CN115538961B - 一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井机设备技术领域，具体涉及一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，通过钻机总成包括钻管，钻管内穿设有主钻杆，钻管上设有顶驱动部，用于推动主钻杆下压，主钻杆底部穿设有头钻杆，头钻杆底部设有钻头，钻头可采用现有的旋转掘进钻头，用于转动掘进地层，主钻杆和头钻杆之间设有中驱动部，用于推动头钻杆下压，掘进时，先通过顶驱动部推动主钻杆下压，钻头向下掘进，同时出水管向钻井内灌水，再通过中驱动部推动头钻杆下压，头钻杆下压时，展板组件展开呈顶部敞口状，用于抵靠钻井的井壁，形成向上的阻力，从而减少底盘车自重及锚定装置需提供的反力，提高钻进效率。

Description

一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置

技术领域

本发明涉及钻井机设备技术领域，尤其涉及一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置。

背景技术

现有的车载式钻井机，例如中国专利文献CN2458194Y公开的一种车载式水井钻机，由底盘车、副车架和钻机总成构成，钻机总成安装在副车架上，钻机总成中发动机采用后置安装，于两端分别与离合器、空气压缩机、油泵驱动箱、油泵组连接，油泵组根据载荷分配通过液压管线连接钻机中各油泵及油马达，液气电控制台通过其中阀件分别与钻机电路、液路、气路相连，集中控制各部元件工作，实现多种钻进工艺，中国转离文献CN102704836A 公开的一种车载式全液压岩心钻机结构，包括：汽车机架平台，汽车底盘总成，设置在汽车机架平台上的动力头总成、滑座总成、下桅杆总成、上桅杆总成、鹅头总成、主卷扬、副卷扬、泥浆泵、滑车总成、动力总成、操作柜总成，实现钻进工艺，然而实际操作中，发明人发现现有技术中，通过不断对钻杆加压，实现向下钻进，钻入深度越大，或遇较硬地质，要克服的钻进阻力越大，则底盘车自重及锚定装置提供足够的反力，以与钻进阻力匹配，对于底盘车自重及锚定装置的锚定力要求较大，因而受限较大，影响钻进效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，以解决现有车载式钻井机对于底盘车自重及锚定装置的锚定力要求较大的问题。

基于上述目的，本发明提供了一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，包括底盘车、连接于底盘车上的机架和连接于机架上的钻机总成：

钻机总成包括钻管，钻管内穿设有主钻杆，钻管上设有顶驱动部，用于推动主钻杆下压，主钻杆底部穿设有头钻杆，头钻杆底部设有钻头，主钻杆和头钻杆之间设有中驱动部，用于推动头钻杆下压；

循环泥浆池，设于底盘车上，循环泥浆池一端连接有出浆管，并与主钻杆顶端相连接，另一端连接有出水管，并与钻管底部相连接；

展板组件，分别铰接于主钻杆和头钻杆上，头钻杆下压时，展板组件展开呈顶部敞口状，用于抵靠钻井的井壁，主钻杆下压时，展板组件收合，将泥浆灌入主钻杆和头钻杆内，并通过出浆管流入循环泥浆池内。

优选地，顶驱动部包括有连接于钻管侧端的侧驱动管，侧驱动管内转动连接有往复丝杠，往复丝杠端部连接有驱动电机，往复丝杠上啮合连接有螺母，螺母侧端固定连接有连板，连板穿设入钻管内，并与主钻杆相连接。

优选地，中驱动部为内液压组件，用于推动头钻杆下压。

优选地，主钻杆、头钻杆侧端朝向展板组件的侧端开设有漏孔，泥浆沿漏孔灌入主钻杆和头钻杆内。

优选地，展板组件包括铰接于主钻杆上的第一展板、铰接于头钻杆上的第二展板，第一展板沿主钻杆外侧周向间隔布设，第一展板之间连接有第一闭膜，第二展板沿头钻杆外侧周向间隔布设，第二展板之间连接有第二闭膜，第一展板、第二展板展开时，分别带动第一闭膜、第二闭膜张开，并呈顶部敞口的圆台状。

