CN117905389B - 一种区域断裂岩带钻井钻探装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于地质勘探技术领域，提供了一种区域断裂岩带钻井钻探装置，包括安装板和升降机构，还包括：转动块、钻杆一、钻杆二和钻头；所述转动块转动连接在安装板下端，所述安装板上端固定有电机，且电机的转动端与转动块连接，所述升降机构用于带动安装板垂直移动。驱动机构克服扭簧的弹力并带动滑动块移动，移动的滑动块通过推动杆推动弧形切割条转动，进而使弧形切割条的一端向钻杆二中心移动，随着钻杆二转动，钻杆二带动弧形切割条对圆柱状的岩石样本进行切割，从而使圆柱状的岩石样本从岩石上分离，待弧形切割条转动到钻杆二中心后，升降机构带动钻杆二和钻头向上移动，此时弧形切割条托住圆柱状的岩石样本下端。

Description

一种区域断裂岩带钻井钻探装置

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，尤其涉及一种区域断裂岩带钻井钻探装置。

背景技术

岩石钻探取样是断层岩带地质勘探的常规操作，一般利用竖井钻机施工，对岩石进行钻探，竖井钻机在工作时，通过增加钻杆的方式来增加钻探深度。

现有钻机多为液压驱动钻头和钻杆上下移动，通过电机带动钻头和钻杆转动，钻头和钻杆中空设置，液压驱动转动的钻头和钻杆向下移动，使钻头对岩石进行切割并钻探，切割后的圆柱形岩石样本处于钻杆内，通过向上移动钻头和钻杆，可以将钻杆内的圆柱形岩石样本从竖井内取出。

在钻探过程中，圆柱形岩石样本与钻杆内壁存在间隙，且圆柱形岩石的下端没有从岩石上分离，进而在向上移动钻头和钻杆时，钻杆内的圆柱形岩石样本容易从钻杆内脱离，进而增加了取样难度。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种区域断裂岩带钻井钻探装置，旨在解决钻杆内的圆柱形岩石样本容易从钻杆内脱离的问题。

本发明是这样实现的，一种区域断裂岩带钻井钻探装置，包括安装板和升降机构，还包括：转动块、钻杆一、钻杆二和钻头；

所述转动块转动连接在安装板下端，所述安装板上端固定有电机，且电机的转动端与转动块连接，所述升降机构用于带动安装板垂直移动；

所述转动块、钻杆一、钻杆二和钻头从上到下依次设置，且所述转动块和钻杆一之间、钻杆一和钻杆二之间以及钻杆二和钻头之间均通过拆卸式连接机构拆卸式连接；所述钻杆二下端靠近内壁处设置有弧形安装槽，所述弧形安装槽内转动连接有转动轴，所述转动轴上端连接有扭簧，所述扭簧末端与钻杆二连接，所述转动轴上固定有弧形切割条，所述弧形切割条通过扭簧的扭力收纳在弧形安装槽内；所述钻杆二下端设置有弧形滑槽，所述弧形滑槽与弧形安装槽连通设置，所述弧形滑槽内滑动连接有滑动块，所述滑动块下端转动连接有推动杆，所述推动杆的末端与弧形切割条下端连接；所述钻杆二上设置有驱动机构，所述驱动机构用于克服扭簧的弹力并带动滑动块移动，钻杆一、钻杆二和钻头均为中空设置。

进一步的技术方案，所述升降机构包括移动板，所述移动板上端固定有固定架和液压伸缩缸，所述固定架上竖直滑动连接有升降架，所述安装板固定在升降架上，所述液压伸缩缸的伸缩端与升降架连接。

进一步的技术方案，所述拆卸式连接机构包括转动块下端对称设置的两个插孔一，所述钻杆一上端对称设置有两个与两个插孔一配合的插头一，所述钻杆一下端对称设置有两个插孔二，所述钻杆二上端对称设置有两个与两个插孔二配合的插头二，所述钻杆二下端对称设置有两个插孔三，所述钻头上端对称设置有两个与两个插孔三配合的插头三，所述插头一、插头二和插头三上均设置有通孔，所述插头一与插孔一通过螺栓固定连接，所述插头二与插孔二通过螺栓固定连接，所述插头三与插孔三通过螺栓固定连接。

