CN117927133B - 一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，涉及石油开采技术领域；包括安装底座，安装底座上设置有提升架，提升架的顶部设置有提升系统，提升架上升降滑动设置有驱动件，提升系统用于对驱动件进行提升控制；还包括钻进件，钻进件通过驱动件进行驱动；钻进件由钻头和若干导管连接而成，若干导管之间通过法兰连接；在钻头的内部设置有疏通件，钻头底部开设有井液孔，在安装底座上设置有气流件，用于处理钻进件表面的杂物；在安装底座的一侧设置有安装件，用于对导管进行连接安装；在安装底座的一端设置有对接件，用于对导管进行转移对接；本发明能对导管进行自动定位对接，省去人工对紧固件的安装操作，提高导管的连接效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备。
背景技术
石油是深埋在地下的流体矿物，最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气，把固态可燃油质矿物称沥青；随着对这些矿物研究的深入，认识到它们在组成上均属烃类化合物，在成因上互有联系,因此把它们统称为石油；石油作为重要的不可再生资源，其对人类社会发展起到至关重要的作用；石油开采是一个复杂的工程，其中会利用导钻进设备，即对地层进行钻孔操作，在钻孔时，需要不断的增加钻进深度，现在一般利用导管进行相互连接，以达到增加钻进深度，导管的连接方式很多，需要根据地质情况进行适用，在某些钻井工况下，会使用到法兰连接的方式进行导管连接，而法兰连接需要进行螺栓紧固件的连接，人工操作会降低连接效率；基于此，本发明提出一种钻进设备，能对导管进行自动定位对接，提高导管的连接效率；公告号为CN107893631B的中国专利公开一种用于石油勘探的自动钻孔设备，其技术方案为：包括位移机构、钻孔机构和携带机构，从记载的内容上看，该专利能便于钻头的自动更换，提高了钻孔设备的工作效率；对于导管的定位对接，没有提出有效的技术方案。
发明内容
针对上述技术问题，本发明能对导管进行自动定位对接，省去人工对紧固件的安装操作，提高导管的连接效率。
本发明所使用的技术方案为：一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，包括安装底座，安装底座上设置有提升架，提升架的顶部设置有提升系统，提升架上升降滑动设置有驱动件，提升系统用于对驱动件进行提升控制；还包括钻进件，钻进件通过驱动件进行驱动；钻进件由钻头和若干导管连接而成，若干导管之间通过法兰连接；其特征在于：在钻头的内部设置有疏通件，钻头底部开设有井液孔，疏通件包括设置在钻头内部的防护箱，防护箱的内部滑动设置有顶柱，通过顶柱与井液孔相对配合，以疏通井液孔；在安装底座上设置有气流件，用于处理钻进件表面的杂物；在安装底座的一侧设置有安装件，用于对导管进行连接安装；安装件包括设置在安装底座上的安装控制电缸，安装控制电缸的伸缩杆上设置有安装控制架，安装控制架上设置有两个加固件，其中一个加固件用于加固螺栓，另一个加固件用于加固螺母；加固件包括旋转安装在安装控制架上的预备盘，预备盘用于磁吸定位螺栓和螺母；安装控制架上设置有加固位置电缸，加固位置电缸的伸缩杆上设置有配合安装电缸，配合安装电缸的伸缩杆上设置有加固电机，加固电机的输出轴上设置有磁吸套筒，用于磁吸固定螺栓和螺母；在安装底座的另一侧设置有检测件；检测件包括两个检测器，通过两个检测器之间进行信号输出反馈，以检测两个导管之间连接孔的同轴状态；在安装底座的一端设置有对接件，用于对导管进行转移对接；对接件包括旋转安装在安装底座上的导管预备座，导管预备安装在导管预备座上；对接件还包括设置在安装底座上的支架，支架上滑动设置有连接座，连接座上升降滑动设置有夹持安装座，夹持安装座上设置有两个夹持件，用于对导管进行夹持；夹持件包括两个夹持外环，夹持外环上旋转安装有夹持内环，夹持内环的内侧设置有夹持油缸。
进一步地，所述驱动件包括滑动设置在提升架上的驱动台，驱动台上设置有驱动电机；驱动电机的输出轴上设置有驱动主杆，驱动主杆上设置有驱动配合轴，驱动配合轴上设置有电磁限位板，驱动配合轴与导管端部的连接孔配合，通过电磁限位板进行定位固定。