优选地，第一展板、第二展板底端连接有转轴，转轴分别转动连接于主钻杆和头钻杆上，转轴上连接有棘轮，主钻杆和头钻杆内弹性连接有棘爪，棘爪卡接于棘轮上，用于限制棘轮反向转动，以使第一展板、第二展板仅可向外展开。

优选地，棘轮侧端连接有转向驱动部，用于带动棘爪转动移离棘轮，并带动棘轮反向转向，以使第一展板、第二展板收合。

优选地，主钻杆、头钻杆内转动连接有转板，棘爪弹性连接于转板上，转板侧端固定连接有侧立板，转向驱动部的输出端连接于棘轮上，转向驱动部的输出端连接有抵杆，转向驱动部带动棘轮反向转动，并通过抵杆抵推侧立板，带动侧立板转动，以使棘爪脱离棘轮。

优选地，主钻杆和头钻杆之间设有距离传感器，通过距离传感器感测到头钻杆和主钻杆运动靠近时，触发转向驱动部带动第一展板、第二展板收合。

优选地，中驱动部的输出端外侧连接有弹性螺纹管。

本发明的有益效果：通过钻机总成包括钻管，钻管内穿设有主钻杆，钻管上设有顶驱动部，主钻杆底部穿设有头钻杆，头钻杆底部设有钻头，主钻杆和头钻杆之间设有中驱动部，先通过顶驱动部推动主钻杆下压，钻头向下掘进，同时出水管向钻井内灌水，钻至一定深度后，再通过中驱动部推动头钻杆下压，而头钻杆下压时，展板组件展开呈顶部敞口状，用于抵靠钻井的井壁，由于头钻杆下压会对主钻杆形成向上的反力，以使展板组件敞口端紧密抵接钻井的井壁，形成向上的阻力，从而大大减少底盘车自重及锚定装置需提供的反力，提高钻进效率，主钻杆下压时，触发展板组件收合，从而将展板组件敞口端收集的泥浆灌入主钻杆和头钻杆内，并在展板组件收合时，通过出水管重新灌水，完成高效的泥浆循环利用过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体的结构示意图；

图2为本发明的钻机总成转动钻井时的结构示意图；

图3为本发明的钻管内部的结构示意图；

图4为本发明的图3中A处的放大示意图；

图5为本发明的转向驱动部带动棘轮反转时的结构示意图；

图6为本发明的第一闭膜展开时的俯视图；

图7为本发明的第二闭膜展开时的俯视图；

图8为本发明的展板组件收合时的结构示意图；

图9为本发明的图8中B处的放大示意图。

图中标记为：

1、底盘车；2、机架；3、钻管；4、主钻杆；5、顶驱动部；51、侧驱动管；52、往复丝杠；53、驱动电机；54、螺母；55、连板；6、头钻杆；61、钻头；7、中驱动部；8、循环泥浆池；9、出浆管；10、出水管；11、漏孔；12、第一展板；13、第二展板；14、第一闭膜；15、第二闭膜；16、转轴；17、棘轮；171、棘爪；172、齿轴；18、转向驱动部；19、转板；20、侧立板；21、抵杆；22、距离传感器；23、弹性螺纹管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1、图2、图3、图8所示，一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，包括底盘车1、连接于底盘车1上的机架2和连接于机架2上的钻机总成，钻机总成包括钻管3，钻管3内穿设有主钻杆4，钻管3上设有顶驱动部5，用于推动主钻杆4下压，主钻杆4底部穿设有头钻杆6，头钻杆6底部设有钻头61，主钻杆4和头钻杆6之间设有中驱动部7，用于推动头钻杆6下压，底盘车1上设有循环泥浆池8，循环泥浆池8一端连接有出浆管9，并与主钻杆4顶端相连接，另一端连接有出水管10，并与钻管3底部相连接，主钻杆4和头钻杆6上分别铰接有展板组件，头钻杆6下压时，展板组件展开呈顶部敞口状，用于抵靠钻井的井壁，主钻杆4下压时，展板组件收合，将泥浆灌入主钻杆4和头钻杆6内，并通过出浆管9流入循环泥浆池8内。

