CN108266161A - 一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，包括切削头、连接杆和钻杆，所述钻杆的底端与连接杆的顶端固定连接，所述连接杆的底端与切削头的顶端固定连接，所述切削头包括第一切削块、第二切削块和第三切削块，所述第一切削块、第二切削块和第三切削块依次设置在连接杆的底端，所述连接杆上设有若干辅助机构，所述辅助机构周向分布在连接杆的外周上，所述第二切削块内设有反转机构，该钻头通过辅助机构内的调整组件调整钻井角度，避免钻井角度发生偏移，通过辅助机构内的清理组件清理碎石，避免碎石卡住钻头使钻井角度偏移，不仅如此，还通过反转机构使切削头通过不同的转向和转速使钻井区域承受交叉力，提高钻井效率。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气探测设备领域，特别涉及一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置。
背景技术
煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表面为主，部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，探测煤层气时通常使用钻井的方法，而钻头是钻井主要的设备之一，在钻井过程中，钻头是破碎岩石的主要工具，井眼是由钻头破碎岩石而形成的。
现有的钻头还不具备自动调节钻井角度的功能，由于煤层气距地面较深，钻井时的角度不容易把控，经常需要人工调节钻井角度，降低了煤层气的开发效率，不仅如此，由于地底下的岩层较坚硬，坚硬的材质使钻头的切削量下降，影响了钻井效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，包括切削头、连接杆和钻杆，所述钻杆的底端与连接杆的顶端固定连接，所述连接杆的底端与切削头的顶端固定连接，所述切削头包括第一切削块、第二切削块和第三切削块，所述第一切削块、第二切削块和第三切削块依次设置在连接杆的底端，所述连接杆上设有若干辅助机构，所述辅助机构周向分布在连接杆的外周上，所述第二切削块内设有反转机构；
所述辅助机构包括调整组件和清理组件，所述调整组件包括调整槽、调整板和两个调整单元，所述调整槽设置在连接杆上，所述调整板设置在调整槽内；
所述清理组件包括清理槽、清理单元、转动轴、驱动锥齿轮、从动锥齿轮和第一电机，所述清理槽设置在连接杆上，所述转动轴设置在清理槽内，所述清理槽的顶部和清理槽的底部分别套设在转动轴的两端，所述第一电机固定在连接杆的内壁上，所述第一电机与驱动锥齿轮传动连接，所述驱动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，所述从动锥齿轮套设在转动轴的底端上，所述清理单元设置在转动轴上；
所述反转机构包括第二电机、连杆、驱动齿轮、从动齿轮、固定杆、内齿轮、反转槽和连接口，所述连接口设置在第一切削块的底端，所述第二电机固定在连接口内的顶部，所述第二电机与连杆的顶端传动连接，所述连杆的底端固定在第三切削块的顶端，所述驱动齿轮套设在连杆上，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮套设在固定杆上，所述固定杆的两端分别固定在反转槽的顶部和底部，所述反转槽设置在第二切削块内，所述从动齿轮与内齿轮啮合，所述内齿轮的外周与反转槽的内壁固定连接；
所述连接杆内设有PLC和天线，所述天线、第一电机、第二电机和天线均与PLC电连接。
作为优选，为了实现调整钻头角度的功能，所述调整单元包括调整口、第三电机、第一调整齿轮、第二调整齿轮、支撑杆、丝杆和移动块，所述调整口设置在调整板上，所述第三电机固定在调整口的一侧的内壁上，所述第三电机与第一调整齿轮传动连接，所述第一调整齿轮与第二调整齿轮啮合，所述第二调整齿轮套设在支撑杆上，所述调整口的一侧套设在支撑杆的一端上，所述支撑杆的另一端与丝杆固定连接，所述移动块的一侧套设在丝杆上，所述移动块的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述调整口套设在移动块上。