进一步的技术方案，所述驱动机构包括转动块上竖向滑动设置的竖向滑杆二，所述转动块上位于竖向滑杆二处设置有避让槽，所述竖向滑杆二的侧壁上固定有压板，所述压板通过避让槽伸出转动块；还包括钻杆二上竖向设置的竖向滑槽一，所述竖向滑槽一内滑动连接有竖向滑杆一，所述竖向滑杆一的侧壁上设置有竖向沉槽，所述竖向沉槽内连接有绳索，所述绳索的末端贯穿钻杆二并伸入弧形滑槽的一端，且绳索的末端连接在滑动块的侧壁上；还包括安装板上设置的推动组件和钻杆一上设置的传动组件，所述推动组件用于向下推动压板，所述传动组件通过竖向滑杆二向下移动的方式向下推动竖向滑杆一。

进一步的技术方案，所述推动组件包括安装板上端固定的气缸，所述气缸的伸缩端向下贯穿安装板并连接有压环，所述压环上端固定有两个导向轴，两个所述导向轴均滑动连接在安装板上。

进一步的技术方案，所述传动组件包括钻杆一上贯穿设置的竖向滑杆三，所述竖向滑杆三的侧壁上设置有凸起滑块，所述钻杆一内设置有侧滑槽，所述凸起滑块滑动连接在侧滑槽内，所述侧滑槽内设置有弹簧，所述弹簧设置在凸起滑块下端。

进一步的技术方案，所述压板上端活动设置有多个滚动件，所述滚动件可以相对于压板和压环滚动。

相比于现有技术，本发明的有益效果：

本发明提供的一种区域断裂岩带钻井钻探装置，电机带动转动块转动，转动块带动钻杆一转动，钻杆一带动钻杆二转动，钻杆二带动钻头转动，此时扭簧通过弹力带动转动轴转动，转动轴带动弧形切割条转动并位于弧形安装槽内，且随着钻杆二的转动，弧形切割条产生离心力，进而使弧形切割条稳定的位于弧形安装槽内，升降机构带动安装板垂直向下移动，安装板带动钻杆一、钻杆二和钻头向下移动，进而使钻头破开岩石并向下钻进，由于钻杆一、钻杆二和钻头均为中空设置，钻头内部形成圆柱状的岩石样本，待钻头钻进到合适取样深度，驱动机构克服扭簧的弹力并带动滑动块移动，移动的滑动块通过推动杆推动弧形切割条转动，进而使弧形切割条的一端向钻杆二中心移动，随着钻杆二转动，钻杆二带动弧形切割条对圆柱状的岩石样本进行切割，从而使圆柱状的岩石样本从岩石上分离，待弧形切割条转动到钻杆二中心后，升降机构带动安装板垂直向上移动，安装板带动钻杆一、钻杆二和钻头向上移动，此时弧形切割条托住圆柱状的岩石样本下端，避免圆柱状的岩石样本从钻杆二脱离，从而稳定的将圆柱状的岩石样本取出。

附图说明

图1为本发明提供的一种区域断裂岩带钻井钻探装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种区域断裂岩带钻井钻探装置仰视倾斜角度的结构示意图；

