平。
所述钻井平台下表面上安装有红外测距传感器，所述红外测距传感器的射向向下。
利用本发明的技术方案制作的一种可自动注水的组装式钻井装置，具备以下有益效果：
本钻井装置，通过钻井平台的升降，带动多级伸缩套筒的伸缩，从而使多级伸缩套筒随着钻井平台的升降进行抽水和供水，使装置能够随着钻井工作而自动进行注水，同时注水通过泥浆抽取管与钻杆之间的缝隙直接注入到钻头附近处，有效的降低了钻井口处的水量，使钻井口处变得干净，从而方便工作人员进行工作；
本钻井装置，通过泥浆抽取管和钻杆进行同步的螺纹连接，从而可以随着钻井工作的进行实时的进行组装钻杆和泥浆抽取管，方便工作人员的操作，同时通过电动伸缩杆调节弧形固定座进行固定钻杆，从而方便钻杆的拆装。
附图说明
图1是本发明所述一种可自动注水的组装式钻井装置的结构示意图；
图2是本发明所述自动控制注水钻井装置的示意图；
图3是本发明所述钻井平台的示意图；
图4是本发明所述钻杆的示意图；
图5是本发明所述钻头杆的示意图；
图中，1、固定底座；2、控制器；3、方形钻井支架；4、多级伸缩套筒；5、L型水管；6、进水管；7、单向水阀；8、钻井平台；9、固定水箱；10、泥浆泵管；11、注水套管；12、连杆；13、机械密封轴承；14、泥浆泵；15、旋转接头；16、输送软管；17、驱动电机；18、减速机；19、齿轮组；20、钻头杆；21、钻杆；22、泥浆抽取管；23、支杆；24、钻井钻头；25、固定杆；26、拉撑杆；27、分水孔；28、环形挡板；29、螺纹凸台；30、螺纹凹槽；31、卷扬机；32、钢丝绳；33、钢丝绳轮；34、过滤箱；35、斜固定网板；36、淤泥过滤膜；37、电动伸缩杆；38、弧形固定座；39、红外测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，在本实施方案中：
在本装置中，装置通过与外部电源连接进行供电，外部电源与控制器2、泥浆泵14、驱动电机17、卷扬机31和电动伸缩杆37电性连接进行供电，控制器2为FX2N-32MR-001型号的PLC控制器，控制器2的控制信号输出端通过继电器分别与泥浆泵14、驱动电机17、卷扬机31和电动伸缩杆37电性连接，控制器2的信号接受端与红外测距传感器39的信号发送端电性连接，从而控制整个装置的运行。
本申请的创造点在于自动控制注水钻井装置和组装式钻杆装置的整体结构设计，结合附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，自动控制注水钻井装置包括固定底座1上表面一端安装有方形钻井支架3，方形钻井支架3两侧侧表面内部安装有多级伸缩套筒4，多级伸缩套筒4上端安装有L型水管5，L型水管5与多级伸缩套筒4内部链接，多级伸缩套筒4下表面一端安装有进水管6，进水管6上安装有单向水阀7，两个L型水管5之间安装有钻井平台8，钻井平台8上方安装有固定水箱9，固定水箱9与两个L型水管5固定连接，固定水箱9内部设有泥浆泵管10，泥浆泵管10上套装有注水套管11，注水套管11与泥浆泵管10之间通过连杆12固定连接，泥浆泵管10与固定水箱9上表面通过机械密封轴承13连接，注水套管11与固定水箱9下表面上通过机械密封轴承13连接，固定水箱9上方安装有泥浆泵14，泥浆泵14的进口端与泥浆泵管10通过旋转接头15连接，泥浆泵14的出口端安装有输送软管16，固定水箱9下表面上安装有驱动电机17，驱动电机17的旋转端与注水套管11之间通过减速机18和齿轮组19连接；组装式钻杆装置包括一根钻头杆20和若干钻杆21，钻头杆20和钻杆21内部中心处设有泥浆抽取管22，泥浆抽取管22与钻杆21和钻头杆20之间通过支杆23连接，钻头杆20的下端安设有钻井钻头24，钻井钻头24与钻头杆20之间通过固定杆25和拉撑杆26连接，钻头杆20外侧表面上方开有若干分水孔27，分水孔27均匀分布在钻头杆20外侧表面上，泥浆抽取管22与钻头杆20之间安装有环形挡板28，环形挡板28位于分水孔27下方，钻头杆20和钻头杆20内部的泥浆抽取管22上端安装有螺纹凸台29，钻杆21和钻杆21内部的泥浆抽取管22的上端设有相同的螺纹凸台29，钻杆21和钻杆21内部的泥浆抽取管22的下端开有螺纹凹槽30，螺纹凹槽30与螺纹凸台29螺纹连接；通过钻井平台8的升降，使多级伸缩套筒4内的水随着钻井平台8的下降而注入到固定水箱9内，从而使水直接注入到钻头附近，从而无需从井口处进行注水，有效的降低了钻井处的泥泞情况，同时注水工作可随钻井工作的进行而同步进行，方便了注水工作的控制，同时通过钻头杆20和钻杆21内部设置的泥浆抽取管22，可以使钻杆21和钻头杆20在抽取泥浆的同时能够同步进行注水，有效的方便了钻井工作的进行，使钻井工作更加的简单、方便，同时此方法可以有效的节省水资源，降低钻井时的耗水量。