作为优选，为了降低丝杆的受力，所述移动块的另一侧设有弧形调整块，所述弧形调整块固定在移动块的远离丝杆的一侧。
作为优选，为了避免移动块撞上第二调整齿轮，所述支撑杆的靠近移动块的一端设有限位块，所述限位块套设在支撑杆上。
作为优选，为了避免移动块速度过快，使钻杆受力过大而弯曲，所述第一调整齿轮的齿数大于第二调整齿轮的齿数。
作为优选，为了避免碎石进入，所述移动块上设有密封圈，所述密封圈套设在移动块上。
作为优选，为了实现清理钻出碎石的功能，所述清理单元包括套筒和清理板，所述套筒套设在转动轴上，所述清理板螺旋固定在套筒的外周上。
作为优选，为了提高钻井效率，所述第一切削块的外周、第二切削块的外周和第三切削块的外周均设有至少两个凸牙，所述凸牙周向分布在第一切削块的外周、第二切削块的外周和第三切削块的外周上。
作为优选，为了提高清理板的使用寿命，所述清理板为钛合金板。
作为优选，为了了解钻井的偏移角度，所述调整板和调整槽之间设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。
本发明的有益效果是，该具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置通过辅助机构内的调整组件调整钻井角度，避免钻井角度发生偏移，通过辅助机构内的清理组件清理碎石，避免碎石卡住钻头使钻井角度偏移，与传统的辅助机构相比，该辅助机构由压力传感器检测压力控制调整组件调整钻井角度，更加智能化，不仅如此，还通过反转机构使切削头通过不同的转向和转速使钻井区域承受交叉力，提高钻井效率，与传统的反转机构相比，该反转机构使第一切削块、第二切削块和第三切削块相互之间的转向或转速不同，切削能力更好。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置的结构示意图；
图2是本发明的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置剖视图；
图3是本发明的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置的清理组件的局部放大图；
图4是本发明的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置的反转机构的结构示意图；
图5是本发明的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置的反转机构的局部放大图；
图6是本发明的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置的调整单元的结构示意图；
图中：1.连接杆，2.钻杆，3.第一切削块，4.第二切削块，5.第三切削块，6.调整槽，7.调整板，8.清理槽，9.转动轴，10.驱动锥齿轮，11.从动锥齿轮，12.第一电机，13.第二电机，14.连杆，15.驱动齿轮，16.从动齿轮，17.固定杆，18.内齿轮，19.反转槽，20.连接口，21.调整口，22.第三电机，23.第一调整齿轮，24.第二调整齿轮，25.支撑杆，26.丝杆，27.移动块，28.弧形调整块，29.限位块，30.套筒，31.清理板，32.凸牙，33.压力传感器，34.密封圈。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，包括切削头、连接杆1和钻杆2，所述钻杆2的底端与连接杆1的顶端固定连接，所述连接杆1的底端与切削头的顶端固定连接，所述切削头包括第一切削块3、第二切削块4和第三切削块5，所述第一切削块3、第二切削块4和第三切削块5依次设置在连接杆1的底端，所述连接杆1上设有若干辅助机构，所述辅助机构周向分布在连接杆1的外周上，所述第二切削块4内设有反转机构；
该钻头通过钻杆2与钻井驱动设备连接，驱动该钻头完成钻井任务，在钻井过程中，切削头通过反转机构提高钻头的碎石效率，从而提高了钻井效率，通过辅助机构调整钻头钻井时的角度，避免钻井角度发生偏差而导致钻井任务失败。