图3为本发明提供的图2中A的放大结构示意图；

图4为本发明提供的图1中转动块的结构示意图；

图5为本发明提供的图1中钻杆一的结构示意图；

图6为本发明提供的图5中钻杆一仰视倾斜角度的结构示意图；

图7为本发明提供的图5中钻杆一的局部剖视结构示意图；

图8为本发明提供的图7中B的放大结构示意图；

图9为本发明提供的图1中钻杆二的结构示意图；

图10为本发明提供的图9中钻杆二仰视倾斜角度的结构示意图；

图11为本发明提供的图10中C的放大结构示意图；

图12为本发明提供的图9中钻杆二的局部剖视结构示意图；

图13为本发明提供的图12中D的放大结构示意图；

图14为本发明提供的图1中钻头的结构示意图；

图15为本发明提供的图14中钻头仰视倾斜角度的结构示意图。

附图中：安装板101、转动块102、钻杆一103、钻杆二104、钻头105、弧形安装槽106、转动轴107、弧形切割条108、弧形滑槽109、滑动块110、推动杆111、电机112、升降机构2、移动板201、固定架202、升降架203、液压伸缩缸204、拆卸式连接机构3、插孔一301、插头一302、插孔二303、插头二304、插孔三305、插头三306、驱动机构4、绳索401、竖向滑槽一402、竖向滑杆一403、竖向沉槽404、气缸405、导向轴406、压环407、竖向滑杆二408、避让槽409、压板410、传动组件5、竖向滑杆三501、凸起滑块502、侧滑槽503、弹簧504。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1-图15所示，为本发明一个实施例提供的一种区域断裂岩带钻井钻探装置，包括安装板101和升降机构2，还包括：转动块102、钻杆一103、钻杆二104和钻头105；所述转动块102转动连接在安装板101下端，所述安装板101上端固定有电机112，且电机112的转动端与转动块102连接，所述升降机构2用于带动安装板101垂直移动；所述转动块102、钻杆一103、钻杆二104和钻头105从上到下依次设置，且所述转动块102和钻杆一103之间、钻杆一103和钻杆二104之间以及钻杆二104和钻头105之间均通过拆卸式连接机构3拆卸式连接；所述钻杆二104下端靠近内壁处设置有弧形安装槽106，所述弧形安装槽106内转动连接有转动轴107，所述转动轴107上端连接有扭簧，所述扭簧末端与钻杆二104连接，所述转动轴107上固定有弧形切割条108，所述弧形切割条108通过扭簧的扭力收纳在弧形安装槽106内；所述钻杆二104下端设置有弧形滑槽109，所述弧形滑槽109与弧形安装槽106连通设置，所述弧形滑槽109内滑动连接有滑动块110，所述滑动块110下端转动连接有推动杆111，所述推动杆111的末端与弧形切割条108下端连接；所述钻杆二104上设置有驱动机构4，所述驱动机构4用于克服扭簧的弹力并带动滑动块110移动，钻杆一103、钻杆二104和钻头105均为中空设置。

在本发明实施例中，使用时，将装置移动到施工位置，根据钻取深度调节钻杆一103的数量，进而调节竖井的深度，电机112带动转动块102转动，转动块102带动钻杆一103转动，钻杆一103带动钻杆二104转动，钻杆二104带动钻头105转动，此时扭簧通过弹力带动转动轴107转动，转动轴107带动弧形切割条108转动并位于弧形安装槽106内，且随着钻杆二104的转动，弧形切割条108产生离心力，进而使弧形切割条108稳定的位于弧形安装槽106内，升降机构2带动安装板101垂直向下移动，安装板101带动钻杆一103、钻杆二104和钻头105向下移动，进而使钻头105破开岩石并向下钻进，由于钻杆一103、钻杆二104和钻头105均为中空设置，钻头105内部形成圆柱状的岩石样本，待钻头105钻进到合适取样深度，驱动机构4克服扭簧的弹力并带动滑动块110移动，移动的滑动块110通过推动杆111推动弧形切割条108转动，进而使弧形切割条108的一端向钻杆二104中心移动，随着钻杆二104转动，钻杆二104带动弧形切割条108对圆柱状的岩石样本进行切割，从而使圆柱状的岩石样本从岩石上分离，待弧形切割条108转动到钻杆二104中心后，升降机构2带动安装板101垂直向上移动，安装板101带动钻杆一103、钻杆二104和钻头105向上移动，此时弧形切割条108托住圆柱状的岩石样本下端，避免圆柱状的岩石样本从钻杆二104脱离，从而稳定的将圆柱状的岩石样本取出。

如图1和图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述升降机构2包括移动板201，所述移动板201上端固定有固定架202和液压伸缩缸204，所述固定架202上竖直滑动连接有升降架203，所述安装板101固定在升降架203上，所述液压伸缩缸204的伸缩端与升降架203连接。