在本装置中，卷扬机装置通过卷扬机31的转动带动钢丝绳32的收放，从而通过钢丝绳轮33的作用快速调节钻井平台8的高度，从而控制钻井工作的进行；过滤箱装置通过输送软管16将泥浆输送到过滤箱34内，通过两个斜固定网板35之间的淤泥过滤膜36进行过滤淤泥中的水分，从而有效的节省水资源。
本装置的工作原理为：当需要进行钻井工作时，首先将装置与外部电源连接，此时控制卷扬机31开始工作，卷扬机31通过收卷钢丝绳32，从而通过钢丝绳轮33的作用带动钻井平台8上升到合适位置，并通过手动将钻头杆20放置到方形钻井支架3上，并控制电动伸缩杆37伸出，电动伸缩杆37带动弧形固定座38移动，从而通过两个弧形固定座38将钻头杆20进行固定，
此时钻头杆20的上端注水套管11和泥浆甭管10的下端接触，此时控制驱动电机17旋转，驱动电机17旋转通过齿轮组19的作用带动减速机18转动，并通过齿轮组19的作用带动注水套管11开始旋转，注水套管11通过连杆12的作用带动泥浆泵管10同步转动，从而使注水套管11和泥浆甭管10接触，通过螺纹凸台29与螺纹凹槽30的作用，使注水套管11和泥浆甭管10分别与钻头杆20和泥浆抽取管22螺纹连接；
此时控制电动伸缩杆37收缩，并控制驱动电机17开始工作，驱动电机17工作带动钻头杆20旋转，从而使钻井钻头24开始旋转，同时控制卷扬机31开始缓慢的释放钢丝绳32，此时钻井平台8通过自身的重力，从方形钻井支架3内部上方缓慢的向下滑动，并推动钻井钻头24进行钻井工作；
当红外测距传感器39检测到的距离信号低于设定值时，此时控制驱动电机17停止工作，并控制电动伸缩杆37伸出，使弧形固定座38将钻头杆20的上端固定，此时控制驱动电机17反转，从而使注水套管11和泥浆甭管10分别与钻头杆20和泥浆抽取管22脱离；
此时工作人员将输送软管16放置到过滤箱34内，并向过滤箱34内进行注水，再控制卷扬机31将钻井平台8上升，此时同时将钻杆21放置到注水套管11和钻头杆20之间，并通过手动使钻杆21与钻头杆20、两个泥浆抽取管22通过螺纹凹槽30和螺纹凸台29进行连接；
连接完毕后，此时控制卷扬机31控制钻井平台8下降，并控制驱动电机17工作，驱动电机17通过旋转，使注水套管11和泥浆甭管10与钻杆21和泥浆抽取管22通过螺纹凹槽30和螺纹凸台29进行固定，固定完毕后，此时控制电动伸缩杆37再次收缩；
此时随着钻井平台8的下降，装置再次进行钻井工作，而在钻井平台8上升时，多级伸缩套筒4的伸出，使多级伸缩套筒4内部产生负压，通过进水管6使水通过过滤箱34进入到多级伸缩套筒4内，随着钻井平台8的下降，钻井平台8带动多级伸缩套筒4开始收缩，通过多级伸缩套筒4的收缩和单向水阀7的作用，使多级伸缩套筒4内的水通过L型水管5进入到固定水箱9内，并进入到注水套管11内部，从而进入到钻头杆20和泥浆抽取管22之间，从而通过分水孔27喷洒到钻井内部；
同时控制泥浆泵14开始工作，泥浆泵14通过泥浆抽取管22和泥浆甭管10的作用，将钻头附近与水结合而成的泥浆抽出，并通过输送软管16将泥浆输送到过滤箱34内，并通过过滤箱34内的淤泥过滤膜36进行过滤，从而使水进行循环使用；
重复上述添加钻杆21的操作若干次，便可持续进行钻井工作。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可自动注水的组装式钻井装置，包括固定底座(1)，所述固定底座(1)上设有卷扬机装置，所述固定底座(1)上方安装有过滤箱装置，所述固定底座(1)一侧上安装有控制器(2)，其特征在于，所述固定底座(1)上方一端安装有自动控制注水钻井装置，所述自动控制注水钻井装置下方设有组装式钻杆装置；