进一步地，所述安装底座上设置有底座套筒，气流件包括设置在底座套筒上的安装箱，以及设置在安装底座上的气流控制箱，气流控制箱与安装箱连通；在安装箱的内部上旋转连通有气流转座，气流转座的内侧设置有气流管，且在安装箱上设置有电机一，电机一的输出轴上连接有齿轮一，齿轮一与气流转座构成齿轮副。
进一步地，所述底座套筒上设置有固定油缸，用于对钻进件进行固定。
进一步地，所述检测件包括设置在安装底座上的检测电缸，检测电缸的伸缩杆上设置有检测安装架，两个检测器设置在检测安装架上。
进一步地，所述安装件包括设置在安装控制架上的电机二，以及旋转安装在安装控制架上的转轴，电机二的输出轴上连接有齿轮四，转轴的两端连接有齿轮二，且转轴上设置有齿轮三，且齿轮三与齿轮四构成齿轮副，加固件上的预备盘与齿轮二构成齿轮副。
进一步地，所述疏通件包括设置在钻头内部的电机箱，在电机箱内部设置有控制电机，控制电机的输出轴上连接有转架，转架上连接有压板，顶柱通过压板推动；顶柱上套设有用于提供复位弹力的弹簧。
进一步地，所述对接件包括设置在安装底座上的转位电机，转位电机用于驱动导管预备座，在导管预备座上设置有定位电缸，定位电缸用于定位固定导管；在支架上固定设置有丝杆电机，以及旋转安装有丝杆，丝杆电机用于驱动丝杆；在支架上滑动安装有滑座，滑座与丝杆构成螺旋副，连接座与滑座固定连接。
进一步地，所述滑座上设置有升降电机，升降电机的输出轴上连接有皮带结构，在夹持安装座固定设置有升降丝杆和升降导杆，升降丝杆和升降导杆滑动设置在连接座上，且升降电机输出轴上皮带结构的一端与升降丝杆构成螺旋副。
进一步地，所述夹持件包括设置在夹持安装座上的夹持控制油缸，夹持控制油缸用于控制夹持外环移动；夹持外环的外侧设置有调节电机，调节电机的输出轴上连接有调节齿轮，调节齿轮与夹持内环构成齿轮副。
本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明中，能对导管进行预备安装，通过转移方位，以将不同方位的导管进行转移对接，代替人工转移操作；（2）本发明中，在进行导管对接时，通过检测件能对导管上的孔位进行检测，以实现孔位的对齐，便于后续对接；（3）本发明中，导管采用法兰连接，利用加固件对螺栓和螺母进行自动安装，省去人工安装操作，以此提高导管的对接效率。
附图说明
图1为本发明整体结构的示意图。
图2为本发明图1中A标记处放大图。
图3为本发明气流件的示意图。
图4为本发明气流件的正投影示意图。
图5为本发明检测件的示意图。
图6为本发明安装件的示意图。
图7为本发明对接件上导管预备座的安装示意图。
图8为本发明夹持件的安装示意图。
图9为本发明夹持件的结构示意图。
图10为本发明钻进件的示意图。
图11为本发明钻头的示意图。
图12为本发明取钻头内部的结构示意图。
图13为本发明疏通件的示意图。
附图标记：1-安装底座；2-提升架；3-提升系统；4-驱动台；5-驱动电机；6-驱动主杆；601-驱动配合轴；602-电磁限位板；7-气流控制箱；8-安装箱；9-气流转座；901-气流管；10-固定油缸；11-底座套筒；12-电机一；13-齿轮一；14-检测电缸；15-检测安装架；16-检测器；17-安装控制电缸；18-安装控制架；19-加固位置电缸；20-配合安装电缸；21-加固电机；22-预备盘；23-齿轮二；24-转轴；25-齿轮三；26-齿轮四；27-电机二；28-导管预备座；29-转位电机；30-定位电缸；31-导管；32-丝杆电机；33-丝杆；34-滑座；35-支架；36-连接座；37-升降丝杆；38-升降导杆；39-升降电机；40-夹持安装座；41-夹持控制油缸；42-夹持外环；43-调节电机；44-调节齿轮；45-夹持内环；46-夹持油缸；47-钻头；48-防护箱；49-电机箱；50-控制电机；51-顶柱；52-弹簧；53-转架；54-压板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体说明：如图1至图13所示，安装底座1上设置有提升架2，提升架2的顶部设置有提升系统3，提升架2上升降滑动设置有驱动件，提升系统3用于对驱动件进行提升控制；还包括钻进件，钻进件通过驱动件进行驱动；钻进件由钻头47和若干导管31连接而成，若干导管31之间通过法兰连接。
驱动件包括滑动设置在提升架2上的驱动台4，驱动台4上设置有驱动电机5；驱动电机5的输出轴上设置有驱动主杆6，驱动主杆6上设置有驱动配合轴601，驱动配合轴601上设置有电磁限位板602，驱动配合轴601与导管31端部的连接孔配合，通过电磁限位板602进行定位固定。