在本发明实施例中，液压伸缩缸204收缩，在固定架202和升降架203的导向作用下，液压伸缩缸204的伸缩端带动安装板101向下移动；液压伸缩缸204伸长，在固定架202和升降架203的导向作用下，液压伸缩缸204的伸缩端带动安装板101向上移动。

如图1-图15所示，作为本发明的一种优选实施例，所述拆卸式连接机构3包括转动块102下端对称设置的两个插孔一301，所述钻杆一103上端对称设置有两个与两个插孔一301配合的插头一302，所述钻杆一103下端对称设置有两个插孔二303，所述钻杆二104上端对称设置有两个与两个插孔二303配合的插头二304，所述钻杆二104下端对称设置有两个插孔三305，所述钻头105上端对称设置有两个与两个插孔三305配合的插头三306，所述插头一302、插头二304和插头三306上均设置有通孔，所述插头一302与插孔一301通过螺栓固定连接，所述插头二304与插孔二303通过螺栓固定连接，所述插头三306与插孔三305通过螺栓固定连接。

在本发明实施例中，安装方式一、钻头105上端的插头三306插入钻杆二104下端的插孔三305内，然后通过螺栓将插头三306固定在插孔三305内，完成钻头105的安装，钻杆二104上端的插头二304插入转动块102下端的插孔一301内，通过螺栓将插头二304固定在插孔一301内，完成钻杆二104的安装；安装方式二、钻头105上端的插头三306插入钻杆二104下端的插孔三305内，然后通过螺栓将插头三306固定在插孔三305内，完成钻头105的安装，钻杆二104上端的插头二304插入钻杆一103下端的插孔二303内，通过螺栓将插头二304固定在插孔二303内，完成钻杆二104的安装，钻杆一103上端的插头一302插入转动块102下端的插孔一301内，通过螺栓将插头一302固定在插孔一301内，完成钻杆一103的安装。

如图1-图13所示，作为本发明的一种优选实施例，所述驱动机构4包括转动块102上竖向滑动设置的竖向滑杆二408，所述转动块102上位于竖向滑杆二408处设置有避让槽409，所述竖向滑杆二408的侧壁上固定有压板410，所述压板410通过避让槽409伸出转动块102；还包括钻杆二104上竖向设置的竖向滑槽一402，所述竖向滑槽一402内滑动连接有竖向滑杆一403，所述竖向滑杆一403的侧壁上设置有竖向沉槽404，所述竖向沉槽404内连接有绳索401，所述绳索401的末端贯穿钻杆二104并伸入弧形滑槽109的一端，且绳索401的末端连接在滑动块110的侧壁上；还包括安装板101上设置的推动组件和钻杆一103上设置的传动组件5，所述推动组件用于向下推动压板410，所述传动组件5通过竖向滑杆二408向下移动的方式向下推动竖向滑杆一403；

所述推动组件包括安装板101上端固定的气缸405，所述气缸405的伸缩端向下贯穿安装板101并连接有压环407，所述压环407上端固定有两个导向轴406，两个所述导向轴406均滑动连接在安装板101上；

所述传动组件5包括钻杆一103上贯穿设置的竖向滑杆三501，所述竖向滑杆三501的侧壁上设置有凸起滑块502，所述钻杆一103内设置有侧滑槽503，所述凸起滑块502滑动连接在侧滑槽503内，所述侧滑槽503内设置有弹簧504，所述弹簧504设置在凸起滑块502下端。

在本发明实施例中，竖向滑杆二408、竖向滑杆三501和竖向滑杆一403垂直方向投影重合，气缸405伸长，在导向轴406的导向作用下，气缸405的伸缩端带动压环407向下移动，压环407向下按压压板410，压板410带动竖向滑杆二408向下移动，竖向滑杆二408克服侧滑槽503的弹力推动竖向滑杆三501向下移动，竖向滑杆三501向下推动竖向滑杆一403，竖向滑杆一403向下拉动绳索401的一端移动，绳索401的另一端拉动滑动块110移动。

