專利名稱：石油地礦勘探全自動液壓鉆機車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油勘探和地礦場的鉆探設備，尤其是石油地礦勘探全自動液壓鉆機車。
二背景技術(shù)：
目前，石油地礦勘探鉆機車，鉆井作業(yè)全是手動操作，憑經(jīng)驗判斷地質(zhì)情況來操縱鉆機。鉆井時，需一名司鉆，三名鉆桿裝卸工。當用鉆井液鉆井時，需配備罐車和挖掘泥漿坑。綜上所述，目前石油地礦勘探鉆機車，存在如下缺點(1)工藝落后，鉆井效率低，勞動強度大。(2)鉆井作業(yè)，需多名工作人員和輔助設備。(3)手動操作，不可靠，易發(fā)生事故，鉆機各系統(tǒng)達不到最佳工作狀態(tài)，浪費動力。(4)在惡劣天氣工作時，工作人員不能得到很好防護。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種石油勘探和地礦場鉆探用的，工藝先進的，具有自動操作功能的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車。
上述的目的是這樣實現(xiàn)的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車的控制方式如下，其特征是由汽車發(fā)動機提供動力經(jīng)變速器，分動箱輸入三聯(lián)齒輪泵。三聯(lián)齒輪泵把機械動能轉(zhuǎn)換成液壓油的液壓能，經(jīng)油路輸往鉆機各系統(tǒng)。在各系統(tǒng)液壓油路上安裝了電液控制閥。電液控制閥按程序控制器的程序順序開啟，閉合各條液壓油路，使各條液壓油路上的馬達或液壓缸按程序推動被控制機械動作。被控制機械的運動狀態(tài)，由傳感器傳輸入程序控制器。程序控制器根據(jù)傳輸入的信息，對程序進行調(diào)整和修改，使鉆機各系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)達到最佳狀態(tài)。而鉆井過程，也達到了自動操作的目的。
本實用新型由井架、鉆桿架、鉆桿、加壓提升動力頭裝置、移動小車、鉆桿夾具裝置、汽車底盤、鉆機平臺、鉆井液儲蓄罐、溫控電磁閥、電加熱器、液壓油箱、鉆井泵、井架升降液壓缸、控制箱、井架前后支承架、井架固定鎖緊裝置、泥漿循環(huán)池、泥漿循環(huán)池翻轉(zhuǎn)裝置、泥漿循環(huán)池井孔、手動控制器等組成。移動小車、鉆桿架和架上鉆桿構(gòu)成鉆桿架總成。鉆桿夾具裝置由液壓缸、杠桿連桿結(jié)構(gòu)、鉗形夾頭等構(gòu)成。加壓提升動力頭裝置，由加壓提升液壓馬達、蝸輪減速器、行走齒輪、傳感器、鉆井液高壓管、動力頭液壓馬達、助力液壓缸、齒輪減速箱、齒輪減速箱支承架、液控滑動套等構(gòu)成。液控滑動套由鉆桿卡套、滑動擋塊、彈簧、大齒輪軸下接頭、限位螺絲、滑動齒輪、固定圓筒、齒輪推桿、液壓缸等構(gòu)成。液壓系統(tǒng)由三聯(lián)齒輪泵、液壓油箱、液壓油路、液壓馬達、液壓缸、電液控制閥、溢流閥、減壓閥等構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)由電液控制閥、控制箱內(nèi)的程序控制器和手動控制器、傳感器等構(gòu)成。