在钻头47的内部设置有疏通件，钻头47底部开设有井液孔，疏通件包括设置在钻头47内部的防护箱48，防护箱48的内部滑动设置有顶柱51，通过顶柱51与井液孔相对配合，以疏通井液孔；疏通件包括设置在钻头47内部的电机箱49，在电机箱49内部设置有控制电机50，控制电机50的输出轴上连接有转架53，转架53上连接有压板54，顶柱51通过压板54推动；顶柱51上套设有用于提供复位弹力的弹簧52。
在安装底座1上设置有气流件，用于处理钻进件表面的杂物；安装底座1上设置有底座套筒11，底座套筒11上设置有固定油缸10，用于对钻进件进行固定；气流件包括设置在底座套筒11上的安装箱8，以及设置在安装底座1上的气流控制箱7，气流控制箱7与安装箱8连通；在安装箱8的内部旋转连通有气流转座9，气流转座9的内侧设置有气流管901，且在安装箱8上设置有电机一12，电机一12的输出轴上连接有齿轮一13，齿轮一13与气流转座9构成齿轮副。
在安装底座1的一侧设置有安装件，用于对导管31进行连接安装；安装件包括设置在安装底座1上的安装控制电缸17，安装控制电缸17的伸缩杆上设置有安装控制架18，安装控制架18上设置有两个加固件，其中一个加固件用于加固螺栓，另一个加固件用于加固螺母；加固件包括旋转安装在安装控制架18上的预备盘22，预备盘22用于磁吸定位螺栓和螺母；安装控制架18上设置有加固位置电缸19，加固位置电缸19的伸缩杆上设置有配合安装电缸20，配合安装电缸20的伸缩杆上设置有加固电机21，加固电机21的输出轴上设置有磁吸套筒，用于磁吸固定螺栓和螺母；安装件包括设置在安装控制架18上的电机二27，以及旋转安装在安装控制架18上的转轴24，电机二27的输出轴上连接有齿轮四26，转轴24的两端连接有齿轮二23，且转轴24上设置有齿轮三25，且齿轮三25与齿轮四26构成齿轮副，加固件上的预备盘22与齿轮二23构成齿轮副。
在安装底座1的另一侧设置有检测件；检测件包括两个检测器16，通过两个检测器16之间进行信号输出反馈，以检测两个导管31之间连接孔的同轴状态；检测件包括设置在安装底座1上的检测电缸14，检测电缸14的伸缩杆上设置有检测安装架15，两个检测器16设置在检测安装架15上。
在安装底座1的一端设置有对接件，用于对导管31进行转移对接；对接件包括旋转安装在安装底座1上的导管预备座28，导管31预备安装在导管预备座28上；对接件还包括设置在安装底座1上的支架35，支架35上滑动设置有连接座36，连接座36上升降滑动设置有夹持安装座40，夹持安装座40上设置有两个夹持件，用于对导管31进行夹持；夹持件包括两个夹持外环42，夹持外环42上旋转安装有夹持内环45，夹持内环45的内侧设置有夹持油缸46；对接件还包括设置在安装底座1上的转位电机29，转位电机29用于驱动导管预备座28，在导管预备座28上设置有定位电缸30，定位电缸30用于定位固定导管31；在支架35上固定设置有丝杆电机32，以及旋转安装有丝杆33，丝杆电机32用于驱动丝杆33；在支架35上滑动安装有滑座34，滑座34与丝杆33构成螺旋副，连接座36与滑座34固定连接；滑座34上设置有升降电机39，升降电机39的输出轴上连接有皮带结构，在夹持安装座40固定设置有升降丝杆37和升降导杆38，升降丝杆37和升降导杆38滑动设置在连接座36上，且升降电机39输出轴上皮带结构的一端与升降丝杆37构成螺旋副；夹持件还包括设置在夹持安装座40上的夹持控制油缸41，夹持控制油缸41用于控制夹持外环42移动；夹持外环42的外侧设置有调节电机43，调节电机43的输出轴上连接有调节齿轮44，调节齿轮44与夹持内环45构成齿轮副。
工作原理：本实施例中，导管31通过法兰进行连接固定，通过不断连接导管31，以增加钻进深度；提升系统3用于对驱动台4进行提升控制，驱动电机5工作，带动驱动主杆6转动，驱动主杆6上的驱动配合轴601与导管31上端面的对接孔配合，通过电磁限位板602径向移动，以对导管31进行定位固定，达到驱动目的。
