CN112727369A - 一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其涉及钻杆稳定技术领域,其能够很好的控制钻杆的偏移以及抖动情况,在钻杆偏移时,利用控制器控制纠偏组件对钻杆进行纠偏,其中,光电位置传感器将钻杆的偏移状况数据传送至控制器,控制器控制四组纠偏伸缩杆相配合,来达到纠偏的效果;而在钻杆抖动时,则利用控制器控制扶正组件对钻杆进行扶正,其中,扶正电机与控制器电连,且利用扶正套进行主动干预,通过控制器控制扶正电机驱动扶正套相对于钻杆进行反向转动,以便在相同时间内不改变钻杆转速的情况下提高扶正套与钻杆的接触面积,使得钻杆在扶正套的干预下减少抖动,提高钻孔过程的稳定性,提高钻头寿命,有效的防止了激光通路的扭曲。

Description

一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构
技术领域
本发明涉及钻杆稳定技术领域,具体是一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构。
背景技术
地下储藏的油气资源极为丰富,是支撑人类能源消耗的来源,在当前油气钻探中主要运用的是机械碎岩法,有试验资料表明,当高能激光束作用于岩石表面时,高能激光束的能量密度大于岩石的临界密度,岩石即发生破坏,所以激光钻井可以高效快速碎岩,尤其是对深层地层的超硬岩的探采效率极高,激光钻井在钻进效率、降低钻具损耗等方面具有明显的优势,激光破岩过程为了提高钻杆的稳定性,需要通过稳定机构对钻杆进行进一步加固。
而现有的稳定机构对钻杆进行稳定加固时,由于其结构较为简单,通常为简单的导向环进行稳定,其稳定效果较差,在破岩过程中钻杆遇到较硬的岩层时容易使得钻杆发生偏移或者抖动,造成钻孔过程的不稳定,降低钻头寿命,并且会使激光通路扭曲,从而影响破岩机械钻杆对岩层的破碎工作。
因此,有必要提供一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其包括稳定架、安装仓、扶正组件、纠偏组件、随动组件、激光头以及光电位置传感器,其中,所述安装仓固定于所述稳定架的一侧,且所述安装仓的内部自上而下依次安装有扶正组件、纠偏组件以及随动组件,用于钻杆穿过其中并为其提供稳定支撑;
所述随动组件能够随钻杆的偏移而偏移,且所述随动组件的一侧设置有激光头;
所述激光头朝向光电位置传感器的方向设置,所述光电位置传感器固定在安装仓的一侧内壁上,用于接收激光头的光线并将其位置数据传递至控制器中;
所述控制器能够控制纠偏组件进行纠偏动作或者/和控制扶正组件进行扶正动作。
进一步,作为优选,所述扶正组件包括扶正座、轴承座、扶正套以及轴承,其中,所述扶正座固定座安装仓的内顶部,所述扶正座与安装仓上均开设有通孔,用于通过钻杆,所述扶正座的下方固定有轴承座,所述轴承座内部与两组轴承的外圈固定相连,所述轴承的内圈固定套设在扶正套上,所述扶正套用于扶正钻杆。
进一步,作为优选,所述扶正组件还包括从动轮、扶正电机以及锁紧螺母,其中,所述从动轮采用锁紧螺母定位锁紧在扶正套的外表面,且所述从动轮与主动轮相啮合,所述主动轮固定在扶正电机的输出端,所述扶正电机固定在扶正座上。
进一步,作为优选,所述扶正电机与控制器电连,且利用扶正套进行主动干预时,通过控制器控制扶正电机驱动扶正套相对于钻杆进行反向转动,以便在相同时间内不改变钻杆转速的情况下提高扶正套与钻杆的接触面积。
进一步,作为优选,所述纠偏组件包括纠偏座、纠偏套、纠偏伸缩杆以及纠偏轮,其中,所述纠偏座为空腔结构,其内部上下对称的固定嵌入有纠偏套,所述纠偏套套设在钻杆的外部,纠偏座的外部圆周阵列铰接有四组纠偏伸缩杆,所述纠偏伸缩杆的另一端铰接在安装仓的内壁上。
进一步,作为优选,所述纠偏伸缩杆为液压伸缩缸。