如图2-3所示，所述辅助机构包括调整组件和清理组件，所述调整组件包括调整槽6、调整板7和两个调整单元，所述调整槽6设置在连接杆1上，所述调整板7设置在调整槽6内；
所述清理组件包括清理槽8、清理单元、转动轴9、驱动锥齿轮10、从动锥齿轮11和第一电机12，所述清理槽8设置在连接杆1上，所述转动轴9设置在清理槽8内，所述清理槽8的顶部和清理槽8的底部分别套设在转动轴9的两端，所述第一电机12固定在连接杆1的内壁上，所述第一电机12与驱动锥齿轮10传动连接，所述驱动锥齿轮10与从动锥齿轮11啮合，所述从动锥齿轮11套设在转动轴9的底端上，所述清理单元设置在转动轴9上；
通过两个调整单元使调整组件对钻井角度进行调节，避免了钻井角度产生偏差而导致钻井任务失败，通过清理组件清理钻头钻井产生的碎石，避免碎石对钻头的挤压影响钻井角度，第一电机12使驱动齿轮10转动，带动从动锥齿轮11转动，从而使转动轴9随着从动锥齿轮11转动，因为清理单元设置在转动轴9上，所以转动轴9驱动清理单元运行，实现了清理组件驱动清理单元清理碎石的功能。
如图4-5所示，所述反转机构包括第二电机13、连杆14、驱动齿轮15、从动齿轮16、固定杆17、内齿轮18、反转槽19和连接口20，所述连接口20设置在第一切削块3的底端，所述第二电机13固定在连接口20内的顶部，所述第二电机13与连杆14的顶端传动连接，所述连杆14的底端固定在第三切削块5的顶端，所述驱动齿轮15套设在连杆14上，所述驱动齿轮15与从动齿轮16啮合，所述从动齿轮16套设在固定杆17上，所述固定杆17的两端分别固定在反转槽19的顶部和底部，所述反转槽19设置在第二切削块4内，所述从动齿轮16与内齿轮18啮合，所述内齿轮18的外周与反转槽19的内壁固定连接；
第二电机13使连杆14带动第三切削块5旋转，第三切削块5与第二电机13转向相同，驱动齿轮15随着连杆14旋转，从而使从动齿轮16旋转，因为驱动齿轮15和从动齿轮16为外齿轮啮合，所以驱动齿轮15与从动齿轮16转向相反，即从动齿轮16转向与第二电机13转向相反，从动齿轮16的旋转带动内齿轮18旋转，带动第二切削块4随着内齿轮18旋转，从动齿轮16与内齿轮18转向相同，即第二切削块4转向与第二电机13转向相反，从而使第三切削块5与第二切削块4转向相反，第一切削块3由钻井驱动设备通过钻杆2和连接杆1驱动旋转，所以第一切削块3与第三切削块5转速不同，实现了切削头通过第一切削块3、第二切削块4和第三切削块5之间不同的转向和转速使钻井区域承受交叉力，提高钻井效率。
所述连接杆1内设有PLC和天线，所述天线、第一电机12、第二电机13和天线均与PLC电连接。
天线可以接收和发射信号，实现无线通讯，利用遥控器，手机等遥控设备向天线发射信号，由天线进行接收，PLC处理信号后，根据信号要求，使第一电机12转动，驱动清理组件，使第二电机13转动，驱动反转机构，实现智能化。
如图6所示，所述调整单元包括调整口21、第三电机22、第一调整齿轮23、第二调整齿轮24、支撑杆25、丝杆26和移动块27，所述调整口21设置在调整板7上，所述第三电机22固定在调整口21的一侧的内壁上，所述第三电机22与第一调整齿轮23传动连接，所述第一调整齿轮23与第二调整齿轮24啮合，所述第二调整齿轮24套设在支撑杆25上，所述调整口21的一侧套设在支撑杆25的一端上，所述支撑杆25的另一端与丝杆26固定连接，所述移动块27的一侧套设在丝杆26上，所述移动块27的与丝杆26的连接处设有与丝杆26匹配的螺纹，所述调整口21套设在移动块27上，第三电机22使第一调整齿轮23旋转，从而带动第二调整齿轮24旋转，第二调整齿轮24通过支撑杆25使丝杆26旋转，从而使移动块27在调整口21内移动，实现了移动块27通过顶住井壁使切削头通过连接杆1调整角度的功能。
作为优选，为了降低丝杆26的受力，所述移动块27的另一侧设有弧形调整块28，所述弧形调整块28固定在移动块27的远离丝杆26的一侧，弧形可以分担丝杆26承受的力，避免丝杆26受力过大而损坏。
