CN113202410A - 一种用于石油开采的地质勘探装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于石油开采的地质勘探装置及其使用方法，涉及地质勘探技术领域；为了解决过载保护问题；该装置包括框架结构，所述框架结构上固定安装有支撑板一，支撑板一的底部设置有支撑板二，该方法包括启动液压缸，通过弹簧二的弹力控制钻探压力，启动驱动电机，使得钻杆转动进行钻探。本发明当出现钻杆卡滞现象时，此时过载保护盘不转，而扭矩传递筒继续转动会导致杠杆以铰接杆为轴线转动，使得弹簧三与弹簧四一个压缩，一个拉伸，使得铰接杆与扭矩传递棘爪配合的一端，沿着过载保护盘的径向距离向外移动，从而与扭矩传递棘爪脱离限位作用，解除传动功能，从而可以有效的保护驱动电机不会因钻头卡滞导致过载损坏。

Description

一种用于石油开采的地质勘探装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种用于石油开采的地质勘探装置及其使用方法。

背景技术

石油开采前，需要对地质进行勘探，其中就包括地形三维成像和地质钻探等，在地质钻探时，其通过钻探设备进行垂直钻探，然后对钻探进行取样，以便对样品分析确定石油的储量以及储藏位置。

经检索，中国专利公开号为CN108868596A的专利，公开了一种石油开采钻探设备，包括钻探装置、连接器、调节器、曲柄、支撑架、开采器、底座、梯子，钻探装置的上端嵌套有连接器，连接器的上端嵌入于调节器上，调节器的左端与曲柄的右端相焊接，曲柄的中段与支撑架的上方铰链连接。

上述专利存在以下不足：由于在钻探时，会遇到较硬的岩石层，此时钻头会出现卡滞现象，上述专利，其一，不具备钻头卡滞脱困功能，另外，其也不具备钻头卡滞时，对电机的过载保护，所以，还有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于石油开采的地质勘探装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于石油开采的地质勘探装置，包括框架结构，所述框架结构上固定安装有支撑板一，支撑板一的底部设置有支撑板二，支撑板二上设置有钻探机构，所述钻探机构包括驱动电机、钻杆和驱动组件，所述驱动组件包括扭矩传递筒和过载保护盘，所述过载保护盘的内壁设置有钻轴，钻轴转动连接于支撑板二的内壁，所述钻杆设置于钻轴的底部外壁上，所述扭矩传递筒转动连接于钻轴的顶部外壁，所述过载保护盘的顶部通过铰接杆转动连接有四个圆形阵列的杠杆，杠杆的一端两侧外壁分别设置有弹簧三和弹簧四，弹簧三与弹簧四的另一侧设置于过载保护盘的外壁上，所述扭矩传递筒的底部设置有四个圆形阵列的扭矩传递棘爪。

优选地：所示扭矩传递筒的顶部外壁设置有锥齿轮二，锥齿轮二的外壁啮合有锥齿轮一，支撑板二的顶部外壁设置有驱动电机，驱动电机的输出轴与锥齿轮一焊接固定。

进一步地：所述框架结构包括两个固定于地面的液压缸，两个所述液压缸的活塞连杆顶部外壁设置有同一个支撑架，支撑架的一侧外壁设置有两个U型架。

在前述方案的基础上：所示U型架的内壁设置有滑杆一，滑杆一的外壁滑动连接有滑块一，两个滑块一均设置于支撑板一的外壁上，且所述滑块一的顶部设置有滑杆一，滑块一的底部设置有弹簧一。

在前述方案中更佳的方案是：所述支撑板一的顶部设置有冲击机构，所述冲击机构包括配重块和气缸，所述配重块的两侧均设置有滑块二，滑块二的内壁滑动连接有滑杆二，滑杆二设置于支撑板一的顶部外壁上。