进一步,作为优选,所述纠偏座中圆周阵列有多组纠偏轮,所述纠偏轮转动设置在纠偏座中。
进一步,作为优选,所述随动组件包括随动轴承、随动套以及万向支撑组件,其中,所述随动轴承采用随动套套设在钻杆的外表面,所述随动轴承的一端还设置有万向支撑组件作为支撑。
进一步,作为优选,所述万向支撑组件包括支撑座、连接架、锁紧爪、万向球以及支撑臂,其中所述支撑座竖直固定在安装仓的内部一侧,所述支撑座上圆周固定有多组连接架,所述连接架的另一端固定有锁紧爪,多组所述锁紧爪中包裹有万向球,所述万向球伸出锁紧爪的一端采用L型支撑臂与随动轴承固定相连。
进一步,作为优选,所述万向支撑组件还包括锁紧缸、锁紧囊以及气管,其中所述锁紧囊包裹在万向球的外表面,且所述锁紧囊采用气管与锁紧缸的输出端相连,所述锁紧缸固定在支撑座中。
与现有技术相比,本发明提供了一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,具备以下有益效果:
本发明能够很好的控制钻杆的偏移以及抖动情况,在钻杆偏移时,利用控制器控制纠偏组件对钻杆进行纠偏,其中,光电位置传感器将钻杆的偏移状况数据传送至控制器,控制器控制四组纠偏伸缩杆相配合,来达到纠偏的效果;而在钻杆抖动时,则利用控制器控制扶正组件对钻杆进行扶正,其中,扶正电机与控制器电连,且利用扶正套进行主动干预,通过控制器控制扶正电机驱动扶正套相对于钻杆进行反向转动,以便在相同时间内不改变钻杆转速的情况下提高扶正套与钻杆的接触面积,使得钻杆在扶正套的干预下减少抖动,提高钻孔过程的稳定性,提高钻头寿命,有效的防止了激光通路的扭曲。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的平面结构示意图;
图3为图2的部分放大结构示意图;
图4为本发明中万向支撑组件的结构示意图;
图中:1、稳定架;2、安装仓;3、扶正组件;4、纠偏组件;5、随动组件;6、钻杆;7、激光座;8、激光头;9、光电位置传感器;31、扶正座;32、轴承座;33、从动轮;34、扶正套;35、轴承;36、扶正电机;37、锁紧螺母;41、纠偏座;42、纠偏套;43、纠偏伸缩杆;44、纠偏轮;51、随动轴承;52、随动套;53、万向支撑组件;531、支撑座;532、锁紧缸;533、连接架;534、锁紧爪;535、万向球;536、锁紧囊;537、气管;538、支撑臂。
具体实施方式
请参阅图1~4,本发明实施例中,一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其包括稳定架1、安装仓2、扶正组件3、纠偏组件4、随动组件5、激光头8以及光电位置传感器9,其中,所述安装仓2固定于所述稳定架1的一侧,且所述安装仓2的内部自上而下依次安装有扶正组件3、纠偏组件4以及随动组件5,用于钻杆6穿过其中并为其提供稳定支撑;
所述随动组件5能够随钻杆6的偏移而偏移,且所述随动组件5的一侧设置有激光头8;
所述激光头8朝向光电位置传感器9的方向设置,所述光电位置传感器9固定在安装仓2的一侧内壁上,用于接收激光头8的光线并将其位置数据传递至控制器中;
所述控制器能够控制纠偏组件4进行纠偏动作或者/和控制扶正组件3进行扶正动作,具体的,在钻杆偏移时,利用控制器控制纠偏组件4对钻杆进行纠偏,而在钻杆抖动时,则利用控制器控制扶正组件对钻杆进行扶正。
本实施例中,如图2和3,所述扶正组件3包括扶正座31、轴承座32、扶正套34以及轴承35,其中,所述扶正座31固定座安装仓2的内顶部,所述扶正座31与安装仓2上均开设有通孔,用于通过钻杆6,所述扶正座31的下方固定有轴承座32,所述轴承座32内部与两组轴承35的外圈固定相连,所述轴承35的内圈固定套设在扶正套34上,所述扶正套用于扶正钻杆6。
