CN111594033A - 自动装卸钻杆的反井钻机 - Google Patents

Abstract

一种自动装卸钻杆的反井钻机，涉及反井钻机技术领域，将两个完全相同的钻杆首尾连接，以加长钻杆的钻井深度，两个钻杆分别为第一钻杆和第二钻杆，包括动力头、运输装置、钻架，动力头、运输装置均与钻架连接；运输装置的设置代替人工辅助将第一钻杆或第二钻杆移动至动力头的正下方，并与动力头配合将第一钻杆与第二钻杆首尾连接，只需一人操作运输装置和动力头即可，不需要两人配合操作，相对提高工作效率的同时节省人力。

Description

自动装卸钻杆的反井钻机

技术领域

本发明涉及反井钻机技术领域，具体涉及一种自动装卸钻杆的反井钻机。

背景技术

反井钻机钻井需要使用到钻杆，钻井的深度较深，一般型号的钻杆无法达到需求深度，因此，需要将钻杆与钻杆首尾连接，以加长钻杆长度，从而达到需求的钻井深度，目前钻杆的连接需要两人配合操作，以200米钻井，钻杆有效长度1米为例，导孔时装钻杆200次，扩孔时200次，连接钻杆的时间就占整个工期的40%，工作效率极低。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有辅助连接钻杆的机械设备的自动装卸钻杆的反井钻机。

一种自动装卸钻杆的反井钻机，将两个完全相同的钻杆首尾连接，以加长钻杆的钻井深度，两个钻杆分别为第一钻杆和第二钻杆，包括动力头、运输装置、钻架，动力头、运输装置均与钻架连接；运输装置与第一钻杆连接并将第一钻杆运输至动力头的正下方，动力头下降并旋转，以与第一钻杆连接，运输装置松开第一钻杆，动力头下降带动第一钻杆下降至固定在钻架上，动力头上升并旋转，以与第一钻杆分离，运输装置再与第二钻杆连接并将第二钻杆运输至动力头的正下方，动力头下降并旋转，以与第二钻杆连接，运输装置松开第二钻杆，动力头下降带动第二钻杆下降至与第一钻杆接触，动力头下降并旋转，带动第二钻杆的首端与动力头加固连接，且带动第二钻杆的另一端与第一钻杆连接。

优选的，自动装卸钻杆的反井钻机还包括主推缸，动力头与主推缸固定连接，以通过主推缸带动动力头上升或下降，主推缸固定在钻架上。

优选的，钻架包括固定座、导轨、插板，固定座与水平面平行，导轨、主推缸均固定在固定座上且导轨、主推缸均与固定座垂直，导轨与主推缸平行，动力头与导轨滑动连接，以使动力头由主推缸带动沿着导轨上升或下降，插板与固定座滑动连接，插板滑动行程的一个端点位于动力头的正下方。

优选的，动力头包括箱体、旋转驱动器、主轴、连接部，箱体与主推缸固定连接、与导轨滑动连接，主轴的一端与连接部固定连接，旋转驱动器的驱动端与主轴的另一端固定连接，以带动主轴旋转，从而带动连接部旋转，进而带动连接部与第一钻杆或第二钻杆螺纹连接。

优选的，连接部包括承载接头、棘轮花键套、连接套、承载法兰、浮动套，承载接头与主轴锥螺纹连接，承载接头与棘轮花键套接触，且承载接头托住棘轮花键套，棘轮花键套、连接套、承载法兰由上至下依次可拆卸连接，浮动套位于连接套及承载法兰的内部且与连接套及承载法兰均接触，浮动套与第一钻杆或第二钻杆螺纹连接，主轴旋转依次带动承载接头、棘轮花键套、连接套、浮动套旋转；

棘轮花键套的边缘开设有第一螺纹孔，连接套的边缘的上部开设有第二螺纹孔，第一螺纹孔与第二螺纹孔同轴同心且两者相适配，连接套的边缘的下部开设有第三螺纹孔，承载法兰的边缘开设有第四螺纹孔，第三螺纹孔与第四螺纹孔同轴同心且两者相适配；反井钻机主轴与钻杆连接装置还包括第一螺纹杆、第二螺纹杆，第一螺纹杆与第一螺纹孔、第二螺纹孔均相适配，第一螺纹杆与第二第一螺纹杆依次拧入第一螺纹孔、第二螺纹孔将棘轮花键套与连接套连接，第二螺纹杆与第三螺纹孔、第四螺纹孔均相适配，第二螺纹杆依次拧入第三螺纹孔、第四螺纹孔将连接套与承载法兰连接。

优选的，运输装置包括互相连接的夹持部、翻转部，夹持部以夹持第一钻杆或第二钻杆，翻转部包括连接座、第一伸缩杆、翻转梁，连接座与固定座固定连接，且连接座位于动力头的一侧，第一伸缩杆的一端与连接座转动连接、另一端与翻转梁转动连接，且第一伸缩杆与翻转梁的连接处靠近翻转梁的一端，第一伸缩杆位于翻转梁的下方，翻转梁位于夹持部的下方且两者连接，翻转梁的另一端与连接座转动连接，第一伸缩杆伸缩带动翻转梁相对连接座转动，进而带动夹持部转动；连接座为L型，包括长臂和短臂，长臂与固定座固定连接且两者相互垂直，短臂与固定座平行，翻转梁位于短臂的上方，且翻转梁的一端与长臂连接，第一伸缩杆的一端与连接座的短臂的端部连接，短臂的长度不小于翻转梁的宽度；第一伸缩杆与翻转梁存在预定的夹角，第一伸缩杆缩短到极限时，翻转梁与长臂垂直，第一伸缩杆伸长到极限时，翻转梁与长臂平行，且夹持部与连接座不接触；夹持部与翻转梁通过摆动油缸转动连接，夹持部相对翻转梁转动的转动轴与翻转梁相对连接座转动的转动轴垂直；