本发明通过设置底盘车1、连接于底盘车1上的机架2和连接于机架2上的钻机总成，常规的，底盘车1上还设有锚定装置，通过底盘车1转移至待钻井位置，将锚定装置下放锚固于地表，并将钻机总成转动朝向钻进位置开始钻井，特别的，钻机总成包括钻管3，钻管3内穿设有主钻杆4，钻管3上设有顶驱动部5，用于推动主钻杆4下压，主钻杆4底部穿设有头钻杆6，头钻杆6底部设有钻头61，钻头61可采用现有的旋转掘进钻头，用于转动掘进地层，主钻杆4和头钻杆6之间设有中驱动部7，用于推动头钻杆6下压，底盘车1上设有循环泥浆池8，循环泥浆池8一端连接有出浆管9，并与主钻杆4顶端相连接，另一端连接有出水管10，并与钻管3底部相连接，同时主钻杆4和头钻杆6上分别铰接有展板组件，从而掘进时，先通过顶驱动部5推动主钻杆4下压，钻头61向下掘进，同时出水管10向钻井内灌水，配合钻头61高效掘进和冷却，钻至一定深度后，再通过中驱动部7推动头钻杆6下压，而头钻杆6下压时，展板组件展开呈顶部敞口状，用于抵靠钻井的井壁，由于头钻杆6下压会对主钻杆4形成向上的反力，以使展板组件敞口端紧密抵接钻井的井壁，形成向上的阻力，从而大大减少底盘车自重及锚定装置需提供的反力，提高钻进效率，主钻杆4下压时，触发展板组件收合，从而将展板组件敞口端收集的泥浆灌入主钻杆4和头钻杆6内，并在展板组件收合时，通过出水管10重新灌水，循环泥浆池8内设有泥浆泵，主钻杆4和头钻杆6内的泥浆通过泥浆泵抽入循环泥浆池8内，优选的，循环泥浆池8内还设有过滤装置，用于过滤泥浆中的沙土，过滤后的水经出水管10循环灌入钻井内，完成高效的泥浆循环利用过程。

在本发明的实施例中，如图3、图4所示，顶驱动部5包括有连接于钻管3侧端的侧驱动管51，侧驱动管51内转动连接有往复丝杠52，往复丝杠52端部连接有驱动电机53，往复丝杠52上啮合连接有螺母54，螺母54侧端固定连接有连板55，连板55穿设入钻管3内，并与主钻杆4相连接，从而通过驱动电机53带动往复丝杠52转动，带动螺母54上下移动，通过连板55传动主钻杆4下压或向上提出。

在本发明的实施例中，如图3、图4所示，中驱动部7为内液压组件，具体的，内液压组件可采用现有的液压缸设备，用于推动头钻杆6下压。

在本发明的实施例中，如图3、图4，主钻杆4、头钻杆6侧端朝向展板组件的侧端开设有漏孔11，泥浆沿漏孔11灌入主钻杆4和头钻杆6内。

在本发明的实施例中，如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，展板组件包括铰接于主钻杆4上的第一展板12、铰接于头钻杆6上的第二展板13，第一展板12沿主钻杆4外侧周向间隔布设，第一展板12之间连接有第一闭膜14，第二展板13沿头钻杆6外侧周向间隔布设，第二展板13之间连接有第二闭膜15，初始状态下，第一展板12、第二展板13收合，并紧贴主钻杆4、头钻杆6外侧壁，封闭漏孔11，第一展板12、第二展板13展开时，分别带动第一闭膜14、第二闭膜15张开，并呈顶部敞口的圆台状。