鉆機平臺在汽車底盤上，并與汽車底盤連為一體。鉆井液儲蓄罐與液壓油箱連為一體，并固定在鉆機平臺上的前部。鉆井液儲蓄罐底部有供液管道與鉆井泵相連。液壓油箱內(nèi)部有兩條油路，一路通過鉆井液儲蓄罐的罐壁散熱，另一路由電加熱器進行加溫，兩油路通過2個溫控電磁閥后，合為一路向三聯(lián)齒輪泵供油。鉆井泵固定在鉆機平臺上的中部，鉆井泵的鉆井液高壓管經(jīng)三通閥后分兩路，一路通向鉆井液儲蓄罐，向罐內(nèi)加水用的，另一路通向井架上的加壓提升動力頭裝置上?？刂葡湓阢@機平臺上的后部，內(nèi)有程序控制器和手動器，并且手動控制器，可拿出控制箱，由長電纜線與控制箱相連，可自由移動。泥漿循環(huán)池，在鉆機平臺后部，直立井架的正下方，能升降，在半球形的池底中心有一直立井孔的通向池底外伸出一段，池中有通向鉆井泵的泥漿管。在池的左右兩端的鉆機平臺上有供泥漿循環(huán)池升降用的滑道，滑道的上頂端為泥漿循環(huán)池翻轉(zhuǎn)裝置，負責傾翻泥漿循環(huán)池。井架由前后支承架支承并與后支承架鉸接，前后支承架都固定在鉆機平臺上，并且后支承架上有固定直立井架的井架固定鎖緊裝置。在井架上的凹形框架里，有鉆桿架固定于井架上，鉆桿架由多列平行的架子組成，每列架子平行排列多根鉆桿，在鉆桿架底部有移動小車，負責在鉆桿架和加壓提升動力頭裝置之間，運送鉆桿。在井架底部有鉆桿夾具裝置，它固定在井架底板上，由液壓缸推動連桿杠桿式結(jié)構(gòu)，利用死點夾持鉆桿，其具有波浪邊的鉗形夾頭，適合夾持帶鍵邊的鉆桿。在井架的凹形框架上邊的兩邊兩邊有]形槽鋼，槽中有直齒齒條，加壓提升動力頭裝置的行走齒輪在齒條上滾動，實現(xiàn)加壓提升動力頭裝置的升降。加壓提升動力頭裝置，主要由加壓提升部分和動力頭部分連接而成，加壓提升部分在上、動力頭部分在下。在上部分，加壓提升液壓馬達裝在蝸輪減速器輸入軸端。在蝸輪減速器的左右對稱輸出軸端裝有行走齒輪。在兩部分的連接點上有傳感器。在下部分的齒輪減速箱上，裝有動力頭液壓馬達和助力液壓缸。在卸鉆桿時，動力頭液壓馬達力矩不夠大時，助力液壓缸起輔助增加動力頭旋轉(zhuǎn)力矩，方便鉆桿拆卸。齒輪減速箱有左右對稱的兩個支承架，頭上有滑輪，可以在井架]形槽中滾動。鉆井液高壓管連接在齒輪減速箱的空心大齒輪軸上，在齒輪減速箱的下端有液控滑動套，在液控滑動套的上半部是固定圓筒，它固定在齒輪減速箱上，其接觸的下半部分是可旋轉(zhuǎn)的鉆桿卡套，上下兩部分接觸部位有內(nèi)齒，在其內(nèi)部有一滑動齒輪，滑動齒輪的外齒在鉆桿卡套的內(nèi)齒上滑動?；瑒育X輪的外齒，可與固定圓筒的內(nèi)齒連接，使鉆桿卡套相對于固定圓筒固定?；瑒育X輪內(nèi)齒也可與大齒輪軸下接頭上的外齒連接，使鉆桿卡套相對于大齒輪軸下接頭固定。在鉆桿卡套，固定圓筒和滑動齒輪的中心有一空心的大齒輪軸下接頭，它與大齒輪軸的下端固定連接，在大齒輪軸下接頭的下端部有絲扣，可連接鉆桿。在鉆桿卡套上有限位螺絲，其螺桿頭在大齒輪軸下接頭的溝槽中，可限制鉆桿卡套上下移動，而只能左右轉(zhuǎn)動。在鉆桿卡套和大齒輪軸下接頭之間，有對稱的2對滑動擋塊，每塊滑動擋塊內(nèi)部有一根彈簧。在裝卸鉆桿時，鉆桿卡套套在鉆桿頭上，鉆桿卡套內(nèi)的2對滑動擋塊，其中的一對被壓縮，另一對正好擋住鉆桿頭上的鍵邊條，使鉆桿不能在鉆桿卡套內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而只能上下滑動。在裝鉆桿時，液壓缸回縮，齒輪推桿拉動滑動齒輪向上滑動，滑動齒輪上的外齒把鉆桿卡套上的內(nèi)齒與固定圓筒上的內(nèi)齒連接起來，使鉆桿卡套相對于固定圓筒固定，大齒輪軸下接頭正向旋轉(zhuǎn)就可以與鉆桿接合了。在卸鉆桿時，大齒輪軸下接頭只需反向旋轉(zhuǎn)即可與鉆桿分離。當需上鉆桿與下鉆桿分離時，液壓缸伸出，齒輪推桿，推動滑動齒輪向下滑動，使滑動齒輪的外齒與固定圓筒上的內(nèi)齒分離，然后，滑動齒輪上的內(nèi)齒與大齒輪軸下接頭上的外齒連接，鉆桿卡套相對于大齒輪軸下接頭固定，大齒輪軸下接頭帶動鉆桿卡套與上鉆桿，同時反向旋轉(zhuǎn)，使上下鉆桿分離。
本實用新型與現(xiàn)有鉆機車相比有如下優(yōu)點由于配有鉆進液儲蓄罐、泥漿循環(huán)池、鉆桿架總成和自動操作系統(tǒng)，所以不用罐車供液，不用挖泥漿坑，不用鉆桿裝卸工。施工過的地面無泥漿，場地清潔、無污染，便于下道工序施工。在鉆井過程中，程序控制器能根據(jù)地質(zhì)情況自動協(xié)調(diào)鉆機各系統(tǒng)，使機器達到最佳工作狀態(tài)，降低機器損耗節(jié)約動力，自動操作系統(tǒng)改善了工人的野外工作條件，增加了工作的舒適性。