在进行导管31对接时，驱动主杆6与钻进件顶部的导管31脱离，通过固定油缸10对顶部的导管31进行夹持固定，然后将位于导管预备座28上的导管31进行转移，具体地，转位电机29工作，使导管预备座28转动，以转换不同方位的导管31，定位电缸30对导管31进行定位固定；进一步地，通过丝杆电机32工作，丝杆33转动，使滑座34和连接座36移动，进而使两个夹持件移动，使导管31位于两个夹持内环45之间，通过夹持控制油缸41控制夹持外环42移动，使两个夹持外环42、两个夹持内环45对接，以呈环形，将导管31包围在其中，然后通过夹持油缸46对导管31进行夹持，通过升降电机39工作，使升降丝杆37移动，进而对导管31进行高度调节，配合连接座36的移动，以将导管31移动至对接处。
进一步地，导管31移动至钻进件顶部，先通过检测件进行孔位同轴检测，具体地，通过调节电机43工作，在齿轮传动下，夹持内环45转动，进而带动导管31转动，导管31转动过程中，两个导管31端部的孔位互相交错，检测电缸14控制检测安装架15移动，使得两个检测器16位于孔位的上下两侧，通过检测器16相互输出反馈信号，以实现对孔位同轴的检测，即被转移的导管31进行转动，被固定油缸10夹持固定的导管31静止，其中一个检测器16发射信号，当导管31不断转动，孔位不同轴时，信号被隔绝，另外一个检测器16无法接受到信号；孔位重合时，信号被接受，进一步的，信号在被隔绝和被接收之间变化，进而通过调节导管31的转动角度，完成孔位的校正。
孔位对齐后，两个导管31对接重合，通过安装件进行加固，具体地，安装控制电缸17控制安装控制架18移动，使得两个加固件位于孔位的两侧，两个预备盘22上，其中一个预备盘22预备安装螺母，另一个预备盘22预备安装螺栓；通过加固位置电缸19控制配合安装电缸20进行移动，配合安装电缸20控制加固电机21移动，以将螺栓和螺母转移至孔位，通过加固电机21进行旋转加固；进一步地，通过电机二27工作，在齿轮传动下，转轴24和齿轮二23转动，进而驱动预备盘22，使得预备盘22进行方位转换。
完成加固后，驱动件重新与导管31定位对接，进行作业；将钻头47提升至地面上时，可通过气流控制箱7工作，气流传输至气流转座9，通过气流管901释放，电机一12工作，在齿轮传动下，气流转座9转动，可将粘连在导管31和钻头47上的污渍进行处理。
进一步地，在进行作业时，导管31用于运输钻井液，即钻井液从钻头47底部的井液孔流出，为防止堵塞，在作业时，可进行周期性疏通操作，具体地，电机箱49工作，转架53和压板54转动，通过压板54对顶柱51进行推动，顶柱51与钻井液配合时，以推出堵塞在钻井液中的杂物。
Claims (10)
1.一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，包括安装底座（1），安装底座（1）上设置有提升架（2），提升架（2）的顶部设置有提升系统（3），提升架（2）上升降滑动设置有驱动件，提升系统（3）用于对驱动件进行提升控制；还包括钻进件，钻进件通过驱动件进行驱动；钻进件由钻头（47）和若干导管（31）连接而成，若干导管（31）之间通过法兰连接；其特征在于：在钻头（47）的内部设置有疏通件，钻头（47）底部开设有井液孔，疏通件包括设置在钻头（47）内部的防护箱（48），防护箱（48）的内部滑动设置有顶柱（51），通过顶柱（51）与井液孔相对配合，以疏通井液孔；在安装底座（1）上设置有气流件，用于处理钻进件表面的杂物；在安装底座（1）的一侧设置有安装件，用于对导管（31）进行连接安装；安装件包括设置在安装底座（1）上的安装控制电缸（17），安装控制电缸（17）的伸缩杆上设置有安装控制架（18），安装控制架（18）上设置有两个加固件，其中一个加固件用于加固螺栓，另一个加固件用于加固螺母；加固件包括旋转安装在安装控制架（18）上的预备盘（22），预备盘（22）用于磁吸定位螺栓和螺母；安装控制架（18）上设置有加固位置电缸（19），加固位置电缸（19）的伸缩杆上设置有配合安装电缸（20），配合安装电缸（20）的伸缩杆上设置有加固电机（21），加固电机（21）的输出轴上设置有磁吸套筒，用于磁吸固定螺栓和螺母；在安装底座（1）的另一侧设置有检测件；检测件包括两个检测器（16），通过两个检测器（16）之间进行信号输出反馈，以检测两个导管（31）之间连接孔的同轴状态；在安装底座（1）的一端设置有对接件，用于对导管（31）进行转移对接；对接件包括旋转安装在安装底座（1）上的导管预备座（28），导管（31）预备安装在导管预备座（28）上；对接件还包括设置在安装底座（1）上的支架（35），支架（35）上滑动设置有连接座（36），连接座（36）上升降滑动设置有夹持安装座（40），夹持安装座（40）上设置有两个夹持件，用于对导管（31）进行夹持；夹持件包括两个夹持外环（42），夹持外环（42）上旋转安装有夹持内环（45），夹持内环（45）的内侧设置有夹持油缸（46）。