在本发明的实施例中，如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，第一展板12、第二展板13底端连接有转轴16，转轴16分别转动连接于主钻杆4和头钻杆6上，转轴16上连接有棘轮17，主钻杆4和头钻杆6内弹性连接有棘爪171，棘爪171卡接于棘轮17上，用于限制棘轮17反向转动，以使第一展板12、第二展板13仅可向外展开。

在本发明的实施例中，如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，棘轮17侧端连接有转向驱动部18，具体的，转向驱动部18可采用现有的旋转液压缸，用于带动棘爪171转动移离棘轮17，并带动棘轮17反向转向，以使第一展板12、第二展板13收合。

在本发明的实施例中，如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，主钻杆4、头钻杆6内转动连接有转板19，棘爪171弹性连接于转板19上，具体的，棘爪171通过齿轴172转动连接于转板19上，且齿轴172与转板19之间连接有第一复位扭簧，转板19与主钻杆4、头钻杆6之间连接有第二复位扭簧，从而钻井内的主钻杆4部分，以及钻出的头钻杆6部分，其上的第一展板12、第二展板13自然向下转动展开，直至抵接钻井的井壁，由于棘爪171限制棘轮17反向转动，即紧密抵接钻井的井壁，形成向上的阻力，优选的，第一展板12、第二展板13顶端为斜切口设计，利于灌水沿斜切口浇注，进一步利于第一展板12、第二展板13向下展开，转板19侧端固定连接有侧立板20，转向驱动部18的输出端连接于棘轮17上，转向驱动部18的输出端连接有抵杆21，初始状态下，第一展板12、第二展板13收合，并紧贴主钻杆4、头钻杆6外侧壁，封闭漏孔11，先通过顶驱动部5推动主钻杆4下压，钻头61向下掘进开始钻井，同时出水管10向钻井内灌水，钻井内的第一展板12开始逐一展开，并抵接井壁，钻至一定深度后，再通过中驱动部7推动头钻杆6下压，则利用第一展板12紧密抵接井壁，形成反力，头钻杆6向下钻至一定深度后，再通过顶驱动部5推动主钻杆4下压，主钻杆4和头钻杆6之间设有距离传感器22，通过距离传感器22感测到头钻杆6和主钻杆4运动靠近时，则触发转向驱动部18带动棘轮17反向转动，并通过抵杆21抵推侧立板20，带动侧立板20转动，以使棘爪171脱离棘轮17，从而带动第一展板12、第二展板13收合，相当于将头钻杆6回收于主钻杆4内，而此时钻头61不向下钻进，主钻杆4下压回收头钻杆6的过程，不需要提供很大的反力，直至完全收合头钻杆6，再次通过中驱动部7推动头钻杆6下压，则距离传感器22感测到头钻杆6和主钻杆4运动远离，因此不会触发棘轮17反转，则第一展板12、第二展板13正常展开，开始掘进过程，如此反复，实现不断向下掘进开井，掘进时利用展板组件承担部分反力，减轻了锚定装置的负荷，且利用展板组件收合过程将泥浆打入主钻杆4、头钻杆6内，主钻杆4下压回收头钻杆6的过程，也助于将主钻杆4、头钻杆6内的泥浆灌入循环泥浆池8，减轻了泥浆泵的负荷，且利用展板组件收合的间歇，通过出水管10向井内灌水，实现泥浆循环利用过程，提高了钻井效率。

优选的，棘爪171抵接棘轮17的头端设计为弹性头，以利于转向驱动部18高效推离棘爪171。

在本发明的实施例中，如图1、图2、图3所示，中驱动部7的输出端外侧连接有弹性螺纹管23，以利于阻隔泥浆和中驱动部7的输出端。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，包括底盘车(1)、连接于所述底盘车(1)上的机架(2)和连接于所述机架(2)上的钻机总成，其特征在于：