如图1-图4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述压板410上端活动设置有多个滚动件，所述滚动件可以相对于压板410和压环407滚动。

在本发明实施例中，滚动件可以使用滚珠或转轴，从而减小压板410与压环407之间的摩擦力。

本发明上述实施例中提供了一种区域断裂岩带钻井钻探装置，使用时，将装置移动到施工位置，根据钻取深度调节钻杆一103的数量，进而调节竖井的深度，电机112带动转动块102转动，转动块102带动钻杆一103转动，钻杆一103带动钻杆二104转动，钻杆二104带动钻头105转动，此时扭簧通过弹力带动转动轴107转动，转动轴107带动弧形切割条108转动并位于弧形安装槽106内，且随着钻杆二104的转动，弧形切割条108产生离心力，进而使弧形切割条108稳定的位于弧形安装槽106内，液压伸缩缸204收缩，在固定架202和升降架203的导向作用下，液压伸缩缸204的伸缩端带动安装板101向下移动，安装板101带动钻杆一103、钻杆二104和钻头105向下移动，进而使钻头105破开岩石并向下钻进，由于钻杆一103、钻杆二104和钻头105均为中空设置，钻头105内部形成圆柱状的岩石样本，待钻头105钻进到合适取样深度，气缸405伸长，在导向轴406的导向作用下，气缸405的伸缩端带动压环407向下移动，压环407向下按压压板410，压板410带动竖向滑杆二408向下移动，竖向滑杆二408克服侧滑槽503的弹力推动竖向滑杆三501向下移动，竖向滑杆三501向下推动竖向滑杆一403，竖向滑杆一403向下拉动绳索401的一端移动，绳索401的另一端拉动滑动块110移动，移动的滑动块110通过推动杆111推动弧形切割条108转动，进而使弧形切割条108的一端向钻杆二104中心移动，随着钻杆二104转动，钻杆二104带动弧形切割条108对圆柱状的岩石样本进行切割，从而使圆柱状的岩石样本从岩石上分离，待弧形切割条108转动到钻杆二104中心后，升降机构2带动安装板101垂直向上移动，安装板101带动钻杆一103、钻杆二104和钻头105向上移动，此时弧形切割条108托住圆柱状的岩石样本下端，避免圆柱状的岩石样本从钻杆二104脱离，从而稳定的将圆柱状的岩石样本取出，气缸405收缩，压环407向上移动并复位，弹簧504向上推动竖向滑杆三501和凸起滑块502向上移动并复位，扭簧带动转动轴107和弧形切割条108反转并复位，使弧形切割条108收入弧形安装槽106内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种区域断裂岩带钻井钻探装置，包括安装板（101）和升降机构（2），其特征在于，还包括：转动块（102）、钻杆一（103）、钻杆二（104）和钻头（105）；

所述转动块（102）转动连接在安装板（101）下端，所述安装板（101）上端固定有电机（112），且电机（112）的转动端与转动块（102）连接，所述升降机构（2）用于带动安装板（101）垂直移动；

所述转动块（102）、钻杆一（103）、钻杆二（104）和钻头（105）从上到下依次设置，且所述转动块（102）和钻杆一（103）之间、钻杆一（103）和钻杆二（104）之间以及钻杆二（104）和钻头（105）之间均通过拆卸式连接机构（3）拆卸式连接；

所述钻杆二（104）下端靠近内壁处设置有弧形安装槽（106），所述弧形安装槽（106）内转动连接有转动轴（107），所述转动轴（107）上端连接有扭簧，所述扭簧末端与钻杆二（104）连接，所述转动轴（107）上固定有弧形切割条（108），所述弧形切割条（108）通过扭簧的扭力收纳在弧形安装槽（106）内；

所述钻杆二（104）下端设置有弧形滑槽（109），所述弧形滑槽（109）与弧形安装槽（106）连通设置，所述弧形滑槽（109）内滑动连接有滑动块（110），所述滑动块（110）下端转动连接有推动杆（111），所述推动杆（111）的末端与弧形切割条（108）下端连接；