夹持部包括夹持臂、固定盒、夹持块、第二伸缩杆、第三伸缩杆、摆动油缸，夹持臂与翻转梁垂直，夹持臂的一端的端部和夹持块均为圆弧形，两者的凹面相对设置，且两者相对设置的凹面上均设置有耐磨条，夹持臂的另一端***固定盒内且两者滑动连接，固定盒、夹持臂位于同一条直线上，夹持块的一端与夹持臂转动连接，以通过夹持块与夹持臂的一端的端部配合夹持第一钻杆或第二钻杆，第二伸缩杆的一端与夹持块转动连接、另一端与夹持臂转动连接，以通过第二伸缩杆伸缩带动夹持块沿靠近或远离夹持臂一端的方向转动，进而夹紧或松开第一钻杆或第二钻杆，第三伸缩杆的一端与夹持臂连接、另一端与固定盒的外壁连接，以通过第三伸缩杆伸缩带动夹持臂相对固定盒滑动，固定盒与翻转梁通过摆动油缸转动连接，固定盒相对翻转梁转动的转动轴与翻转梁相对长臂转动的转动轴垂直。

优选的，插板为U型，插板沿靠近动力头的方向滑动时，插板的开口朝向滑动方向，插板的开口为方形，且与第一钻杆相适配，以使动力头带动第一钻杆下降并能够***插板内，从而使动力头旋转时，第一钻杆卡在插板处不旋转，进而能够使动力头旋转与第一钻杆螺纹分离；第一钻杆的上部设置有搭接凸起，搭接凸起的长度或宽度大于插板的开口的长度或宽度，以使第一钻杆***插板内下滑，直至搭接凸起与插板接触后，搭接凸起与插板搭接将第一钻杆固定，进而便于第二钻杆的底部与第一钻杆的顶部螺纹连接。

优选的，自动装卸钻杆的反井钻机还包括控制单元，控制单元包括上下行程控制模块、旋转行程控制模块，上下行程控制模块与主推缸电性连接，旋转行程控制模块与旋转驱动器电性连接；上下行程控制模块预设有上下起点坐标、螺纹接触行程、螺纹缓冲行程、上下单旋拧行程、插接下降行程、上下旋开行程、连接下降行程、上下双旋拧行程；旋转行程控制模块预设有旋转起点坐标、旋转单旋拧行程、旋转旋开行程、旋转双旋拧行程。

优选的，控制单元还包括第一伸缩行程控制模块、第二伸缩行程控制模块、角位移行程控制模块、第三伸缩行程控制模块，第一伸缩行程控制模块的输出端与第一伸缩杆电性连接，第二伸缩行程控制模块的输出端与第二伸缩杆电性连接，角位移行程控制模块的输出端与摆动油缸电性连接，第三伸缩行程控制模块的输出端与第三伸缩杆电性连接；第一伸缩行程控制模块中预存有夹放点坐标、装卸点坐标；第二伸缩行程控制模块预存有张开行程、夹紧行程；角位移行程控制模块预存有摆动夹放行程、摆动装卸行程；第三伸缩行程控制模块预存有伸缩夹放行程、伸缩装卸行程、缩短行程。

优选的，上下行程控制模块、旋转行程控制模块、第一伸缩行程控制模块均预设有同一原点坐标，上下起点坐标、旋转起点坐标、夹放点坐标、装卸点坐标均为相对于原点坐标的坐标。

本发明采用上述技术方案，其有益效果在于：运输装置的设置代替人工辅助将第一钻杆或第二钻杆移动至动力头的正下方，并与动力头配合将第一钻杆与第二钻杆首尾连接，只需一人操作运输装置和动力头即可，不需要两人配合操作，相对提高工作效率的同时节省人力。

附图说明

图1为自动装卸钻杆的反井钻机的主视图。

图2为自动装卸钻杆的反井钻机的右视图。

图3为动力头的半剖右视图。

图4为连接部的半剖右视图。

图5为第一伸缩杆缩短到极限时运输装置的主视图。

图6为第一伸缩杆伸长到极限时运输装置的主视图。

图7为第三伸缩杆缩短时夹持部的右视图。

图8为第三伸缩杆伸长时夹持部的右视图。

图9为摆动油缸摆动时夹持部的右视图。

图10为翻转部的主视图。

图11为插板的俯视图。

图12为控制单元的原理图。

图中：自动装卸钻杆的反井钻机10、第一钻杆20、搭接凸起21、第二钻杆30、动力头40、箱体41、旋转驱动器42、主轴43、连接部44、承载接头441、棘轮花键套442、连接套443、承载法兰444、浮动套445、第一螺纹杆446、第二螺纹杆447、运输装置50、夹持部51、夹持臂511、固定盒512、夹持块513、第二伸缩杆514、第三伸缩杆515、摆动油缸516、耐磨条517、翻转部52、连接座521、长臂5211、短臂5212、第一伸缩杆522、翻转梁523、钻架60、固定座61、导轨62、插板63、主推缸70、控制单元80、上下行程控制模块81、旋转行程控制模块82、第一伸缩行程控制模块83、第二伸缩行程控制模块84、角位移行程控制模块85、第三伸缩行程控制模块86。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

