CN204024522U - 钻杆装载装置和包括该钻杆装载装置的水平定向钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻杆装载装置，其包括输送机构和夹持机构。输送机构构造成在第一位置和第二位置之间运送钻杆，其中，在第一位置处钻杆位于钻机的动力头和夹钳装置之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在第二位置处钻杆远离动力头和夹钳装置以便装载或卸载钻杆。夹持机构构造成用于夹持钻杆以便运送钻杆。钻杆装载装置还包括第一液压驱动装置和第二液压驱动装置，其中第一液压驱动装置构造成对输送机构进行驱动以便在第一位置和第二位置之间运送钻杆，而第二液压驱动装置构造成对夹持机构进行驱动以夹持或松开钻杆。本实用新型还涉及一种包括上述钻杆装载装置的水平定向钻机。

Description

钻杆装载装置和包括该钻杆装载装置的水平定向钻机

技术领域

本实用新型涉及一种钻杆装载装置和一种包括该钻杆装载装置的水平定向钻机。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

钻机是带动钻具向地下钻进以获取地下资源或提供地下通道的机械设备。在钻机的操作中，将钻头附接至钻柱的前端，并且通过旋转和推进钻柱而使钻头穿过地层。钻柱是通过将钻杆首尾相连而形成。另一方面，当钻机的钻进过程完成后，需要逐个地断开且卸载钻杆而从地层中收回钻柱。

通常，这些工作需要动力头、夹钳装置以及钻杆装载装置相互配合地完成。在钻杆位于动力头与夹钳装置之间时，致动动力头，动力头带动钻杆一起旋转以将钻杆拧入到钻柱中或从钻柱中拧出钻杆，并且还可以使钻柱旋转以驱动钻头旋转和钻进。夹钳装置构造成固定钻柱以便从钻柱拆卸一根钻杆或者将一根钻杆安装至钻柱上。钻杆装载装置用于将钻杆输送至动力头与夹钳装置之间以便动力头将该钻杆连接至钻柱并下入地层中，或者用于输送已从钻柱上卸下的钻杆。

在上述操作中，正确地装载钻杆以及将钻杆正确地加载到动力头和夹钳装置之间的步骤很重要。目前，主要有三种方式将钻杆加载到即将与钻柱相连接的位置处，即，全自动装载方式、完全手动装载方式以及半自动装载方式。已开发出与钻机相配套的全自动装杆装置，但是这种装置成本很高，占用空间大且仅适用于特定的钻机。如果由站在钻机旁操作工人完全手动地将钻杆放置在动力头与夹钳装置之间，则操作工人因距离钻机太近而存在危险。

考虑到成本和安全性，优选采用半自动的钻杆装载装置来装载钻杆。半自动钻杆装载装置能够将钻杆从远离钻机的位置转移至钻机上或者将钻杆从钻机上转移至远离钻机的位置，以便于操作人员在远离钻机的位置处手动地装载或卸载钻杆。这样，可以减少由于钻机的不当操作而对操作人员造成的伤害，由此提高钻机的安全性。

目前，常规半自动钻杆装载装置因其驱动装置结构复杂和操作稳定性差而具有成本高、工作性能差等缺点。

因此，需要一种操作稳定且成本低廉的半自动钻杆装载装置，该半自动钻杆装载装置具有结构简单、工作可靠、运动平稳、成本低廉的驱动装置。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种操作稳定、可控且成本低廉的半自动钻杆装载装置。

本实用新型的另一个目的是提供一种结构设计灵活的钻杆装载装置。

本实用新型的另一个目的是提供一种结构简单的钻杆装载装置。

本实用新型的另一个目的是提供一种安全性改善的钻杆装载装置。

上述目的中的一个或多个可以通过下述方案实现：一种钻杆装载装置，其包括输送机构以及用于夹持钻杆的夹持机构。输送机构构造成在第一位置和第二位置之间运送钻杆，其中，在第一位置处钻杆位于钻机的动力头和夹钳装置之间以便将钻杆连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆，而在第二位置处钻杆远离动力头和夹钳装置以便装载或卸载钻杆。钻杆装载装置还包括第一液压驱动装置和第二液压驱动装置，其中第一液压驱动装置构造成对输送机构进行驱动以便在第一位置和第二位置之间运送钻杆，而第二液压驱动装置构造成对夹持机构进行驱动以夹持或松开钻杆。

