CN106351568A - 一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置，包括液压油缸5和油缸挂耳6；油缸挂耳6位于吊钩2的两侧，两侧各装有一副液压油缸5，液压油缸5的下端跟动力头1相连。另外，液压油缸5的输入液压设有两个挡位，即可以对液压油缸5分时段输入两种不同数值的压力，为方便描述，分别称这两种输入液压为P1和P2，P1略小于动力头1的整体重量G，P2略大于动力头1的整体重量G。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明可有效避免顶驱钻机在拆装钻杆时对主轴和钻杆的螺纹造成损伤。

Description

一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置

技术领域

本发明属于地质勘探设备领域，具体来说，涉及一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置。

背景技术

现有顶驱钻机动力头的普通吊挂机构(如图1所示)的结构为：动力头1上端挂在吊钩2上，下端的主轴3与钻杆4通过锥螺纹连接(如图2所示)。装钻杆时，也就是由图(a)到图(b)，主轴3的顶端下降了一段距离M(钻杆已钻入地底被固定不动)，即主轴3与钻杆4由分开到连接好，动力头1必需下降一段距离M；反过来，拆钻杆时，也就是由图(b)到图(a)，主轴3与钻杆4由连接到分离，动力头1必需上升一段距离M。

在顶驱钻机动力头的普通吊挂机构中，为实现主轴3与钻杆4由分离状态到已连接状态，动力头1必须下降的一段距离M，这个下降过程只能是逐渐松开卷扬让动力头1靠重力下降；主轴3旋转使主轴的外锥螺纹与钻杆4的内锥螺纹进行连接，锥螺纹的连接过程会使主轴3(即动力头1整体)下降，距离为M。两个下降速度不可能控制到绝对一致，由于钻杆4已钻入地底被固定，若此时旋转主轴3使其下降的速度大于松开卷扬使动力头1下降的速度，吊钩2则会对动力头1形成一股较大的向上的拉力，如果在这种条件下完成主轴3与钻杆4的连接，会使得主轴3和钻杆4的螺纹部分很容易损伤，给整个钻探工程带来极大的麻烦。反过来，为实现主轴3与钻杆4由已连接到分开，动力头1必须上升一段距离M；卷扬拉着动力头1上升的速度与锥螺纹的松开过程会使主轴3(即动力头1整体)上升的速度也不可 能控制到绝对一致，若此时旋转主轴3使其上升的速度小于拉紧卷扬使动力头1上升的速度，吊钩2也会对动力头1形成一股较大的向上的拉力，如果在这种条件下完成主轴3与钻杆4的分离，同样会损伤主轴3和钻杆4的螺纹部分。

发明内容

为解决背景技术中的问题，本发明提供了一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置。

本发明的技术方案是：一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置，包括液压油缸和油缸挂耳；油缸挂耳位于吊钩的两侧，两侧各装有一副液压油缸5，液压油缸的下端跟动力头相连。

作为一种改进，所述液压油缸的输入液压设有两个挡位，即可以对液压油缸分时段输入两种不同数值的压力。

本发明进一步的技术方案是:液压油缸的两个预设输入液压值分别为P1和P2，P1略小于动力头的整体重量G，P2略大于动力头的整体重量G。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比较，本发明可有效避免顶驱钻机在拆装钻杆时对主轴和钻杆的螺纹造成损伤。

附图说明

图 1为现有技术的结构示意图；

图 2为图 1中A部分的局部放大结构示意图；

图 3为本发明的结构示意图；

图 4为图 3的左视图；

图 5为本发明的使用状态参考图。

图 2中，图 (a)表示主轴3与钻杆4刚好挨到，处于未连接状态；图 (b)表示主轴3与钻杆4为已连接状态。

具体实施方式

实施例

如 图 3、图 4和图 5所示，一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置，包括液压油缸5和油缸挂耳6；油缸挂耳6位于吊钩2的两侧，两侧各装有一副液压油缸5，液压油缸5的下端跟动力头1相连。另外，液压油缸5的输入液压设有两个挡位，即可以对液压油缸5分时段输入两种不同数值的压力，为方便描述，分别称这两种输入液压为P1和P2，P1略小于动力头1的整体重量G，P2略大于动力头1的整体重量G。

顶驱式岩心钻机位移补偿装置处于非工作状态时，液压油缸5没有输入液压，仅靠吊钩2挂起动力头1。装钻杆时，往液压油缸5中注入P1的预设液压，且P1略小于动力头1的整体重量G，此时动力头1竖直方向上的受力情况为：动力头1受到竖直向下的重力G，液压油缸5提供的竖直向上的力P1，以及吊钩2提供的竖直方向上的力F1，且G＝P1+F1，即动力头1与吊钩2的相对位置暂时没有改变，且液压油缸5处于伸长状态(如 图 4)；逐渐松开卷扬，主轴3逐渐下降，当主轴3顶到钻杆4时，此时主轴3会受到钻杆4对它的一个向上的力F2，当F2+P1>G时，液压油缸5开始收缩，动力头1相对于吊钩2向上运动，使得吊钩2与动力头1分离一段距离N(如 图 5)；当N大于图 2中所示的距离M时，停止卷扬，旋转主轴3，使主轴3与钻杆4进行连接；由于空距N>M，主轴3与钻杆4的连接过程中，液压油 缸5则会伸长以补偿这段位移差M,而且液压P1使液压油缸5形成的收缩力只是略小于动力头1的整体重量，因此动力头1整体可以以任何速度下降距离M，不会对主轴和钻杆的螺纹造成损伤。

同理，在拆卸钻杆时，往液压油缸5中注入P2的预设液压，且P2略大于动力头1的整体重量G，此时主轴3与钻杆4处于连接状态，动力头1竖直方向上的受力情况为：动力头1受到竖直向下的重力G和钻杆4对它的竖直向下的拉力F3，液压油缸5提供的竖直向上的力P2，且P2＝G+F3，动力头1在竖直方向上受力平衡，即动力头1与吊钩2的相对位置暂时没有改变，且液压油缸5处于伸长状态(如 图 4)；此时反向旋转主轴3，使主轴3与钻杆4分离，主轴3及动力头1逐渐上升，液压油缸5随之收缩，将动力头1向上提起距离M；当主轴3与钻杆4彻底分开时，液压油缸5会拉着动力头1收缩到顶，由于液压P2使液压油缸5形成的收缩力只是略大于动力头1的整体重量，因此动力头1整体可以以任何速度上升距离M，也不会对主轴3和钻杆4的螺纹造成任何损伤。

本发明不局限于上述的优选实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种顶驱式岩心钻机位移补偿装置，其特征在于：包括液压油缸和油缸挂耳；油缸挂耳位于吊钩的两侧，两侧各装有一副液压油缸，液压油缸的下端跟动力头相连。

2.根据权利要求1所述的顶驱式岩心钻机位移补偿装置，其特征在于：所述液压油缸的输入液压设有两个挡位，即可以对液压油缸分时段输入两种不同数值的压力。

3.根据权利要求2所述的顶驱式岩心钻机位移补偿装置，其特征在于：所述液压油缸的两个预设输入液压值分别为P1和P2，P1略小于动力头的整体重量G，P2略大于动力头的整体重量G。