请参看图1至图2，本发明实施例提供了一种自动装卸钻杆的反井钻机10，将两个完全相同的钻杆首尾连接，以加长钻杆的钻井深度，两个钻杆分别为第一钻杆20和第二钻杆30，包括动力头40、运输装置50、钻架60，动力头40、运输装置50均与钻架60连接；运输装置50与第一钻杆20连接并将第一钻杆20运输至动力头40的正下方，动力头40下降并旋转，以与第一钻杆20连接，运输装置50松开第一钻杆20，动力头40下降带动第一钻杆20下降至固定在钻架60上，动力头40上升并旋转，以与第一钻杆20分离，运输装置50再与第二钻杆30连接并将第二钻杆30运输至动力头40的正下方，动力头40下降并旋转，以与第二钻杆30连接，运输装置50松开第二钻杆30，动力头40下降带动第二钻杆30下降至与第一钻杆20接触，动力头40下降并旋转，带动第二钻杆30的首端与动力头40加固连接，且带动第二钻杆30的另一端与第一钻杆20连接。

请参看图1至图2，进一步的，自动装卸钻杆的反井钻机10还包括主推缸70，动力头40与主推缸70固定连接，以通过主推缸70带动动力头40上升或下降，主推缸70固定在钻架60上。

请参看图1、图2、图11，进一步的，钻架60包括固定座61、导轨62、插板63，固定座61与水平面平行，导轨62、主推缸70均固定在固定座61上且导轨62、主推缸70均与固定座61垂直，导轨62与主推缸70平行，动力头40与导轨62滑动连接，以使动力头40由主推缸70带动沿着导轨62上升或下降，插板63与固定座61滑动连接，插板63滑动行程的一个端点位于动力头40的正下方。

请参看图3，进一步的，动力头40包括箱体41、旋转驱动器42、主轴43、连接部44，箱体41与主推缸70固定连接、与导轨62滑动连接，主轴43的主轴的一端与连接部44固定连接，旋转驱动器42的驱动端与主轴43的另一端固定连接，以带动主轴43旋转，从而带动连接部44旋转，进而带动连接部44与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹连接。

请参看图3、图4，进一步的，连接部44包括承载接头441、棘轮花键套442、连接套443、承载法兰444、浮动套445，承载接头441与主轴43锥螺纹连接，承载接头441与棘轮花键套442接触，且承载接头441托住棘轮花键套442，棘轮花键套442、连接套443、承载法兰444由上至下依次可拆卸连接，浮动套445位于连接套443及承载法兰444的内部且与连接套443及承载法兰444均接触，浮动套445与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹连接，主轴43旋转依次带动承载接头441、棘轮花键套442、连接套443、浮动套445旋转；

棘轮花键套442的边缘开设有第一螺纹孔，连接套443的边缘的上部开设有第二螺纹孔，第一螺纹孔与第二螺纹孔同轴同心且两者相适配，连接套443的边缘的下部开设有第三螺纹孔，承载法兰444的边缘开设有第四螺纹孔，第三螺纹孔与第四螺纹孔同轴同心且两者相适配；反井钻机主轴43与钻杆连接装置还包括第一螺纹杆446、第二螺纹杆447，第一螺纹杆446与第一螺纹孔、第二螺纹孔均相适配，第一螺纹杆446与第二第一螺纹杆446依次拧入第一螺纹孔、第二螺纹孔将棘轮花键套442与连接套443连接，第二螺纹杆447与第三螺纹孔、第四螺纹孔均相适配，第二螺纹杆447依次拧入第三螺纹孔、第四螺纹孔将连接套443与承载法兰444连接。

请参看图5至图10，进一步的，运输装置50包括互相连接的夹持部51、翻转部52，夹持部51以夹持第一钻杆20或第二钻杆30，翻转部52包括连接座521、第一伸缩杆522、翻转梁523，连接座521与固定座61固定连接，且连接座521位于动力头40的一侧，第一伸缩杆522的一端与连接座521转动连接、另一端与翻转梁523转动连接，且第一伸缩杆522与翻转梁523的连接处靠近翻转梁523的一端，第一伸缩杆522位于翻转梁523的下方，翻转梁523位于夹持部51的下方且两者连接，翻转梁523的另一端与连接座521转动连接，第一伸缩杆522伸缩带动翻转梁523相对连接座521转动，进而带动夹持部51转动；连接座521为L型，包括长臂5211和短臂5212，长臂5211与固定座61固定连接且两者相互垂直，短臂5212与固定座61平行，翻转梁523位于短臂5212的上方，且翻转梁523的一端与长臂5211连接，第一伸缩杆522的一端与连接座521的短臂5212的端部连接，短臂5212的长度不小于翻转梁523的宽度；第一伸缩杆522与翻转梁523存在预定的夹角，第一伸缩杆522缩短到极限时，翻转梁523与长臂5211垂直，第一伸缩杆522伸长到极限时，翻转梁523与长臂5211平行，且夹持部51与连接座521不接触；