在上述结构中，设置了两组独立的液压驱动装置，即，第一液压驱动装置和第二液压驱动装置，第一液压驱动装置对输送机构进行驱动以便在第一位置和第二位置之间运送钻杆，而第二液压驱动装置对夹持机构进行驱动以夹持或松开钻杆。这样，钻杆的夹紧操作与运送操作分别由独立的驱动装置实施，因此能够提高两个操作过程的稳定性和可控性，从而提高了钻杆装载装置的操作性。液压驱动装置成本低廉，由此也可以降低整个钻杆装载装置的成本。

另外，对于上述钻杆装载装置而言，液压驱动装置通常具有工作可靠、运动平稳的优点，因此采用该液压驱动装置的钻杆装载装置也具有工作可靠、运动平稳的优点。此外，由于独立的两个液压控制装置分别用于控制输送机构和夹持机构，因此，还能够提高驱动装置的设计的灵活性。

优选地，第一液压驱动装置和第二液压驱动装置沿钻杆装载装置的纵向依次布置。在图示的实施方式中，钻杆装载装置的纵向与其上的钻杆的纵向大致垂直。

优选地，钻杆装载装置可以包括输送固定构件和与所述输送固定构件枢转连接的输送枢转构件。第一液压驱动装置的一端可以连接至输送固定构件，而第一液压驱动装置的另一端可以连接至输送枢转构件。

优选地，第一液压驱动装置可以是第一液压缸。第一液压缸可以包括第一缸体和第一活塞杆。可选地，第一液压缸的第一活塞杆的伸缩端可以连接至输送枢转构件，使得当第一液压缸伸缩运动时输送枢转构件相对于输送固定构件枢转。

优选地，夹持机构可以包括夹持固定构件和与夹持固定构件枢转连接的夹持枢转构件。

优选地，夹持固定构件可以与输送枢转构件形成为一体；或者可以与输送枢转构件单独地形成、然后固定连接至输送枢转构件。第二液压驱动装置的一端连接至夹持固定构件和输送枢转构件中的任一者，而另一端连接至夹持枢转构件。

优选地，第二液压驱动装置是第二液压缸，第二液压缸包括第二缸体和第二活塞杆。

优选地，第二液压缸的第二活塞杆的伸缩端与夹持枢转构件连接使得当第二液压缸伸缩运动时夹持枢转构件相对于夹持固定构件枢转。

本实用新型还提供一种包括上述钻杆装载装置的水平定向钻机。优选地，水平定向钻机中的钻杆装载装置为2个，并且协作地在第一位置与第二位置之间输送钻杆。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施方式的钻机的侧视示意图，其中，钻杆装载装置在动力头与夹钳装置之间夹持钻杆；

图2是图1所示的钻机的俯视示意图，其中，钻杆装载装置在远离钻机的位置处夹持有钻杆；

图3是根据本实用新型实施方式的两个钻杆装载装置的示意图，其中钻杆已放置在这两个钻杆装载装置中；

图4是根据本实用新型实施方式的钻杆装载装置的立体示意图；以及

图5是图4的钻杆装载装置的侧视图，其中，为了便于观察该钻杆装载装置而移去了部分构件。

具体实施方式

下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

本文中使用的术语“第一”、“第二”旨在用于区分部件，而非表示特定顺序。另外，本文中使用的术语“外侧”和“内侧”分别指的是指向所描述元件的外部和中心的方向。本文中提及“钻机的纵向”时，通常指的是钻机本体(钻机领域中常称为大梁)的纵向。