作为本发明进一步的方案：所述滑块二的顶部外壁设置有限位板，限位板与滑块二之间设置有弹簧五。

同时，所述气缸的活塞杆顶部外壁设置有撞击块，撞击块与气缸的壳体之间设置有弹簧六。

作为本发明的一种优选的：所述气缸的壳体外壁设置有与其内腔连通的电磁阀和电磁阀，电磁阀的与外部定压气罐连接。

同时，所述支撑板一位于配重块两侧正下方的顶部外壁均设置有冲击承力板，冲击承力板的顶部外壁设置有橡胶垫板。

一种用于石油开采的地质勘探装置的使用方法，具体步骤如下：

S1：启动液压缸，通过弹簧二的弹力控制钻探压力；

S2：启动驱动电机，使得钻杆转动进行钻探；

S3：钻探时的卡滞脱困与过载保护均可通过扭矩传递筒与过载保护盘的连接结构进行自动启动；

S4：当遇见较硬的岩石层，钻杆较难深入时，通过电磁阀与泄压阀对内部进行充气-放气，从而通过配重块进行轴向冲击。

本发明的有益效果为：

1.该用于石油开采的地质勘探装置，通过设置有扭矩传递棘爪以及杠杆，且在杠杆的两侧设置了弹簧三和弹簧四，当出现钻杆卡滞现象时，此时过载保护盘不转，而扭矩传递筒继续转动会导致杠杆以铰接杆为轴线转动，使得弹簧三与弹簧四一个压缩，一个拉伸，使得铰接杆与扭矩传递棘爪配合的一端，沿着过载保护盘的径向距离向外移动，从而与扭矩传递棘爪脱离限位作用，解除传动功能，从而可以有效的保护驱动电机不会因钻头卡滞导致过载损坏。

2.该用于石油开采的地质勘探装置，通过在杠杆的两侧设置弹簧三与弹簧四，当钻头卡滞，扭矩传递棘爪与杠杆脱离的一瞬间，弹簧三与弹簧四的作用力会使得铰接杆复位，此时扭矩传递筒转动会与下一个杠杆继续经历过载保护流程，使得钻杆的扭矩传递具有间歇性震动效果，从而可以对其可靠脱困具有促进作用。

3.该用于石油开采的地质勘探装置，通过设置有弹簧二，由于在钻探时，钻杆的轴向压力也是钻探的重要参数之一，而实际上液压缸的伸缩，其通过U型架对支撑板一进行施压，而U型架又通过弹簧二对支撑板一施压，实际钻探过程中，钻杆轴向压力与弹簧二的弹力呈线性相关，进可通过液压缸的伸缩量即可控制弹簧二的弹力，从而对钻探时钻杆的轴向压力进行精准控制。

4.该用于石油开采的地质勘探装置，通过设置有冲击机构，当电磁阀启动时，气缸的活塞杆迅速带动撞击块上升，将配重块向上顶出，随后电磁阀关闭，泄压阀开启，撞击块受到重力和弹簧六的拉力迅速复位，此时配重块受到重力，与弹簧五的弹力迅速下降，对橡胶垫板和冲击承力板进行冲击，从而对钻杆施加轴向冲击力，增加钻探的效果与效率。

5.该用于石油开采的地质勘探装置，通过设置有橡胶垫板，一方面，其能防止配重块与冲击承力板直接刚性碰撞造成寿命降低，另一方面，实际上配重块初次冲击橡胶垫板时，也会向上弹起，随后在进行较小冲击力的冲击，从而模仿实际打桩时的一重多轻，进一步提高钻探的效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于石油开采的地质勘探装置的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于石油开采的地质勘探装置的框架结构结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于石油开采的地质勘探装置的钻探机构结构示意图；

图4为本发明提出的一种用于石油开采的地质勘探装置的钻探机构剖视结构示意图；

图5为本发明提出的一种用于石油开采的地质勘探装置的扭矩传递筒与过载保护盘结构示意图；

图6为本发明提出的一种用于石油开采的地质勘探装置的冲击机构结构示意图。

图中：1-框架结构、2-冲击机构、3-支撑板一、4-支撑板二、5-钻探机构、6-弹簧一、7-滑块一、8-支撑架、9-U型架、10-滑杆一、11-弹簧二、12-液压缸、13-驱动电机、14-锥齿轮一、15-锥齿轮二、16-扭矩传递筒、17-过载保护盘、18-钻杆、19-钻轴、20-扭矩传递棘爪、21-杠杆、22-弹簧三、23-弹簧四、24-铰接杆、25-滑杆二、26-滑块二、27-弹簧五、28-限位板、29-配重块、30-撞击块、31-弹簧六、32-电磁阀、33-泄压阀、34-气缸、35-橡胶垫板、36-冲击承力板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1：