夹持部51包括夹持臂511、固定盒512、夹持块513、第二伸缩杆514、第三伸缩杆515、摆动油缸516，夹持臂511与翻转梁523垂直，夹持臂511的一端的端部和夹持块513均为圆弧形，两者的凹面相对设置，且两者相对设置的凹面上均设置有耐磨条517，夹持臂511的另一端***固定盒512内且两者滑动连接，固定盒512、夹持臂511位于同一条直线上，夹持块513的一端与夹持臂511转动连接，以通过夹持块513与夹持臂511的一端的端部配合夹持第一钻杆20或第二钻杆30，第二伸缩杆514的一端与夹持块513转动连接、另一端与夹持臂511转动连接，以通过第二伸缩杆514伸缩带动夹持块513沿靠近或远离夹持臂511一端的方向转动，进而夹紧或松开第一钻杆20或第二钻杆30，第三伸缩杆515的一端与夹持臂511连接、另一端与固定盒512的外壁连接，以通过第三伸缩杆515伸缩带动夹持臂511相对固定盒512滑动，固定盒512与翻转梁523通过摆动油缸516转动连接，固定盒512相对翻转梁523转动的转动轴与翻转梁523相对长臂5211转动的转动轴垂直。

请参看图11，进一步的，插板63为U型，插板63沿靠近动力头40的方向滑动时，插板63的开口朝向滑动方向，插板63的开口为方形，且与第一钻杆20相适配，以使动力头40带动第一钻杆20下降并能够***插板63内，从而使动力头40旋转时，第一钻杆20卡在插板63处不旋转，进而能够使动力头40旋转与第一钻杆20螺纹分离；第一钻杆20的上部设置有搭接凸起21，搭接凸起21的长度或宽度大于插板63的开口的长度或宽度，以使第一钻杆20***插板63内下滑，直至搭接凸起21与插板63接触后，搭接凸起21与插板63搭接将第一钻杆20固定，进而便于第二钻杆30的底部与第一钻杆20的顶部螺纹连接。

进一步的，旋转驱动器42为电机与减速器的组合，且均能够通过遥控远程控制；主推缸70、第一伸缩杆522、第二伸缩杆514、第三伸缩杆515均为油缸，且均能够通过遥控远程控制；浮动套445的浮动量大于30毫米。

请参看图12，进一步的，自动装卸钻杆的反井钻机10还包括控制单元80，控制单元80包括上下行程控制模块81、旋转行程控制模块82，上下行程控制模块81与主推缸70电性连接，旋转行程控制模块82与旋转驱动器42电性连接；

上下行程控制模块81预设有上下起点坐标、螺纹接触行程、螺纹缓冲行程、上下单旋拧行程、插接下降行程、上下旋开行程、连接下降行程、上下双旋拧行程，上下起点坐标为主推缸70工作前的预备位置坐标点，螺纹接触行程为主推缸70下降至使浮动套445的螺纹与第一钻杆20或第二钻杆30的螺纹接触的行程，螺纹缓冲行程为主推缸70下降使浮动套445上升预定距离的行程，且为20毫米，上下单旋拧行程为主推缸70下降至使浮动套445与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹连接的行程，插接下降行程为主推缸70下降带动第一钻杆20或第二钻杆30与插板63插接的行程，上下旋开行程为主推缸70上升至使浮动套445与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹分离的行程，连接下降行程为主推缸70下降带动第二钻杆30末端的螺纹与第一钻杆20首端的螺纹接触的行程，上下双旋拧行程为主推缸70下降至使浮动套445与第二钻杆30的首端螺纹连接加固、第二钻杆30与第一钻杆20螺纹连接的行程；

旋转行程控制模块82预设有旋转起点坐标、旋转单旋拧行程、旋转旋开行程、旋转双旋拧行程，旋转起点坐标为旋转驱动器42工作前的预备位置坐标点，旋转单旋拧行程为旋转驱动器42旋转至使浮动套445与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹连接的行程，旋转旋开行程为旋转驱动器42旋转至使浮动套445与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹分离的行程，旋转双旋拧行程为旋转驱动器42旋转至使浮动套445与第二钻杆30的首端螺纹连接加固、第二钻杆30与第一钻杆20螺纹连接的行程；

上下单旋拧行程与旋转单旋拧行程相对应，实现浮动套445边下降边旋转至与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹连接，上下旋开行程与旋转旋开行程相对应，实现浮动套445边上升边旋转至与第一钻杆20或第二钻杆30螺纹分离，上下双旋拧行程与旋转双旋拧行程相对应，实现浮动套445边下降边旋转至与第二钻杆30螺纹连接加固，同时，实现带动第二钻杆30边下降边旋转至与第一钻杆20螺纹连接。

请参看图12，进一步的，控制单元80还包括第一伸缩行程控制模块83、第二伸缩行程控制模块84、角位移行程控制模块85、第三伸缩行程控制模块86，第一伸缩行程控制模块83的输出端与第一伸缩杆522电性连接，第二伸缩行程控制模块84的输出端与第二伸缩杆514电性连接，角位移行程控制模块85的输出端与摆动油缸516电性连接，第三伸缩行程控制模块86的输出端与第三伸缩杆515电性连接；