所述钻杆二（104）上设置有驱动机构（4），所述驱动机构（4）用于克服扭簧的弹力并带动滑动块（110）移动，钻杆一（103）、钻杆二（104）和钻头（105）均为中空设置；

所述驱动机构（4）包括转动块（102）上竖向滑动设置的竖向滑杆二（408），所述转动块（102）上位于竖向滑杆二（408）处设置有避让槽（409），所述竖向滑杆二（408）的侧壁上固定有压板（410），所述压板（410）通过避让槽（409）伸出转动块（102）；

还包括钻杆二（104）上竖向设置的竖向滑槽一（402），所述竖向滑槽一（402）内滑动连接有竖向滑杆一（403），所述竖向滑杆一（403）的侧壁上设置有竖向沉槽（404），所述竖向沉槽（404）内连接有绳索（401），所述绳索（401）的末端贯穿钻杆二（104）并伸入弧形滑槽（109）的一端，且绳索（401）的末端连接在滑动块（110）的侧壁上；

还包括安装板（101）上设置的推动组件和钻杆一（103）上设置的传动组件（5），所述推动组件用于向下推动压板（410），所述传动组件（5）通过竖向滑杆二（408）向下移动的方式向下推动竖向滑杆一（403）；

所述推动组件包括安装板（101）上端固定的气缸（405），所述气缸（405）的伸缩端向下贯穿安装板（101）并连接有压环（407），所述压环（407）上端固定有两个导向轴（406），两个所述导向轴（406）均滑动连接在安装板（101）上；

所述传动组件（5）包括钻杆一（103）上贯穿设置的竖向滑杆三（501），所述竖向滑杆三（501）的侧壁上设置有凸起滑块（502），所述钻杆一（103）内设置有侧滑槽（503），所述凸起滑块（502）滑动连接在侧滑槽（503）内，所述侧滑槽（503）内设置有弹簧（504），所述弹簧（504）设置在凸起滑块（502）下端；

待钻头（105）钻进到合适取样深度，驱动机构（4）克服扭簧的弹力并带动滑动块（110）移动，移动的滑动块（110）通过推动杆（111）推动弧形切割条（108）转动，进而使弧形切割条（108）的一端向钻杆二（104）中心移动，随着钻杆二（104）转动，钻杆二（104）带动弧形切割条（108）对圆柱状的岩石样本进行切割，从而使圆柱状的岩石样本从岩石上分离，待弧形切割条（108）转动到钻杆二（104）中心后，升降机构（2）带动安装板（101）垂直向上移动，安装板（101）带动钻杆一（103）、钻杆二（104）和钻头（105）向上移动，此时弧形切割条（108）托住圆柱状的岩石样本下端，避免圆柱状的岩石样本从钻杆二（104）脱离。

2.根据权利要求1所述的区域断裂岩带钻井钻探装置，其特征在于，所述升降机构（2）包括移动板（201），所述移动板（201）上端固定有固定架（202）和液压伸缩缸（204），所述固定架（202）上竖直滑动连接有升降架（203），所述安装板（101）固定在升降架（203）上，所述液压伸缩缸（204）的伸缩端与升降架（203）连接。

3.根据权利要求1所述的区域断裂岩带钻井钻探装置，其特征在于，所述拆卸式连接机构（3）包括转动块（102）下端对称设置的两个插孔一（301），所述钻杆一（103）上端对称设置有两个与两个插孔一（301）配合的插头一（302），所述钻杆一（103）下端对称设置有两个插孔二（303），所述钻杆二（104）上端对称设置有两个与两个插孔二（303）配合的插头二（304），所述钻杆二（104）下端对称设置有两个插孔三（305），所述钻头（105）上端对称设置有两个与两个插孔三（305）配合的插头三（306），所述插头一（302）、插头二（304）和插头三（306）上均设置有通孔，所述插头一（302）与插孔一（301）通过螺栓固定连接，所述插头二（304）与插孔二（303）通过螺栓固定连接，所述插头三（306）与插孔三（305）通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的区域断裂岩带钻井钻探装置，其特征在于，所述压板（410）上端活动设置有多个滚动件，所述滚动件相对于压板（410）和压环（407）滚动。