一种用于石油开采的地质勘探装置，如图1-6所示，包括框架结构1，所述框架结构1上固定安装有支撑板一3，支撑板一3的底部焊接有支撑板二4，支撑板二4上设置有钻探机构5，所述钻探机构5包括驱动电机13、钻杆18和驱动组件，所述驱动组件包括扭矩传递筒16和过载保护盘17，所述过载保护盘17的内壁焊接有钻轴19，钻轴19转动连接于支撑板二4的内壁，所述钻杆18通过螺栓固定于钻轴19的底部外壁上，所述扭矩传递筒16转动连接于钻轴19的顶部外壁，所述过载保护盘17的顶部通过铰接杆24转动连接有四个圆形阵列的杠杆21，杠杆21的一端两侧外壁分别焊接有弹簧三22和弹簧四23，弹簧三22与弹簧四23的另一侧焊接于过载保护盘17的外壁上，所述扭矩传递筒16的底部设置有四个圆形阵列的扭矩传递棘爪20。

为了解决传动问题；如图3所示，所示扭矩传递筒16的顶部外壁焊接有锥齿轮二15，锥齿轮二15的外壁啮合有锥齿轮一14，支撑板二4的顶部外壁通过螺栓固定有驱动电机13，驱动电机13的输出轴与锥齿轮一14焊接固定。

为了解决支撑问题；如图1、2所示，所述框架结构1包括两个固定于地面的液压缸12，两个所述液压缸12的活塞连杆顶部外壁通过螺栓固定有同一个支撑架8，支撑架8的一侧外壁通过螺栓固定有两个U型架9，U型架9的内壁通过螺栓固定有滑杆一10，滑杆一10的外壁滑动连接有滑块一7，两个滑块一7均通过螺栓固定于支撑板一3的外壁上，且所述滑块一7的顶部设置有滑杆一10，滑块一7的底部设置有弹簧一6。

本实施例在使用时,当驱动电机13启动时，其能带动锥齿轮一14转动，从而通过啮合作用带动锥齿轮二15以及扭矩传递筒16转动，扭矩传递筒16转动时，通过其底部的扭矩传递棘爪20与杠杆21的限位作为带动过载保护盘17转动，从而通过钻轴19带动钻杆18转动，进行钻探，另外，当液压缸12启动时，其能带动整个钻探机构5进行升降，从而控制钻探深度和钻探压力，本装置，通过设置有扭矩传递棘爪20以及杠杆21，且在杠杆21的两侧设置了弹簧三22和弹簧四23，当出现钻杆18卡滞现象时，此时过载保护盘17不转，而扭矩传递筒16继续转动会导致杠杆21以铰接杆24为轴线转动，使得弹簧三22与弹簧四23一个压缩，一个拉伸，使得铰接杆24与扭矩传递棘爪20配合的一端，沿着过载保护盘17的径向距离向外移动，从而与扭矩传递棘爪20脱离限位作用，解除传动功能，从而可以有效的保护驱动电机13不会因钻头卡滞导致过载损坏，并且，本装置通过在杠杆21的两侧设置弹簧三22与弹簧四23，当钻头卡滞，扭矩传递棘爪20与杠杆21脱离的一瞬间，弹簧三22与弹簧四23的作用力会使得铰接杆24复位，此时扭矩传递筒16转动会与下一个杠杆21继续经历过载保护流程，使得钻杆18的扭矩传递具有间歇性震动效果，从而可以对其可靠脱困具有促进作用，另外，本装置通过设置有弹簧二11，由于在钻探时，钻杆18的轴向压力也是钻探的重要参数之一，而实际上液压缸12的伸缩，其通过U型架9对支撑板一3进行施压，而U型架9又通过弹簧二11对支撑板一3施压，实际钻探过程中，钻杆18轴向压力与弹簧二11的弹力呈线性相关，进可通过液压缸12的伸缩量即可控制弹簧二11的弹力，从而对钻探时钻杆18的轴向压力进行精准控制。