第一伸缩行程控制模块83中预存有夹放点坐标、装卸点坐标，夹放点坐标为第一伸缩杆522伸缩至靠近第一钻杆20或第二钻杆30的放置位置的坐标，装卸点坐标为第一伸缩杆522伸缩至使第一钻杆20或第二钻杆30靠近浮动套445的正下方的位置坐标；

第二伸缩行程控制模块84预存有张开行程、夹紧行程，张开行程为第二伸缩杆514缩短至夹持块513远离夹持臂511的一端的端部，夹紧行程为第二伸缩杆514伸长至靠近夹持臂511的一端的端部；

角位移行程控制模块85预存有摆动夹放行程、摆动装卸行程，摆动夹放行程为摆动油缸516摆动至夹放第一钻杆20或第二钻杆30的行程，摆动装卸行程为摆动油缸516摆动至使第一钻杆20或第二钻杆30靠近浮动套445的正下方的行程；

第三伸缩行程控制模块86预存有伸缩夹放行程、伸缩装卸行程、缩短行程，伸缩夹放行程为第三伸缩杆515伸缩至夹放第一钻杆20或第二钻杆30的行程，伸缩装卸行程为第三伸缩杆515伸缩至使第一钻杆20或第二钻杆30位于浮动套445正下方的行程，缩短行程为防止运输装置50触碰到动力头40而设置的第三伸缩杆515的缩短行程。

进一步的，上下行程控制模块81、旋转行程控制模块82、第一伸缩行程控制模块83均预设有同一原点坐标，上下起点坐标、旋转起点坐标、夹放点坐标、装卸点坐标均为相对于原点坐标的坐标。

不包括有控制单元80的本装置在具体使用时，步骤如下：

预备：操作人员将插板63滑至动力头40的正下方，将主推缸70上升至最高点；

抓取第一钻杆20：将第二伸缩杆514缩短至最短，使得夹持块513最大程度远离夹持臂511的一端的端部，再操作第一伸缩杆522、第三伸缩杆515、摆动油缸516配合将运输装置50运输至对准第一钻杆20的预定抓取点，后将第二伸缩杆514伸长至夹紧第一钻杆20；

运输第一钻杆20：操作第一伸缩杆522、第三伸缩杆515、摆动油缸516配合将第一钻杆20运输至动力头40的正下方，使第一钻杆20的首端对准浮动套445、末端对准插板63；

浮动套445与第一钻杆20连接：将主推缸70下降至使浮动套445的螺纹与第一钻杆20的首端螺纹接触，接触与否通过人工经验判断，再将主推缸70下降20毫米，第一钻杆20将浮动套445顶起20毫米，将旋转驱动器42正转、主推缸70下降同时进行，通过人工经验判断并操作，直至浮动套445与第一钻杆20能够相对固定；将第二伸缩杆514缩短至最短，使得夹持块513最大程度远离夹持臂511的一端的端部，松开第一钻杆20，操作第一伸缩杆522、第三伸缩杆515、摆动油缸516配合将运输装置50运输至远离动力头40的位置；

将第一钻杆20与插板63插接：将主推缸70下降至第一钻杆20插接在插板63中，将旋转驱动器42反转、主推缸70上升同时进行，通过人工经验判断并操作，直至浮动套445与第一钻杆20分离，将主推缸70上升至最高点；

抓取第二钻杆30：将第二伸缩杆514缩短至最短，使得夹持块513最大程度远离夹持臂511的一端的端部，再操作第一伸缩杆522、第三伸缩杆515、摆动油缸516配合将运输装置50运输至对准第二钻杆30的预定抓取点，后将第二伸缩杆514伸长至夹紧第二钻杆30；

运输第二钻杆30：操作第一伸缩杆522、第三伸缩杆515、摆动油缸516配合将第二钻杆30运输至动力头40的正下方，使第二钻杆30的首端对准浮动套445、末端对准第一钻杆20的首端；

浮动套445与第二钻杆30连接：将主推缸70下降至使浮动套445的螺纹与第二钻杆30的首端螺纹接触，接触与否通过人工经验判断，再将主推缸70下降20毫米，第二钻杆30将浮动套445顶起20毫米，将旋转驱动器42正转、主推缸70下降同时进行，通过人工经验判断并操作，直至浮动套445与第一钻杆20能够相对固定；将第二伸缩杆514至最短，使得夹持块513最大程度远离夹持臂511的一端的端部，松开第二钻杆30，第二钻杆30受自身重力将浮动套445下拉20毫米，操作第一伸缩杆522、第三伸缩杆515、摆动油缸516配合将运输装置50运输至远离动力头40的位置；

固定第二钻杆30：将主推缸70下降至使第二钻杆30的末端的螺纹与第一钻杆20的首端的螺纹接触，接触与否通过人工经验判断，再将主推缸70下降20毫米，第二钻杆30将浮动套445顶起20毫米，将旋转驱动器42正转、主推缸70下降同时进行，通过人工经验判断并操作，直至浮动套445与第二钻杆30首端完全螺纹连接，且同时，第二钻杆30的末端与第一钻杆20的首端螺纹连接，第一钻杆20与第二钻杆30首尾连接完成，将插板63滑离第一钻杆20，进行后续钻井工作。