四

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。1井架、2鉆桿架、3鉆桿、4加壓提升動力頭裝置、5移動小車、6鉆桿夾具裝置、7汽車底盤、8鉆機平臺、9鉆井液儲蓄罐、10溫控電磁閥、11電加熱器、12液壓油箱、13鉆井泵、14井架升降液壓缸、15控制箱、16井架后支承架、17井架固定鎖緊裝置、18泥漿循環(huán)池、19泥漿循環(huán)池翻轉(zhuǎn)裝置、20泥漿循環(huán)池井孔。
圖2為本實用新型鉆井工作狀態(tài)示意圖。21手動控制器。
圖3為本實用新型鉆桿夾具裝置結(jié)構(gòu)示意圖。22液壓缸、23連桿杠桿式結(jié)構(gòu)、24鉗形夾頭。
圖4為本實用新型加壓提升動力頭裝置結(jié)構(gòu)示意圖。25加壓提升液壓馬達、26蝸輪減速器、27行走齒輪、28傳感器、29鉆井液高壓管、30動力頭液壓馬達、31助力液壓缸、32齒輪減速箱、33齒輪減速箱支承架、34液控滑動套。
圖5為本實用新型液控滑動套剖視圖。35鉆桿卡套、36滑動擋塊、37彈簧、38大齒輪軸下接頭、39限位螺絲、40滑動齒輪、41固定圓筒、42齒輪推桿、43液壓缸。
圖6為本實用新型液控滑動套的A-A剖面圖。
五具體實施方式
在以上附圖中，鉆機平臺8與汽車底盤7連接為一體，鉆井液儲蓄罐9與液壓油箱12連為一體，并固定在鉆機平臺8上的前部。鉆井液儲蓄罐9底部的供液管道與油路鉆井泵13連接；液壓油箱12內(nèi)有兩條油路，一條油路通過鉆井液儲蓄罐9的罐壁，另一條油路內(nèi)有電加熱器11，且兩條油路通過溫控電磁閥10后合成一條與三聯(lián)齒輪泵連接；鉆井泵13固定在鉆機平臺8的中部，鉆井泵13的鉆井液高壓管連接在三通閥上，三通閥的一條管與鉆井液儲蓄罐9連接，另一條連接在加壓提升動力頭裝置4上；控制箱15在鉆機平臺8的后部內(nèi)有程序控制器和手動控制器21，手動控制器21由長電纜線與控制箱15連接，可拿出控制箱15自由移動；泥漿循環(huán)池18在鉆機平臺8后部，直立井架1的正下方，在半球形的池底中心有一直立井孔20，且直立井孔20向池底外伸出一段，池中有泥漿管與鉆井泵13連接；在池的左右兩端的鉆機平臺8上有供泥漿循環(huán)池18升降用的滑道，滑道的上頂端為泥漿循環(huán)池翻轉(zhuǎn)裝置19；井架1由前后支承架支承并與后支承架16鉸接，前后支承架都固定在鉆機平臺8上，且后支承架16上有固定直立井架1的井架固定鎖緊裝置17；在井架1上的凹形框架里有鉆桿架2固定于井架1上，鉆桿架2由多列平行的架連接而成，每列架子平行排列多根鉆桿3，在鉆桿架2底部有移動小車5；在井架1底部有鉆桿夾具裝置6且固定在井架1的底板上，液壓缸22與連桿杠桿式結(jié)構(gòu)23連接，連桿杠桿式結(jié)構(gòu)23與鉗形夾頭24連接，鉗形夾頭24夾持帶鍵邊的鉆桿；在井架1的凹形框架上邊的兩邊有]形槽鋼，槽中有直齒齒條，加壓提升動力頭裝置4的行走齒輪與直齒齒條連接；加壓提升動力頭裝置4由加壓提升部分和動力頭部分連接而成，加壓提升部分在上，動力頭部分在下，在上部分，加壓提升液壓馬達25安裝在蝸輪減速器26輸入軸端，在蝸輪減速器26的左右對稱輸出軸端安裝著行走齒輪27，在兩部分的連接點上有傳感器28，在下部分的齒輪減速箱32上安裝著動力頭液壓馬達30和助力液壓缸31；齒輪減速箱32有左右對稱的兩個支撐架33，且頭上有滑輪與井架1]形槽連接；鉆井液高壓管29連接在齒輪減速箱32的空心大齒輪軸上，在齒輪減速箱32的下端有液控滑動套34，在液控滑動套34的上半部是固定圓筒41，它固定在齒輪減速箱32上，其下連接的下半部分是可旋轉(zhuǎn)的鉆桿卡套35，上下兩部分接觸部位有內(nèi)齒，在其內(nèi)部有一滑動齒輪40，滑動齒輪40的外齒在鉆桿卡套35的內(nèi)齒上滑動。