实施例2：

一种用于石油开采的地质勘探装置，如图1所示，为了解决冲击问题；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述支撑板一3的顶部设置有冲击机构2，所述冲击机构2包括配重块29和气缸34，所述配重块29的两侧均焊接有滑块二26，滑块二26的内壁滑动连接有滑杆二25，滑杆二25通过螺栓固定于支撑板一3的顶部外壁上，所述滑块二26的顶部外壁通过螺栓固定有限位板28，限位板28与滑块二26之间设置有弹簧五27，所述气缸34的活塞杆顶部外壁通过螺栓固定有撞击块30，撞击块30与气缸34的壳体之间焊接有弹簧六31，且气缸34的壳体外壁设置有与其内腔连通的电磁阀32和电磁阀32，电磁阀32的与外部定压气罐连接，所述支撑板一3位于配重块29两侧正下方的顶部外壁均通过螺栓固定有冲击承力板36，冲击承力板36的顶部外壁通过螺栓固定有橡胶垫板35。

本实施例在使用时,由于对于一些较硬的岩石层，仅靠钻探和轴向钻探压力很难对其进行破碎深入，而本实施例通过设置有冲击机构2，当电磁阀32启动时，气缸34的活塞杆迅速带动撞击块30上升，将配重块29向上顶出，随后电磁阀32关闭，泄压阀33开启，撞击块30受到重力和弹簧六31的拉力迅速复位，此时配重块29受到重力，与弹簧五27的弹力迅速下降，对橡胶垫板35和冲击承力板36进行冲击，从而对钻杆18施加轴向冲击力，增加钻探的效果与效率，并且，本装置通过设置有橡胶垫板35，一方面，其能防止配重块29与冲击承力板36直接刚性碰撞造成寿命降低，另一方面，实际上配重块29初次冲击橡胶垫板35时，也会向上弹起，随后在进行较小冲击力的冲击，从而模仿实际打桩时的一重多轻，进一步提高钻探的效果。

工作原理：当驱动电机13启动时，其能带动锥齿轮一14转动，从而通过啮合作用带动锥齿轮二15以及扭矩传递筒16转动，扭矩传递筒16转动时，通过其底部的扭矩传递棘爪20与杠杆21的限位作为带动过载保护盘17转动，从而通过钻轴19带动钻杆18转动，进行钻探，实际上液压缸12的伸缩，其通过U型架9对支撑板一3进行施压，而U型架9又通过弹簧二11对支撑板一3施压，实际钻探过程中，钻杆18轴向压力与弹簧二11的弹力呈线性相关，进可通过液压缸12的伸缩量即可控制弹簧二11的弹力，从而对钻探时钻杆18的轴向压力进行精准控制，另外，当液压缸12启动时，其能带动整个钻探机构5进行升降，从而控制钻探深度和钻探压力，当出现钻杆18卡滞现象时，此时过载保护盘17不转，而扭矩传递筒16继续转动会导致杠杆21以铰接杆24为轴线转动，使得弹簧三22与弹簧四23一个压缩，一个拉伸，使得铰接杆24与扭矩传递棘爪20配合的一端，沿着过载保护盘17的径向距离向外移动，从而与扭矩传递棘爪20脱离限位作用，解除传动功能，扭矩传递棘爪20与杠杆21脱离的一瞬间，弹簧三22与弹簧四23的作用力会使得铰接杆24复位，此时扭矩传递筒16转动会与下一个杠杆21继续经历过载保护流程，使得钻杆18的扭矩传递具有间歇性震动效果，当电磁阀32启动时，气缸34的活塞杆迅速带动撞击块30上升，将配重块29向上顶出，随后电磁阀32关闭，泄压阀33开启，撞击块30受到重力和弹簧六31的拉力迅速复位，此时配重块29受到重力，与弹簧五27的弹力迅速下降，对橡胶垫板35和冲击承力板36进行冲击，从而对钻杆18施加轴向冲击力。