上述步骤为装钻杆过程，卸钻杆的过程与装钻杆的过程相反。

单根钻杆1米至2米长，根据钻井深度确定钻杆数量，安装步骤和方法与描述的第一钻杆20与第二钻杆30的安装方法相同。

包括有控制单元80的本装置在具体使用时，步骤如下：

预备：人工将插板63滑至动力头40的正下方，将第一钻杆20放置在预定位置处，上下行程控制模块81、旋转行程控制模块82分别调用预设的上下起点坐标、旋转起点坐标，并分别传输给主推缸70、旋转驱动器42，主推缸70接收上下起点坐标并移动至对应坐标位置处，旋转驱动器42接收旋转起点坐标并旋转至对应坐标位置处；

抓取第一钻杆20：第一伸缩行程控制模块83调用夹放点坐标并传输给第一伸缩杆522，第一伸缩杆522接收夹放点坐标并伸缩至对应坐标位置处，第二伸缩行程控制模块84调用张开行程并传输给第二伸缩杆514，第二伸缩杆514接收张开行程并缩短对应行程，角位移行程控制模块85调用摆动夹放行程并传输给摆动油缸516，摆动油缸516接收摆动夹放行程并摆动对应行程，第三伸缩行程控制模块86调用伸缩夹放行程并传输给第三伸缩杆515，第三伸缩杆515接收伸缩夹放行程并伸缩对应的行程，第二伸缩行程控制模块84调用夹紧行程并传输给第二伸缩杆514，第二伸缩杆514接收夹紧行程并伸长对应的行程，第一钻杆20的对应位置被运输装置50夹紧；

运输第一钻杆20：第一伸缩行程控制模块83调用装卸点坐标并传输给第一伸缩杆522，第一伸缩杆522接收装卸点坐标并伸缩至对应坐标位置处，角位移行程控制模块85调用摆动装卸行程并传输给摆动油缸516，摆动油缸516接收摆动装卸行程并摆动对应行程，第三伸缩行程控制模块86调用伸缩装卸行程并传输给第三伸缩杆515，第三伸缩杆515接收伸缩装卸行程并伸缩对应行程，第一钻杆20被运输装置50运输至位于连接部44的正下方、插板63的正上方；

浮动套445与第一钻杆20连接：上下行程控制模块81调用螺纹接触行程并传输给主推缸70，主推缸70接收螺纹接触行程并下降对应行程，浮动套445的螺纹与钻杆的螺纹接触，上下行程控制模块81再调用螺纹缓冲行程并传输给主推缸70，主推缸70接收螺纹缓冲行程并下降对应行程，旋转行程控制模块82、上下行程控制模块81分别调用旋转单旋拧行程、上下单旋拧行程，并分别传输给旋转驱动器42、主推缸70，旋转驱动器42接收旋转单旋拧行程并旋转对应行程，主推缸70接收上下旋拧行程并下降对应行程，实现浮动套445与第一钻杆20螺纹连接，第二伸缩行程控制模块84调用张开行程并传输给第二伸缩杆514，第二伸缩杆514接收张开行程并缩短对应行程，运输装置50松开第一钻杆20，第三伸缩行程控制模块86调用缩短行程并传输给第三伸缩杆515，第三伸缩杆515接收缩短行程并缩短对应行程，第一伸缩行程控制模块83调用夹放点坐标并传输给第一伸缩杆522，第一伸缩杆522接收夹放点坐标并伸缩至对应坐标位置；

将第一钻杆20与插板63插接：上下行程控制模块81调用插接下降行程并传输给主推缸70，主推缸70接收插接下降行程并下降对应行程，带动第一钻杆20与插板63插接，上下行程控制模块81、旋转行程控制模块82分别调用上下旋开行程、旋转旋开行程，并分别传输给主推缸70、旋转驱动器42，主推缸70接收上下旋开行程并上升对应行程，旋转驱动器42接收旋转旋开行程并旋转对应行程，浮动套445与第一钻杆20分离，第一钻杆20受重力沿插板63下滑至搭接凸起21与插板63搭接固定；

抓取第二钻杆30：将第二钻杆30放置在与第一钻杆20相同的预定位置处，第一伸缩行程控制模块83调用夹放点坐标并传输给第一伸缩杆522，第一伸缩杆522接收夹放点坐标并伸缩至对应坐标位置处，第二伸缩行程控制模块84调用张开行程并传输给第二伸缩杆514，第二伸缩杆514接收张开行程并缩短对应行程，角位移行程控制模块85调用摆动夹放行程并传输给摆动油缸516，摆动油缸516接收摆动夹放行程并摆动对应行程，第三伸缩行程控制模块86调用伸缩夹放行程并传输给第三伸缩杆515，第三伸缩杆515接收伸缩夹放行程并伸缩对应的行程，第二伸缩行程控制模块84调用夹紧行程并传输给第二伸缩杆514，第二伸缩杆514接收夹紧行程并伸长对应的行程，第二钻杆30的对应位置被运输装置50夹紧；