所述自动控制注水钻井装置包括所述固定底座(1)上表面一端安装有方形钻井支架(3)，所述方形钻井支架(3)两侧侧表面内部安装有多级伸缩套筒(4)，所述多级伸缩套筒(4)上端安装有L型水管(5)，所述L型水管(5)与多级伸缩套筒(4)内部链接，所述多级伸缩套筒(4)下表面一端安装有进水管(6)，所述进水管(6)上安装有单向水阀(7)，所述两个L型水管(5)之间安装有钻井平台(8)，所述钻井平台(8)上方安装有固定水箱(9)，所述固定水箱(9)与两个L型水管(5)固定连接，所述固定水箱(9)内部设有泥浆泵管(10)，所述泥浆泵管(10)上套装有注水套管(11)，所述注水套管(11)与泥浆泵管(10)之间通过连杆(12)固定连接，所述泥浆泵管(10)与固定水箱(9)上表面通过机械密封轴承(13)连接，所述注水套管(11)与固定水箱(9)下表面上通过机械密封轴承(13)连接，所述固定水箱(9)上方安装有泥浆泵(14)，所述泥浆泵(14)的进口端与泥浆泵管(10)通过旋转接头(15)连接，所述泥浆泵(14)的出口端安装有输送软管(16)，所述固定水箱(9)下表面上安装有驱动电机(17)，所述驱动电机(17)的旋转端与注水套管(11)之间通过减速机(18)和齿轮组(19)连接；
所述组装式钻杆装置包括一根钻头杆(20)和若干钻杆(21)，所述钻头杆(20)和钻杆(21)内部中心处设有泥浆抽取管(22)，所述泥浆抽取管(22)与钻杆(21)和钻头杆(20)之间通过支杆(23)连接，所述钻头杆(20)的下端安设有钻井钻头(24)，所述钻井钻头(24)与钻头杆(20)之间通过固定杆(25)和拉撑杆(26)连接，所述钻头杆(20)外侧表面上方开有若干分水孔(27)，所述分水孔(27)均匀分布在钻头杆(20)外侧表面上，所述泥浆抽取管(22)与钻头杆(20)之间安装有环形挡板(28)，所述环形挡板(28)位于分水孔(27)下方，所述钻头杆(20)和钻头杆(20)内部的泥浆抽取管(22)上端安装有螺纹凸台(29)，所述钻杆(21)和钻杆(21)内部的泥浆抽取管(22)的上端设有相同的螺纹凸台(29)，所述钻杆(21)和钻杆(21)内部的泥浆抽取管(22)的下端开有螺纹凹槽(30)，所述螺纹凹槽(30)与螺纹凸台(29)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述卷扬机装置包括所述固定底座(1)上安装有卷扬机(31)，所述卷扬机(31)与钻井平台(8)之间通过钢丝绳(32)连接，所述方形钻井支架(3)上安装有钢丝绳轮(33)，所述钢丝绳(32)与钢丝绳轮(33)滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述过滤箱装置包括所述固定底座(1)上安装有过滤箱(34)，所述过滤箱(34)内部中心处上方安装有两个斜固定网板(35)，所述两个斜固定网板(35)之间安装有淤泥过滤膜(36)，所述过滤箱(34)下表面一端与进水管(6)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述方形钻井支架(3)内部两侧侧表面下方安装有电动伸缩杆(37)，所述电动伸缩杆(37)的伸缩端安装有弧形固定座(38)。
5.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述注水套管(11)和泥浆泵管(10)的下端齐平，所述注水套管(11)和泥浆泵管(10)的下端开有与钻杆(21)和泥浆抽取管(22)上相同的螺纹凹槽(30)。
6.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述多级伸缩套筒(4)内部通过移动活塞进行滑动连接。
7.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述泥浆抽取管(22)的上端分别与钻杆(21)和钻头杆(20)齐平。
8.根据权利要求1所述的一种可自动注水的组装式钻井装置，其特征在于，所述钻井平台(8)下表面上安装有红外测距传感器(39)，所述红外测距传感器(39)的射向向下。
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