2.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述驱动件包括滑动设置在提升架（2）上的驱动台（4），驱动台（4）上设置有驱动电机（5）；驱动电机（5）的输出轴上设置有驱动主杆（6），驱动主杆（6）上设置有驱动配合轴（601），驱动配合轴（601）上设置有电磁限位板（602），驱动配合轴（601）与导管（31）端部的连接孔配合，通过电磁限位板（602）进行定位固定。
3.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述安装底座（1）上设置有底座套筒（11），气流件包括设置在底座套筒（11）上的安装箱（8），以及设置在安装底座（1）上的气流控制箱（7），气流控制箱（7）与安装箱（8）连通；在安装箱（8）的内部上旋转连通有气流转座（9），气流转座（9）的内侧设置有气流管（901），且在安装箱（8）上设置有电机一（12），电机一（12）的输出轴上连接有齿轮一（13），齿轮一（13）与气流转座（9）构成齿轮副。
4.根据权利要求3所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述底座套筒（11）上设置有固定油缸（10），用于对钻进件进行固定。
5.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述检测件包括设置在安装底座（1）上的检测电缸（14），检测电缸（14）的伸缩杆上设置有检测安装架（15），两个检测器（16）设置在检测安装架（15）上。
6.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述安装件包括设置在安装控制架（18）上的电机二（27），以及旋转安装在安装控制架（18）上的转轴（24），电机二（27）的输出轴上连接有齿轮四（26），转轴（24）的两端连接有齿轮二（23），且转轴（24）上设置有齿轮三（25），且齿轮三（25）与齿轮四（26）构成齿轮副，加固件上的预备盘（22）与齿轮二（23）构成齿轮副。
7.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述疏通件包括设置在钻头（47）内部的电机箱（49），在电机箱（49）内部设置有控制电机（50），控制电机（50）的输出轴上连接有转架（53），转架（53）上连接有压板（54），顶柱（51）通过压板（54）推动；顶柱（51）上套设有用于提供复位弹力的弹簧（52）。
8.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述对接件包括设置在安装底座（1）上的转位电机（29），转位电机（29）用于驱动导管预备座（28），在导管预备座（28）上设置有定位电缸（30），定位电缸（30）用于定位固定导管（31）；在支架（35）上固定设置有丝杆电机（32），以及旋转安装有丝杆（33），丝杆电机（32）用于驱动丝杆（33）；在支架（35）上滑动安装有滑座（34），滑座（34）与丝杆（33）构成螺旋副，连接座（36）与滑座（34）固定连接。
9.根据权利要求8所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述滑座（34）上设置有升降电机（39），升降电机（39）的输出轴上连接有皮带结构，在夹持安装座（40）固定设置有升降丝杆（37）和升降导杆（38），升降丝杆（37）和升降导杆（38）滑动设置在连接座（36）上，且升降电机（39）输出轴上皮带结构的一端与升降丝杆（37）构成螺旋副。
10.根据权利要求1所述的一种防堵塞的自清理石油开采钻进设备，其特征在于：所述夹持件包括设置在夹持安装座（40）上的夹持控制油缸（41），夹持控制油缸（41）用于控制夹持外环（42）移动；夹持外环（42）的外侧设置有调节电机（43），调节电机（43）的输出轴上连接有调节齿轮（44），调节齿轮（44）与夹持内环（45）构成齿轮副。
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