运输第二钻杆30：第一伸缩行程控制模块83调用装卸点坐标并传输给第一伸缩杆522，第一伸缩杆522接收装卸点坐标并伸缩至对应坐标位置处，角位移行程控制模块85调用摆动装卸行程并传输给摆动油缸516，摆动油缸516接收摆动装卸行程并摆动对应行程，第三伸缩行程控制模块86调用伸缩装卸行程并传输给第三伸缩杆515，第三伸缩杆515接收伸缩装卸行程并伸缩对应行程，第二钻杆30位于连接部44的正下方、第一钻杆20的正上方；

浮动套445与第二钻杆30连接：上下行程控制模块81调用螺纹接触行程并传输给主推缸70，主推缸70接收螺纹接触行程并下降对应行程，上下行程控制模块81再调用螺纹缓冲行程并传输给主推缸70，主推缸70接收螺纹缓冲行程并下降对应行程，旋转行程控制模块82、上下行程控制模块81分别调用旋转单旋拧行程、上下单旋拧行程，并分别传输给旋转驱动器42、主推缸70，旋转驱动器42接收旋转单旋拧行程并旋转对应行程，主推缸70接收上下单旋拧行程并下降对应行程，实现浮动套445与第二钻杆30螺纹连接，第二伸缩行程控制模块84调用张开行程并传输给第二伸缩杆514，第二伸缩杆514接收张开行程并缩短对应行程，运输装置50松开第二钻杆30，第三伸缩行程控制模块86调用缩短行程并传输给第三伸缩杆515，第三伸缩杆515接收缩短行程并伸缩对应行程，第一伸缩行程控制模块83调用夹放点坐标并传输给第一伸缩杆522，第一伸缩杆522接收夹放点坐标并伸缩至对应坐标位置；

固定第二钻杆30：上下行程控制模块81调用连接下降行程并传输给主推缸70，主推缸70接收连接下降行程并下降对应行程，上下行程控制模块81再调用螺纹缓冲行程并传输给主推缸70，主推缸70接收螺纹缓冲行程并下降对应行程，旋转行程控制模块82、上下行程控制模块81分别调用旋转双旋拧行程、上下双旋拧行程，并分别传输给旋转驱动器42、主推缸70，旋转驱动器42接收旋转双旋拧行程并旋转对应行程，主推缸70接收上下双旋拧行程并下降对应行程，第二钻杆30的首端与浮动套445螺纹连接加固，第二钻杆30的末端与第一钻杆20的首端螺纹连接。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自动装卸钻杆的反井钻机，将两个完全相同的钻杆首尾连接，以加长钻杆的钻井深度，两个钻杆分别为第一钻杆和第二钻杆，其特征在于：包括动力头、运输装置、钻架，动力头、运输装置均与钻架连接；运输装置与第一钻杆连接并将第一钻杆运输至动力头的正下方，动力头下降并旋转，以与第一钻杆连接，运输装置松开第一钻杆，动力头下降带动第一钻杆下降至固定在钻架上，动力头上升并旋转，以与第一钻杆分离，运输装置再与第二钻杆连接并将第二钻杆运输至动力头的正下方，动力头下降并旋转，以与第二钻杆连接，运输装置松开第二钻杆，动力头下降带动第二钻杆下降至与第一钻杆接触，动力头下降并旋转，带动第二钻杆的首端与动力头加固连接，且带动第二钻杆的另一端与第一钻杆连接。

2.如权利要求1所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：还包括主推缸，动力头与主推缸固定连接，以通过主推缸带动动力头上升或下降，主推缸固定在钻架上。

3.如权利要求2所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述钻架包括固定座、导轨、插板，固定座与水平面平行，导轨、主推缸均固定在固定座上且导轨、主推缸均与固定座垂直，导轨与主推缸平行，动力头与导轨滑动连接，以使动力头由主推缸带动沿着导轨上升或下降，插板与固定座滑动连接，插板滑动行程的一个端点位于动力头的正下方。

4.如权利要求3所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述动力头包括箱体、旋转驱动器、主轴、连接部，箱体与主推缸固定连接、与导轨滑动连接，主轴的一端与连接部固定连接，旋转驱动器的驱动端与主轴的另一端固定连接，以带动主轴旋转，从而带动连接部旋转，进而带动连接部与第一钻杆或第二钻杆螺纹连接。

5.如权利要求4所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述连接部包括承载接头、棘轮花键套、连接套、承载法兰、浮动套，承载接头与主轴锥螺纹连接，承载接头与棘轮花键套接触，且承载接头托住棘轮花键套，棘轮花键套、连接套、承载法兰由上至下依次可拆卸连接，浮动套位于连接套及承载法兰的内部且与连接套及承载法兰均接触，浮动套与第一钻杆或第二钻杆螺纹连接，主轴旋转依次带动承载接头、棘轮花键套、连接套、浮动套旋转；

棘轮花键套的边缘开设有第一螺纹孔，连接套的边缘的上部开设有第二螺纹孔，第一螺纹孔与第二螺纹孔同轴同心且两者相适配，连接套的边缘的下部开设有第三螺纹孔，承载法兰的边缘开设有第四螺纹孔，第三螺纹孔与第四螺纹孔同轴同心且两者相适配；反井钻机主轴与钻杆连接装置还包括第一螺纹杆、第二螺纹杆，第一螺纹杆与第一螺纹孔、第二螺纹孔均相适配，第一螺纹杆与第二第一螺纹杆依次拧入第一螺纹孔、第二螺纹孔将棘轮花键套与连接套连接，第二螺纹杆与第三螺纹孔、第四螺纹孔均相适配，第二螺纹杆依次拧入第三螺纹孔、第四螺纹孔将连接套与承载法兰连接。