滑動齒輪40的外齒，可與固定圓筒41的內(nèi)齒連接，使鉆桿卡套35相對于固定圓筒41固定?；瑒育X輪40內(nèi)齒也可與大齒輪軸下接頭38上的外齒連接，使鉆桿卡套35相對于大齒輪軸下接頭38固定。在鉆桿卡套35、固定圓筒41和滑動齒輪40的中心有一空心的大齒輪軸下接頭38，它與齒輪減速箱32的空心大齒輪軸的下端固定連接，在大齒輪軸下接頭38的下端有絲扣，絲扣上連接著鉆桿；在鉆桿卡套上有限位螺絲39，其螺桿頭在大齒輪軸下接頭38的溝槽中，在鉆桿卡套35和大齒輪軸下接頭38之間，有對稱的2對滑動擋塊36，每塊滑動擋塊內(nèi)有一根彈簧37。
權(quán)利要求1.石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，由井架(1)、鉆桿架(2)、鉆桿(3)、加壓提升動力頭裝置(4)、移動小車(5)、鉆桿夾具裝置(6)、汽車底盤(7)、鉆機平臺(8)、鉆井液儲蓄罐(9)、溫控電磁閥(10)、電加熱器(11)、液壓油箱(12)、鉆井泵(13)、井架升降液壓缸(14)、控制箱(15)、井架后支承架(16)、井架固定鎖緊裝置(17)、泥漿循環(huán)池(18)、泥漿循環(huán)池翻轉(zhuǎn)裝置(19)、泥漿循環(huán)池井孔(20)、手動控制器(21)、液壓缸(22)、連桿杠桿式結(jié)構(gòu)(23)、鉗形夾頭(24)、加壓提升液壓馬達(25)、蝸輪減速器(26)、行走齒輪(27)、傳感器(28)、鉆井液高壓管(29)、動力頭液壓馬達(30)、助力液壓缸(31)、齒輪減速箱(32)、齒輪減速箱支承架(33)、液控滑動套(34)、鉆桿卡套(35)、滑動擋塊(36)、彈簧(37)、大齒輪軸下接頭(38)、限位螺絲(39)、滑動齒輪(40)、固定圓筒(41)、齒輪推桿(42)、液壓缸(43)等部件連接而成，其特征是鉆機平臺(8)與汽車底盤(7)連接為一體；鉆井液儲蓄罐(9)與液壓油箱(12)連為一體，并固定在鉆機平臺(8)上的前部，鉆井液儲蓄罐(9)底部的供液管道與鉆井泵(13)連接；井架(1)由前后支承架支承并與后支承架(16)鉸接；前后支承架都固定在鉆機平臺(8)上，且后支承架(16)上有固定直立井架(1)的井架固定鎖緊裝置(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是控制箱(15)在鉆機平臺(8)的后部，內(nèi)部有程序控制器和手動控制器(21)，手動控制器(21)可拿出控制箱15，由長電纜線與控制箱15相連，可自由移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是液壓油箱(12)內(nèi)有兩條油路，一條油路通過鉆井液儲蓄罐(9)的罐壁與溫控電磁閥(10)連接，另一條油路內(nèi)有電加熱器(11)與溫控電磁閥(10)連接，且兩條油路通過溫控電磁閥(10)，后合成一條與三聯(lián)齒輪泵連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是鉆井泵(13)固定在鉆機車平臺(8)上的中部，鉆井泵(13)的鉆井液高壓管連接在三通閥上，三通閥的一條管與鉆井液儲蓄罐(9)連接，另一條連接在加壓提升動力頭裝置(4)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是泥漿循環(huán)池(18)在鉆機平臺(8)的后部，直立井架(1)的正下方，在半球形的池底中心有一直立井孔20，且直立井孔向池底外伸出一段，池中有泥漿管與鉆井泵(13)連接；在池的左右兩端鉆機平臺