作为优选，为了避免移动块27撞上第二调整齿轮24，所述支撑杆25的靠近移动块27的一端设有限位块29，所述限位块29套设在支撑杆25上，当移动块27移动到第二调整齿轮24附近时，限位块29可以防止移动块27继续向第二调整齿轮24移动，避免移动块27撞上第二调整齿轮24而导致第二调整齿轮24损坏。
作为优选，为了避免移动块27速度过快，使钻杆2受力过大而弯曲，所述第一调整齿轮23的齿数大于第二调整齿轮24的齿数，第一调整齿轮23的齿数大于第二调整齿轮24的齿数可以使第一调整齿轮23的转速小于第二调整齿轮24的转速，实际起到了一个减速的作用，避免丝杆26转速过快而导致移动块27移动距离过大，使钻杆2受力过大而弯曲。
作为优选，为了避免碎石进入，所述移动块27上设有密封圈34，所述密封圈34套设在移动块27上，密封圈34可以避免碎石通过移动块27与调整口21之间的空隙进入到调整口21内，影响调整单元的运行性能。
作为优选，为了实现清理钻出碎石的功能，所述清理单元包括套筒30和清理板31，所述套筒30套设在转动轴9上，所述清理板31螺旋固定在套筒30的外周上，通过清理板31旋转的螺旋力使碎石经过，清理板31之间的空隙向上移动，实现了清理钻出碎石的功能。
作为优选，为了提高钻井效率，所述第一切削块3的外周、第二切削块4的外周和第三切削块5的外周均设有至少两个凸牙32，所述凸牙32周向分布在第一切削块3的外周、第二切削块4的外周和第三切削块5的外周上，凸牙32形状较尖锐，具有很好的切削作用，从而提高了钻井效率。
作为优选，为了提高清理板31的使用寿命，所述清理板31为钛合金板，钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高，不易在钻井过程中过早损坏，从而提高了清理板31的使用寿命。
作为优选，为了了解钻井的偏移角度，所述调整板7和调整槽6之间设有压力传感器33，所述压力传感器33与PLC电连接，压力传感器33检测到压力值超出设定值时，压力传感器33给PLC发出信号，PLC控制第三电机22驱动调整单元调整钻井角度，实现了检测钻井角度的功能。
该钻头通过辅助机构内的调整组件调整钻井角度，避免钻井角度发生偏移，通过辅助机构内的清理组件清理碎石，避免碎石卡住钻头使钻井角度偏移，还通过反转机构使切削头通过第一切削块3、第二切削块4和第三切削块5之间不同的转向和转速使钻井区域承受交叉力，提高钻井效率。
与现有技术相比，该具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置通过辅助机构内的调整组件调整钻井角度，避免钻井角度发生偏移，通过辅助机构内的清理组件清理碎石，避免碎石卡住钻头使钻井角度偏移，与传统的辅助机构相比，该辅助机构由压力传感器33检测压力控制调整组件调整钻井角度，更加智能化，不仅如此，还通过反转机构使切削头通过不同的转向和转速使钻井区域承受交叉力，提高钻井效率，与传统的反转机构相比，该反转机构使第一切削块3、第二切削块4和第三切削块5相互之间的转向或转速不同，切削能力更好。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，包括切削头、连接杆(1)和钻杆(2)，所述钻杆(2)的底端与连接杆(1)的顶端固定连接，所述连接杆(1)的底端与切削头的顶端固定连接，所述切削头包括第一切削块(3)、第二切削块(4)和第三切削块(5)，所述第一切削块(3)、第二切削块(4)和第三切削块(5)依次设置在连接杆(1)的底端，其特征在于，所述连接杆(1)上设有若干辅助机构，所述辅助机构周向分布在连接杆(1)的外周上，所述第二切削块(4)内设有反转机构；
所述辅助机构包括调整组件和清理组件，所述调整组件包括调整槽(6)、调整板(7)和两个调整单元，所述调整槽(6)设置在连接杆(1)上，所述调整板(7)设置在调整槽(6)内；
所述清理组件包括清理槽(8)、清理单元、转动轴(9)、驱动锥齿轮(10)、从动锥齿轮(11)和第一电机(12)，所述清理槽(8)设置在连接杆(1)上，所述转动轴(9)设置在清理槽(8)内，所述清理槽(8)的顶部和清理槽(8)的底部分别套设在转动轴(9)的两端，所述第一电机(12)固定在连接杆(1)的内壁上，所述第一电机(12)与驱动锥齿轮(10)传动连接，所述驱动锥齿轮(10)与从动锥齿轮(11)啮合，所述从动锥齿轮(11)套设在转动轴(9)的底端上，所述清理单元设置在转动轴(9)上；