作为较佳的实施例,所述扶正组件3还包括从动轮33、扶正电机36以及锁紧螺母37,其中,所述从动轮33采用锁紧螺母37定位锁紧在扶正套34的外表面,且所述从动轮33与主动轮相啮合,所述主动轮固定在扶正电机36的输出端,所述扶正电机固定在扶正座31上。
另外,所述扶正电机36与控制器电连,且利用扶正套34进行主动干预时,通过控制器控制扶正电机36驱动扶正套34相对于钻杆6进行反向转动,以便在相同时间内不改变钻杆6转速的情况下提高扶正套34与钻杆6的接触面积,使得钻杆在扶正套的干预下减少抖动。
本实施例中,如图3,所述纠偏组件4包括纠偏座41、纠偏套42、纠偏伸缩杆43以及纠偏轮44,其中,所述纠偏座41为空腔结构,其内部上下对称的固定嵌入有纠偏套42,所述纠偏套42套设在钻杆6的外部,纠偏座41的外部圆周阵列铰接有四组纠偏伸缩杆43,所述纠偏伸缩杆43的另一端铰接在安装仓2的内壁上。
作为较佳的实施例,所述纠偏伸缩杆43为液压伸缩缸,液压伸缩缸的进出液处设置有电磁阀,电磁阀由控制器进行控制,在具体实施时,光电位置传感器9将钻杆的偏移状况数据传送至控制器,控制器控制四组纠偏伸缩杆43相配合,来达到纠偏的效果。
作为较佳的实施例,所述纠偏座41中圆周阵列有多组纠偏轮44,所述纠偏轮44转动设置在纠偏座41中。
本实施例中,所述随动组件5包括随动轴承51、随动套52以及万向支撑组件53,其中,所述随动轴承51采用随动套52套设在钻杆6的外表面,所述随动轴承51的一端还设置有万向支撑组件53作为支撑。
本实施例中,所述万向支撑组件53包括支撑座531、连接架533、锁紧爪534、万向球535以及支撑臂538,其中所述支撑座531竖直固定在安装仓2的内部一侧,所述支撑座531上圆周固定有多组连接架533,所述连接架533的另一端固定有锁紧爪534,多组所述锁紧爪534中包裹有万向球535,所述万向球535伸出锁紧爪534的一端采用L型支撑臂538与随动轴承51固定相连。
另外,所述万向支撑组件53还包括锁紧缸532、锁紧囊536以及气管537,其中所述锁紧囊536包裹在万向球535的外表面,且所述锁紧囊536采用气管537与锁紧缸532的输出端相连,所述锁紧缸532固定在支撑座531中,利用锁紧囊能够改变万向球与锁紧爪之间的摩擦力。
在具体实施时,在钻杆偏移时,利用控制器控制纠偏组件4对钻杆进行纠偏,其中,光电位置传感器9将钻杆的偏移状况数据传送至控制器,控制器控制四组纠偏伸缩杆43相配合,来达到纠偏的效果;而在钻杆抖动时,则利用控制器控制扶正组件对钻杆进行扶正,其中,扶正电机36与控制器电连,且利用扶正套34进行主动干预,通过控制器控制扶正电机36驱动扶正套34相对于钻杆6进行反向转动,以便在相同时间内不改变钻杆6转速的情况下提高扶正套34与钻杆6的接触面积,使得钻杆在扶正套的干预下减少抖动。
以上所述的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:其包括稳定架(1)、安装仓(2)、扶正组件(3)、纠偏组件(4)、随动组件(5)、激光头(8)以及光电位置传感器(9),其中,所述安装仓(2)固定于所述稳定架(1)的一侧,且所述安装仓(2)的内部自上而下依次安装有扶正组件(3)、纠偏组件(4)以及随动组件(5),用于钻杆(6)穿过其中并为其提供稳定支撑;
所述随动组件(5)能够随钻杆(6)的偏移而偏移,且所述随动组件(5)的一侧设置有激光头(8);
所述激光头(8)朝向光电位置传感器(9)的方向设置,所述光电位置传感器(9)固定在安装仓(2)的一侧内壁上,用于接收激光头(8)的光线并将其位置数据传递至控制器中;
所述控制器能够控制纠偏组件(4)进行纠偏动作或者/和控制扶正组件(3)进行扶正动作。