参照图1和图2，分别示出了根据本实用新型实施方式的钻机1的侧视图和俯视图，其中钻杆2以及两个钻杆装载装置10处于不同的操作位置。

如图所示，根据本实用新型实施方式的钻机1大体包括动力装置60、行走装置50、钻机本体40、夹钳装置30、动力头20、钻杆装载装置10以及控制装置70。

动力装置60主要为整个钻机1的各个组成部分的运动和操作提供动力，例如具体地可以是发动机。行走装置50可以使钻机1的位置发生变化，例如具体地可以是履带。钻机本体40在这里也可以称为大梁，动力头20可以在钻机本体40上滑动以便推进钻柱和拆卸钻柱。夹钳装置30可以固定钻柱的端部以便有助于将钻杆组装至钻柱或者从钻柱上拆下钻杆，钻柱是通过将钻杆首尾相连而形成。钻杆装载装置10用于将钻杆从远离钻机的位置(如图2所示的第二位置)将钻杆运送至夹钳装置30和动力头20之间或者从夹钳装置30和动力头20之间的位置(如图1所示的第一位置)将拆下的钻杆运走。动力头20使位于夹钳装置30和动力头20之间的钻杆旋转以将钻杆拧入到钻柱(未示出)中或者从钻柱中拧出钻杆，并且还可以使钻柱旋转以驱动钻头旋转和钻进。控制装置70用于对钻机1的各个部件的运动和操作进行控制以便完成钻井的整个过程。

在图1中，钻杆装载装置10在钻机的动力头20和夹钳装置30之间夹持着钻杆2，以便将钻杆2连接至钻柱或从钻柱上卸载钻杆2。即，钻杆2的第一位置是钻杆2位于钻机的动力头与夹钳装置之间的位置。如图2所示，钻杆装载装置10在远离钻机本体的位置处夹持着钻杆2，以便操作人员手动地卸下钻杆2或者将钻杆2输送至第一位置处。为便于描述，将图1中所示的钻杆2的位置称为钻杆2的第一位置，而将图2所示的钻杆2的位置称为钻杆2的第二位置。当钻杆2处于第一位置时，钻杆2位于钻机的动力头与夹钳装置之间，表明钻杆2刚刚从钻柱上拆卸下来或者即将安装至钻柱上。当钻杆2处于第二位置时，钻杆2远离钻机本体以便操作人员卸载，或者操作人员刚刚将钻杆2放置在钻杆装载装置10中以便随后输送至第一位置。

采用该实施方式中的钻杆装载装置10，有利于使操作人员在远离钻机本体的位置处对钻杆2进行操作，由此减小了对操作人员的伤害，提高了整个钻机的安全性。

钻杆装载装置通常具有用于夹持钻杆的夹持功能，还具有在第一位置与第二位置之间输送钻杆的输送功能。为了平稳、安全地输送钻杆2，本实用新型采用两组独立的液压驱动装置分别对钻杆2的夹持操作和输送操作进行控制和调节。

参照图4和图5，示出了根据本实用新型的两组液压驱动装置600、700的一个示例的示意图。如图4和图5所示，第一液压驱动装置600和第二液压驱动装置700均为液压缸的形式，并且沿大致垂直于钻机本体的纵向的方向(即，钻杆装载装置的纵向)顺序地布置。也就是说，第一液压缸600设置在比第二液压缸700更靠近钻机本体的位置处。在图示的实施方式中，第二液压缸700可以对用于夹持钻杆2的夹持机构10B进行操作和驱动；而第一液压缸600可以对用于输送钻杆2的输送机构10A进行操作和驱动。

在图示的实施方式中，输送机构10A可以包括输送固定构件100和输送枢转构件200。输送固定构件100可以直接地或者可以通过安装座900间接地固定安装至钻机本体上。输送枢转构件200可以通过枢轴枢转地连接至输送固定构件100。输送枢转构件200在相对于输送固定构件100转动时能够将钻杆2从第一位置输送至第二位置或者从第二位置输送至第一位置。

第一液压缸600可以包括第一缸体610和第一活塞杆630。第一缸体610与第一活塞杆630连接使得第一活塞杆630可以沿第一液压缸600的纵向在第一缸体610中滑动，由此实现第一活塞杆630的伸缩运动(也称为第一液压缸600的伸缩运动)。在图示的实施方式中，第一缸体610连接至输送机构10A的输送固定构件100，而第一活塞杆630的伸缩端631连接至输送机构10A的输送枢转构件200，使得当第一活塞杆630在第一缸体610中滑动时，输送枢转构件200在第一活塞杆630的驱动下相对于输送固定构件100转动。通过该结构，第一液压驱动装置600可以对输送机构10A进行驱动以便在所述第一位置和所述第二位置之间运送钻杆。