6.如权利要求5所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述运输装置包括互相连接的夹持部、翻转部，夹持部以夹持第一钻杆或第二钻杆，翻转部包括连接座、第一伸缩杆、翻转梁，连接座与固定座固定连接，且连接座位于动力头的一侧，第一伸缩杆的一端与连接座转动连接、另一端与翻转梁转动连接，且第一伸缩杆与翻转梁的连接处靠近翻转梁的一端，第一伸缩杆位于翻转梁的下方，翻转梁位于夹持部的下方且两者连接，翻转梁的另一端与连接座转动连接，第一伸缩杆伸缩带动翻转梁相对连接座转动，进而带动夹持部转动；连接座为L型，包括长臂和短臂，长臂与固定座固定连接且两者相互垂直，短臂与固定座平行，翻转梁位于短臂的上方，且翻转梁的一端与长臂连接，第一伸缩杆的一端与连接座的短臂的端部连接，短臂的长度不小于翻转梁的宽度；第一伸缩杆与翻转梁存在预定的夹角，第一伸缩杆缩短到极限时，翻转梁与长臂垂直，第一伸缩杆伸长到极限时，翻转梁与长臂平行，且夹持部与连接座不接触；夹持部与翻转梁通过摆动油缸转动连接，夹持部相对翻转梁转动的转动轴与翻转梁相对连接座转动的转动轴垂直；

夹持部包括夹持臂、固定盒、夹持块、第二伸缩杆、第三伸缩杆、摆动油缸，夹持臂与翻转梁垂直，夹持臂的一端的端部和夹持块均为圆弧形，两者的凹面相对设置，且两者相对设置的凹面上均设置有耐磨条，夹持臂的另一端***固定盒内且两者滑动连接，固定盒、夹持臂位于同一条直线上，夹持块的一端与夹持臂转动连接，以通过夹持块与夹持臂的一端的端部配合夹持第一钻杆或第二钻杆，第二伸缩杆的一端与夹持块转动连接、另一端与夹持臂转动连接，以通过第二伸缩杆伸缩带动夹持块沿靠近或远离夹持臂一端的方向转动，进而夹紧或松开第一钻杆或第二钻杆，第三伸缩杆的一端与夹持臂连接、另一端与固定盒的外壁连接，以通过第三伸缩杆伸缩带动夹持臂相对固定盒滑动，固定盒与翻转梁通过摆动油缸转动连接，固定盒相对翻转梁转动的转动轴与翻转梁相对长臂转动的转动轴垂直。

7.如权利要求6所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述插板为U型，插板沿靠近动力头的方向滑动时，插板的开口朝向滑动方向，插板的开口为方形，且与第一钻杆相适配，以使动力头带动第一钻杆下降并能够***插板内，从而使动力头旋转时，第一钻杆卡在插板处不旋转，进而能够使动力头旋转与第一钻杆螺纹分离；第一钻杆的上部设置有搭接凸起，搭接凸起的长度或宽度大于插板的开口的长度或宽度，以使第一钻杆***插板内下滑，直至搭接凸起与插板接触后，搭接凸起与插板搭接将第一钻杆固定，进而便于第二钻杆的底部与第一钻杆的顶部螺纹连接。

8.如权利要求7所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：还包括控制单元，控制单元包括上下行程控制模块、旋转行程控制模块，上下行程控制模块与主推缸电性连接，旋转行程控制模块与旋转驱动器电性连接；上下行程控制模块预设有上下起点坐标、螺纹接触行程、螺纹缓冲行程、上下单旋拧行程、插接下降行程、上下旋开行程、连接下降行程、上下双旋拧行程；旋转行程控制模块预设有旋转起点坐标、旋转单旋拧行程、旋转旋开行程、旋转双旋拧行程。

9.如权利要求8所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述控制单元还包括第一伸缩行程控制模块、第二伸缩行程控制模块、角位移行程控制模块、第三伸缩行程控制模块，第一伸缩行程控制模块的输出端与第一伸缩杆电性连接，第二伸缩行程控制模块的输出端与第二伸缩杆电性连接，角位移行程控制模块的输出端与摆动油缸电性连接，第三伸缩行程控制模块的输出端与第三伸缩杆电性连接；第一伸缩行程控制模块中预存有夹放点坐标、装卸点坐标；第二伸缩行程控制模块预存有张开行程、夹紧行程；角位移行程控制模块预存有摆动夹放行程、摆动装卸行程；第三伸缩行程控制模块预存有伸缩夹放行程、伸缩装卸行程、缩短行程。

10.如权利要求9所述的自动装卸钻杆的反井钻机，其特征在于：所述上下行程控制模块、旋转行程控制模块、第一伸缩行程控制模块均预设有同一原点坐标，上下起点坐标、旋转起点坐标、夹放点坐标、装卸点坐标均为相对于原点坐标的坐标。

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