2.根据权利要求1所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述扶正组件(3)包括扶正座(31)、轴承座(32)、扶正套(34)以及轴承(35),其中,所述扶正座(31)固定座安装仓(2)的内顶部,所述扶正座(31)与安装仓(2)上均开设有通孔,用于通过钻杆(6),所述扶正座(31)的下方固定有轴承座(32),所述轴承座(32)内部与两组轴承(35)的外圈固定相连,所述轴承(35)的内圈固定套设在扶正套(34)上,所述扶正套用于扶正钻杆(6)。
3.根据权利要求2所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述扶正组件(3)还包括从动轮(33)、扶正电机(36)以及锁紧螺母(37),其中,所述从动轮(33)采用锁紧螺母(37)定位锁紧在扶正套(34)的外表面,且所述从动轮(33)与主动轮相啮合,所述主动轮固定在扶正电机(36)的输出端,所述扶正电机固定在扶正座(31)上。
4.根据权利要求3所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述扶正电机(36)与控制器电连,且利用扶正套(34)进行主动干预时,通过控制器控制扶正电机(36)驱动扶正套(34)相对于钻杆(6)进行反向转动,以便在相同时间内不改变钻杆(6)转速的情况下提高扶正套(34)与钻杆(6)的接触面积。
5.根据权利要求1所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述纠偏组件(4)包括纠偏座(41)、纠偏套(42)、纠偏伸缩杆(43)以及纠偏轮(44),其中,所述纠偏座(41)为空腔结构,其内部上下对称的固定嵌入有纠偏套(42),所述纠偏套(42)套设在钻杆(6)的外部,纠偏座(41)的外部圆周阵列铰接有四组纠偏伸缩杆(43),所述纠偏伸缩杆(43)的另一端铰接在安装仓(2)的内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述纠偏伸缩杆(43)为液压伸缩缸。
7.根据权利要求5所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述纠偏座(41)中圆周阵列有多组纠偏轮(44),所述纠偏轮(44)转动设置在纠偏座(41)中。
8.根据权利要求1所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述随动组件(5)包括随动轴承(51)、随动套(52)以及万向支撑组件(53),其中,所述随动轴承(51)采用随动套(52)套设在钻杆(6)的外表面,所述随动轴承(51)的一端还设置有万向支撑组件(53)作为支撑。
9.根据权利要求8所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述万向支撑组件(53)包括支撑座(531)、连接架(533)、锁紧爪(534)、万向球(535)以及支撑臂(538),其中所述支撑座(531)竖直固定在安装仓(2)的内部一侧,所述支撑座(531)上圆周固定有多组连接架(533),所述连接架(533)的另一端固定有锁紧爪(534),多组所述锁紧爪(534)中包裹有万向球(535),所述万向球(535)伸出锁紧爪(534)的一端采用L型支撑臂(538)与随动轴承(51)固定相连。
10.根据权利要求9所述的一种激光破岩机械专用的钻杆稳定机构,其特征在于:所述万向支撑组件(53)还包括锁紧缸(532)、锁紧囊(536)以及气管(537),其中所述锁紧囊(536)包裹在万向球(535)的外表面,且所述锁紧囊(536)采用气管(537)与锁紧缸(532)的输出端相连,所述锁紧缸(532)固定在支撑座(531)中。
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