所述反转机构包括第二电机(13)、连杆(14)、驱动齿轮(15)、从动齿轮(16)、固定杆(17)、内齿轮(18)、反转槽(19)和连接口(20)，所述连接口(20)设置在第一切削块(3)的底端，所述第二电机(13)固定在连接口(20)内的顶部，所述第二电机(13)与连杆(14)的顶端传动连接，所述连杆(14)的底端固定在第三切削块(5)的顶端，所述驱动齿轮(15)套设在连杆(14)上，所述驱动齿轮(15)与从动齿轮(16)啮合，所述从动齿轮(16)套设在固定杆(17)上，所述固定杆(17)的两端分别固定在反转槽(19)的顶部和底部，所述反转槽(19)设置在第二切削块(4)内，所述从动齿轮(16)与内齿轮(18)啮合，所述内齿轮(18)的外周与反转槽(19)的内壁固定连接；
所述连接杆(1)内设有PLC和天线，所述第一电机(12)、第二电机(13)和天线均与PLC电连接。
2.如权利要求1所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述调整单元包括调整口(21)、第三电机(22)、第一调整齿轮(23)、第二调整齿轮(24)、支撑杆(25)、丝杆(26)和移动块(27)，所述调整口(21)设置在调整板(7)上，所述第三电机(22)固定在调整口(21)的一侧的内壁上，所述第三电机(22)与第一调整齿轮(23)传动连接，所述第一调整齿轮(23)与第二调整齿轮(24)啮合，所述第二调整齿轮(24)套设在支撑杆(25)上，所述调整口(21)的一侧套设在支撑杆(25)的一端上，所述支撑杆(25)的另一端与丝杆(26)固定连接，所述移动块(27)的一侧套设在丝杆(26)上，所述移动块(27)的与丝杆(26)的连接处设有与丝杆(26)匹配的螺纹，所述调整口(21)套设在移动块(27)上。
3.如权利要求2所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述移动块(27)的另一侧设有弧形调整块(28)，所述弧形调整块(28)固定在移动块(27)的远离丝杆(26)的一侧。
4.如权利要求2所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述支撑杆(25)的靠近移动块(27)的一端设有限位块(29)，所述限位块(29)套设在支撑杆(25)上。
5.如权利要求2所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述第一调整齿轮(23)的齿数大于第二调整齿轮(24)的齿数。
6.如权利要求2所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述移动块(27)上设有密封圈(34)，所述密封圈(34)套设在移动块(27)上
7.如权利要求1所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述清理单元包括套筒(30)和清理板(31)，所述套筒(30)套设在转动轴(9)上，所述清理板(31)螺旋固定在套筒(30)的外周上。
8.如权利要求7所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述清理板(31)为钛合金板。
9.如权利要求1所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述第一切削块(3)的外周、第二切削块(4)的外周和第三切削块(5)的外周均设有至少两个凸牙(32)，所述凸牙(32)周向分布在第一切削块(3)的外周、第二切削块(4)的外周和第三切削块(5)的外周上。
10.如权利要求1所述的具有自动调节功能的工作效率高的智能型钻井装置，其特征在于，所述调整板(7)和调整槽(6)之间设有压力传感器(33)，所述压力传感器(33)与PLC电连接。
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