在图示的实施方式中，夹持机构10B可以包括夹持固定构件500和夹持枢转构件300。夹持固定构件500和夹持枢转构件300可以通过枢轴而枢转地连接在一起。夹持枢转构件300在相对于夹持固定构件500枢转时能够夹紧或者松开钻杆2。

第二液压缸700可以包括第二缸体710和第二活塞杆730。第二缸体710与第二活塞杆730连接使得第二活塞杆730可以沿第二液压缸700的纵向在第二缸体710中滑动，由此实现第二活塞杆730的伸缩运动(也称为第二液压缸700的伸缩运动)。在图示的实施方式中，第二缸体710连接至夹持机构10B的夹持固定构件500，而第二活塞杆730的伸缩端731连接至夹持机构10B的夹持枢转构件300，使得当第二活塞杆730在第二缸体710中滑动时，夹持枢转构件300在第二活塞杆730的驱动下相对于夹持固定构件500转动。通过该结构，第二液压驱动装置700可以对夹持机构10B进行驱动以夹持或松开钻杆2。

在图示的实施方式中，输送机构10A的输送枢转构件200和夹持机构10B的夹持固定构件500为同一构件，即，输送枢转构件200与夹持固定构件500形成为一体。然而，本实用新型的钻杆装载装置并不局限于此，例如，输送枢转构件200与夹持固定构件500可以单独地形成、随后直接地或间接地固定连接在一起。在这种情况下，第二液压驱动装置700的第二缸体710也可以连接至输送机构10A的输送枢转构件200。

本领域技术人员可以理解的是，液压缸的成本较低，工作可靠，运动平稳，结构简单且可以施加较大的驱动力。由于这些优点，液压缸得到广泛运用。采用了液压缸的钻杆装载装置也提高了工作稳定性并且能够降低成本。

由于采用两组液压缸分别控制钻杆的夹持操作和输送操作，因此，提高了钻杆的夹持操作和输送操作的可控性。另外，两组液压缸的安装、调试均可以独立进行，由此方便维护和更换。液压缸的长形结构有利于加长整个钻杆装载装置的长度，以便操作人员在更加远离钻机本体的位置处对钻杆进行操作，因而提高了整个钻机的安全性。

尽管上文已经参照附图所示的实施方式对根据本实用新型的钻杆操作装置进行了详细描述，然而应理解的是，本实用新型的钻杆操作装置并不局限于附图中具体示出的实施方式。例如，第一液压缸600的活塞杆630的伸缩端631可以连接至输送固定构件100，而第一缸体610可以连接至输送枢转构件200。类似地，第二液压缸700的活塞杆730的伸缩端731可以连接至夹持固定构件500或输送枢转构件200，而第二缸体710可以连接至夹持枢转构件300。第一液压缸600和第二液压缸700除了沿钻杆装载装置的纵向布置，还可以间隔开一定间距，或者还可以部分交叠地设置。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种包括上述钻杆装载装置10的水平定向钻机1。由于水平定向钻机1包括根据本实用新型的钻杆装载装置10，因此水平定向钻机1也具有与该钻杆装载装置10相类似的优点。

参照图3，该图是根据本实用新型实施方式的两个钻杆装载装置的示意图，其中钻杆已放置在这两个钻杆装载装置中。结合图1和图2可知，通常，钻机1配备有两个钻杆装载装置10，所述两个钻杆装载装置可以沿钻杆本体的纵向方向依次布置在夹钳装置30与动力头20之间，使得这两个钻杆装载装置能够协作地在第一位置与第二位置之间输送钻杆。

在图3所示的实施方式中，钻机1包括两个钻杆装载装置10且两个钻杆装载装置10具有大致相同的结构。然而，应理解的是，钻杆装载装置的数量以及结构可以根据具体应用情况进行改变。