实施例3：

一种用于石油开采的地质勘探装置的使用方法，如图1-6所示，具体步骤如下：

S1：启动液压缸12，通过弹簧二11的弹力控制钻探压力；

S2：启动驱动电机13，使得钻杆18转动进行钻探；

S3：钻探时的卡滞脱困与过载保护均可通过扭矩传递筒16与过载保护盘17的连接结构进行自动启动；

S4：当遇见较硬的岩石层，钻杆18较难深入时，通过电磁阀32与泄压阀33对034内部进行充气-放气，从而通过配重块29进行轴向冲击。

以上所述，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)

1.一种用于石油开采的地质勘探装置，包括框架结构（1），所述框架结构（1）上固定安装有支撑板一（3），支撑板一（3）的底部设置有支撑板二（4），支撑板二（4）上设置有钻探机构（5），其特征在于，所述钻探机构（5）包括驱动电机（13）、钻杆（18）和驱动组件，所述驱动组件包括扭矩传递筒（16）和过载保护盘（17），所述过载保护盘（17）的内壁设置有钻轴（19），钻轴（19）转动连接于支撑板二（4）的内壁，所述钻杆（18）设置于钻轴（19）的底部外壁上，所述扭矩传递筒（16）转动连接于钻轴（19）的顶部外壁，所述过载保护盘（17）的顶部通过铰接杆（24）转动连接有四个圆形阵列的杠杆（21），杠杆（21）的一端两侧外壁分别设置有弹簧三（22）和弹簧四（23），弹簧三（22）与弹簧四（23）的另一侧设置于过载保护盘（17）的外壁上，所述扭矩传递筒（16）的底部设置有四个圆形阵列的扭矩传递棘爪（20）。

2.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所示扭矩传递筒（16）的顶部外壁设置有锥齿轮二（15），锥齿轮二（15）的外壁啮合有锥齿轮一（14），支撑板二（4）的顶部外壁设置有驱动电机（13），驱动电机（13）的输出轴与锥齿轮一（14）焊接固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所述框架结构（1）包括两个固定于地面的液压缸（12），两个所述液压缸（12）的活塞连杆顶部外壁设置有同一个支撑架（8），支撑架（8）的一侧外壁设置有两个U型架（9）。

4.根据权利要求3所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所示U型架（9）的内壁设置有滑杆一（10），滑杆一（10）的外壁滑动连接有滑块一（7），两个滑块一（7）均设置于支撑板一（3）的外壁上，且所述滑块一（7）的顶部设置有滑杆一（10），滑块一（7）的底部设置有弹簧一（6）。

5.根据权利要求1所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所述支撑板一（3）的顶部设置有冲击机构（2），所述冲击机构（2）包括配重块（29）和气缸（34），所述配重块（29）的两侧均设置有滑块二（26），滑块二（26）的内壁滑动连接有滑杆二（25），滑杆二（25）设置于支撑板一（3）的顶部外壁上。

6.根据权利要求5所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所述滑块二（26）的顶部外壁设置有限位板（28），限位板（28）与滑块二（26）之间设置有弹簧五（27）。

7.根据权利要求6所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所述气缸（34）的活塞杆顶部外壁设置有撞击块（30），撞击块（30）与气缸（34）的壳体之间设置有弹簧六（31）。

8.根据权利要求7所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所述气缸（34）的壳体外壁设置有与其内腔连通的电磁阀（32）和电磁阀（32），电磁阀（32）的与外部定压气罐连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于石油开采的地质勘探装置，其特征在于，所述支撑板一（3）位于配重块（29）两侧正下方的顶部外壁均设置有冲击承力板（36），冲击承力板（36）的顶部外壁设置有橡胶垫板（35）。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种用于石油开采的地质勘探装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：启动液压缸（12），通过弹簧二（11）的弹力控制钻探压力；

S2：启动驱动电机（13），使得钻杆（18）转动进行钻探；

S3：钻探时的卡滞脱困与过载保护均可通过扭矩传递筒（16）与过载保护盘（17）的连接结构进行自动启动；

S4：当遇见较硬的岩石层，钻杆（18）较难深入时，通过电磁阀（32）与泄压阀（33）对034内部进行充气-放气，从而通过配重块（29）进行轴向冲击。

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