所述钻机总成包括钻管(3)，所述钻管(3)内穿设有主钻杆(4)，所述钻管(3)上设有顶驱动部(5)，用于推动所述主钻杆(4)下压，所述主钻杆(4)底部穿设有头钻杆(6)，所述头钻杆(6)底部设有钻头(61)，所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)之间设有中驱动部(7)，用于推动所述头钻杆(6)下压；

循环泥浆池(8)，设于所述底盘车(1)上，所述循环泥浆池(8)一端连接有出浆管(9)，并与所述主钻杆(4)顶端相连接，另一端连接有出水管(10)，并与所述钻管(3)底部相连接；

展板组件，分别铰接于所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)上，所述头钻杆(6)下压时，所述展板组件展开呈顶部敞口状，用于抵靠钻井的井壁，所述主钻杆(4)下压时，所述展板组件收合，将泥浆灌入所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)内，并通过所述出浆管(9)流入所述循环泥浆池(8)内；

所述展板组件包括铰接于所述主钻杆(4)上的第一展板(12)、铰接于所述头钻杆(6)上的第二展板(13)，所述第一展板(12)沿所述主钻杆(4)外侧周向间隔布设，所述第一展板(12)之间连接有第一闭膜(14)，所述第二展板(13)沿所述头钻杆(6)外侧周向间隔布设，所述第二展板(13)之间连接有第二闭膜(15)，所述第一展板(12)、所述第二展板(13)展开时，分别带动所述第一闭膜(14)、第二闭膜(15)张开，并呈顶部敞口的圆台状；

所述第一展板(12)、所述第二展板(13)底端连接有转轴(16)，所述转轴(16)分别转动连接于所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)上，所述转轴(16)上连接有棘轮(17)，所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)内弹性连接有棘爪(171)，所述棘爪(171)卡接于所述棘轮(17)上，用于限制所述棘轮(17)反向转动，以使所述第一展板(12)、所述第二展板(13)仅可向外展开；

所述棘轮(17)侧端连接有转向驱动部(18)，用于带动所述棘爪(171)转动移离所述棘轮(17)，并带动所述棘轮(17)反向转向，以使所述第一展板(12)、所述第二展板(13)收合；

所述主钻杆(4)、所述头钻杆(6)内转动连接有转板(19)，所述棘爪(171)弹性连接于所述转板(19)上，所述转板(19)侧端固定连接有侧立板(20)，所述转向驱动部(18)的输出端连接于所述棘轮(17)上，所述转向驱动部(18)的输出端连接有抵杆(21)，所述转向驱动部(18)带动所述棘轮(17)反向转动，并通过所述抵杆(21)抵推所述侧立板(20)，带动所述侧立板(20)转动，以使所述棘爪(171)脱离所述棘轮(17)。

2.根据权利要求1所述的一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，其特征在于，所述顶驱动部(5)包括有连接于所述钻管(3)侧端的侧驱动管(51)，所述侧驱动管(51)内转动连接有往复丝杠(52)，所述往复丝杠(52)端部连接有驱动电机(53)，所述往复丝杠(52)上啮合连接有螺母(54)，所述螺母(54)侧端固定连接有连板(55)，所述连板(55)穿设入所述钻管(3)内，并与所述主钻杆(4)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，其特征在于，所述中驱动部(7)为内液压组件，用于推动所述头钻杆(6)下压。

4.根据权利要求1所述的一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，其特征在于，所述主钻杆(4)、所述头钻杆(6)侧端朝向所述展板组件的侧端开设有漏孔(11)，泥浆沿所述漏孔(11)灌入所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)内。

5.根据权利要求1所述的一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，其特征在于，所述主钻杆(4)和所述头钻杆(6)之间设有距离传感器(22)，通过所述距离传感器(22)感测到所述头钻杆(6)和所述主钻杆(4)运动靠近时，触发所述转向驱动部(18)带动所述第一展板(12)、所述第二展板(13)收合。

6.根据权利要求1所述的一种车载式钻井机打井用泥浆收集装置，其特征在于，所述中驱动部(7)的输出端外侧连接有弹性螺纹管(23)。

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