钻杆装载装置10可以包括安装座900。安装座900构造成用于将输送机构10A固定安装至钻机本体40。优选地，安装座900可以以可调节的方式将输送机构10A固定至钻机本体40。例如，安装座900可以沿着钻机本体40的纵向方向进行调节，也可以沿着竖直方向进行调节，其中，竖直方向与钻机本体40的纵向方向相垂直。安装座的结构可以根据具体应用情况而定，只要能够实现本文中所描述的作用即可。

尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (12)

1.一种钻杆装载装置(10)，包括：

输送机构(10A)，所述输送机构(10A)构造成在第一位置和第二位置之间运送钻杆(2)，其中，在所述第一位置处所述钻杆(2)位于钻机的动力头(20)和夹钳装置(30)之间以便将所述钻杆(2)连接至钻柱或从钻柱上卸载所述钻杆(2)，而在所述第二位置处所述钻杆(2)远离动力头(20)和夹钳装置(30)以便装载或卸载所述钻杆(2)，以及

夹持机构(10B)，所述夹持机构(10B)构造成用于夹持钻杆(2)以便运送所述钻杆(2)，

其特征在于，所述钻杆装载装置(10)还包括：

第一液压驱动装置(600)，所述第一液压驱动装置(600)构造成对所述输送机构(10A)进行驱动以便在所述第一位置和所述第二位置之间运送钻杆(2)；以及

第二液压驱动装置(700)，所述第二液压驱动装置(700)构造成对所述夹持机构(10B)进行驱动以夹持或松开所述钻杆(2)。

2.根据权利要求1所述的钻杆装载装置，其中，所述第一液压驱动装置(600)和所述第二液压驱动装置(700)沿所述钻杆装载装置的纵向依次布置。

3.根据权利要求1所述的钻杆装载装置，其中，所述输送机构(10A)包括输送固定构件(100)和与所述输送固定构件(100)枢转连接的输送枢转构件(200)，所述第一液压驱动装置(600)的一端连接至所述输送固定构件(100)，所述第一液压驱动装置(600)的另一端连接至所述输送枢转构件(200)。

4.根据权利要求3所述的钻杆装载装置，其中，所述第一液压驱动装置(600)是第一液压缸，所述第一液压缸包括第一缸体(610)和第一活塞杆(630)。

5.根据权利要求4所述的钻杆装载装置，其中，所述第一液压缸(600)的所述第一活塞杆(630)的伸缩端(631)连接至所述输送枢转构件(200)，使得当所述第一液压缸伸缩运动时所述输送枢转构件(200)相对于所述输送固定构件(100)枢转。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的钻杆装载装置，其中，所述夹持机构(10B)包括夹持固定构件(500)和与所述夹持固定构件(500)枢转连接的夹持枢转构件(300)。

7.根据权利要求6所述的钻杆装载装置，其中，所述夹持固定构件(500)与所述输送枢转构件(200)形成为一体；或者与所述输送枢转构件(200)单独地形成、然后固定连接至所述输送枢转构件(200)。

8.根据权利要求7所述的钻杆装载装置，其中，所述第二液压驱动装置(700)的一端连接至所述夹持固定构件(500)和所述输送枢转构件(200)中的任一者，而另一端连接至所述夹持枢转构件(300)。

9.根据权利要求8所述的钻杆装载装置，其中，所述第二液压驱动装置(700)是第二液压缸，所述第二液压缸包括第二缸体(710)和第二活塞杆(730)。

10.根据权利要求9所述的钻杆装载装置，其中，所述第二液压缸的所述第二活塞杆(730)的伸缩端(731)与所述夹持枢转构件(300)连接使得当所述第二液压缸伸缩运动时所述夹持枢转构件(300)相对于所述夹持固定构件(500)枢转。

11.一种水平定向钻机(1)，其特征在于，所述水平定向钻机(1)包括至少一个根据权利要求1至10中任一项所述的钻杆装载装置(10)。

12.根据权利要求11所述的水平定向钻机(1)，其中，所述钻杆装载装置(10)为2个，并且协作地在所述第一位置与所述第二位置之间输送钻杆。