(8)上有供泥漿循環(huán)池(18)升降用的滑道，滑道的上頂端為泥漿循環(huán)池翻轉(zhuǎn)裝置(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是在井架(1)上凹形框架里有鉆桿架(2)固定在井架(1)上，鉆桿架(2)由多列平行的架子連接而成，每列架子平行排列多根鉆桿(3)，在鉆桿架(2)底部有移動小車(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是在井架(1)底部有鉆桿夾具裝置(6)且固定在井架(1)的底板上，液壓缸(22)與連桿杠桿式結(jié)構(gòu)(23)連接，連桿杠桿式結(jié)構(gòu)(23)與鉗形夾頭(24)連接，鉗形夾頭(24)夾持帶鍵邊的鉆桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是在井架(1)的凹形框架上邊的兩邊有]形槽鋼，槽中有直齒齒條，加壓提升動力頭裝置(4)的行走齒輪與直齒齒條連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是加壓提升動力頭裝置(4)由加壓提升部分和動力頭部分連接而成，加壓提升部分在上，動力頭部分在下，在上部分，加壓提升液壓馬達(25)安裝在蝸輪減速器(26)輸入軸端，在蝸輪減速器(26)的左右對稱輸出軸端安裝著行走齒輪(27)，在兩部分的連接點上有傳感器(28)，在下部分的齒輪減速箱(32)上安著動力頭液壓馬達(30)和助力液壓缸(31)；齒輪減速箱(32)有左右對稱的兩個支承架(33)，且頭上有滑輪與井架(1)]形槽連接；鉆井液高壓管(29)連接在齒輪減速箱(32)的空心大齒輪軸上，在齒輪減速箱(32)的下端有液控滑動套(34)，在液控滑動套(34)的上半部是固定圓筒(41)，它固定在齒輪減速箱(32)上，其下半部分是可旋轉(zhuǎn)的鉆桿卡套(35)，上下兩部分接觸部位有內(nèi)齒，在其內(nèi)部有一滑動齒輪(40)，滑動齒輪(40)的外齒在鉆桿卡套(35)的內(nèi)齒上滑動，滑動齒輪(40)的外齒，可與固定圓筒(41)的內(nèi)齒連接，使鉆桿卡套(35)相對于固定圓筒(41)固定，滑動齒輪(40)內(nèi)齒也可與大齒輪軸下接頭(38)上的外齒連接，使鉆桿卡套(35)相對于大齒輪軸下接頭(38)固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，其特征是在鉆桿卡套(35)、固定圓筒(41)和滑動齒輪(40)的中心有一空心的大齒輪軸下接頭(38)，它與齒輪減速箱(32)的空心大齒輪軸的下端固定連接，大齒輪軸下接頭(38)的下端有絲扣，絲扣上連接著鉆桿(3)，在鉆桿卡套(35)上有限位螺絲(39)，其螺桿頭在大齒輪軸下接頭(38)的溝槽中，在鉆桿卡套(35)和大齒輪軸下接頭(38)之間，有對稱的2對滑動擋塊(36)，每塊滑動擋塊內(nèi)有一根彈簧(37)。
專利摘要石油地礦勘探全自動液壓鉆機車，是石油勘探和地礦場勘探用的鉆探設備，它具有自動操作功能，能解決現(xiàn)有鉆機車工藝落后、效率低、勞動強度大、人力操作不安全的缺點，它在現(xiàn)在鉆機車基礎上進行了改造，增加了鉆井液儲蓄罐、泥漿循環(huán)池、自動裝卸鉆桿裝置、傳感器、電液控制閥、自動控制器，使鉆機系統(tǒng)具有了機械連續(xù)性，鉆機各系統(tǒng)，在自動控制器的操縱下，按程序順序工作，完成鉆井作業(yè)，本實用新型能有效地提高效率、降低勞動強度、節(jié)省人力資源、提高工作的舒適性。
文檔編號E21B7/02GK2556352SQ0223919
公開日2003年6月18日 申請日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者何太銀 申請人:何太銀