[發(fā)明專利]深海多鉆頭結殼取芯鉆機

無效

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• 申請日: 2002-02-06
• 公開（公告）號: CN1362571A
• 公開（公告）日: 2002-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 張德玉;姜正陸;吳尚利;楊明金
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第一海洋研究所;中國人民解放軍第五七零一工廠;四川石油取心中心
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種深海多鉆頭結殼取芯鉆機，用于深海結殼的取芯作業(yè)，屬于海洋資源開發(fā)裝備制造技術領域。

在現有技術中，經檢索國內外專利文獻，國內尚無類似機械裝備，國外雖有類似技術，但大多都是只能用于近岸或淺海的，即或是用于深海進行巖石取芯的鉆機，或是用于淺海進行巖石取芯的鉆機，也都存在著不能自動調平、恒壓鉆井、應急保護以及巖心割斷加力和內外壓自動平衡等問題。

本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，設計一套在進行深海結殼取芯鉆進過程中具有對鉆機海底固著自動調平、進行恒壓鉆進取芯以及巖心割斷自動加力、鉆機應急自動保護和能夠實施一次下水多次取芯作業(yè)的深海多鉆頭結殼取芯鉆機。

本發(fā)明是這樣實現的：本發(fā)明包括鉆機海底固著自動調平裝置、恒壓鉆進裝置、巖心割斷自動加力裝置、多鉆頭自動連結轉換裝置以及中央控制系統；鉆機海底固著自動調平裝置采用穩(wěn)定壓力源與三個等摩擦伺服油缸組成液壓柱腿結構，按照帕斯卡原理，將伺服油缸的有桿腔及無桿腔分別串通，通過活塞缸的伸縮自動調整支撐臂張開的角度，達到著地自動調平的目的，同時將調平結果實時反饋給中央控制系統。恒壓鉆進裝置包括自平衡液壓源、自動反饋定比伺服調壓閥、高精度伺服油缸，采用自動反饋定比調壓閥，通過定比游動活塞脈沖，推動互反饋桿實現定比調壓，達到恒壓鉆進的目的。巖心割斷自動加力裝置由主回路和副回路構成，在正常情況下，接通主回路完成巖心的割斷任務，在遇到主回路提供的拔斷力不能完成巖心割斷任務的時候，中央控制系統會收到信號，并接通副回路，將原來的1P拔斷力增加到3P，以達到割斷巖心的目的。應急自動保護裝置采用獨立的應急供電系統、電磁閥、儲能器和保險銷，并將這些應急裝置分別安裝在減速器與鉆桿、液壓樁腿與觸地板、鉆機與鎧裝鋼纜聯接處，一旦上述任何一個位置出現緊急情況，鉆機將通過中央控制系統的指令啟動應急自動保護裝置，丟掉有卡滯的部分，保證余下部分的回收。多鉆頭鉆桿自動連結轉換裝置在液壓馬達的驅動下可以實現鉆桿的自動連結，達到多個鉆頭自動轉換，實現取芯作業(yè)的高效率，提高水下有限能源的利用率。

本發(fā)明的優(yōu)點是：可以實現在深海鉆井作業(yè)時，鉆機在海底固著的自動調平，保證鉆機的平穩(wěn)；恒壓鉆井裝置在鉆進時可實現鉆進壓力的恒定；在巖心割斷裝置上采用主、副控制回路，可為巖心的割斷提供更大的割斷力；應急自動保護裝置可以在海底鉆機的某個部分出現問題而又不能回收時，完成丟棄出問題的部件，回收完好的部件，最大限度的減少損失；此外，可實現一次下水完成多次取芯，大大提高工作效率。

圖1為本發(fā)明海底鉆機的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明海底固著自動調平裝置的原理圖。

圖3為本發(fā)明恒壓鉆井裝置原理圖。

圖4為本發(fā)明巖心割斷加力裝置原理圖。

圖5為本發(fā)明應急自動保護裝置原理圖。

圖6為本發(fā)明多鉆頭自動連結轉換裝置(6)的放大結構示意圖。

圖7為本發(fā)明多鉆頭自動連結轉換裝置(6)中掛扣結構示意圖。

下面結合附圖給出本發(fā)明的實施例：本發(fā)明包括鉆機海底固著自動調平裝置，恒壓鉆進裝置，巖心割斷自動加力裝置，應急自動保護裝置和多鉆頭自動連結轉換裝置；本發(fā)明由安放在船上的中央控制器全面控制操作過程，鎧裝鋼纜(2)與深海多鉆頭結殼鉆機上的儀器控制艙(13)相連接，達到對鉆機的自動調平、恒壓鉆進、巖心割斷自動加力、應急自動保護和多個取芯鉆頭的自動轉換；海底固著自動調平裝置由等摩擦油缸(15)、(19)、(21)，電磁換向閥(18)、(20)、(22)，儲能器(17)組成，儲能器(17)安裝在儀器控制艙(13)內；在一般情況下，電磁換向閥(18)、(20)、(22)打開，使等摩擦油缸(15)、(19)、(21)的有桿腔相通，無桿腔與彈性油箱連接，當鉆機觸地時，如果海底出現坡度，三個支腳(9)就不可能同時觸地，而先著地的支腳的等摩擦油缸內的壓力就會增大，由于三個等摩擦油缸(15)、(19)、(21)的有桿腔是串通的、無桿腔是與彈性油箱相連接的，因此，先著地的支腳的等摩擦油缸內的液壓油就會流向另外兩個未著地的支腳的等摩擦油缸，這時，先著地的支腳的等摩擦油缸收縮，其支撐臂收攏，角度就減小，而另外兩個支腳的等摩擦油缸伸長，其支撐臂張開，角度就增大，如此循環(huán)，直到鉆機自動調平；恒壓鉆進裝置由三個伺服油缸(4)，鉆進裝置(12)，多鉆頭自動連結轉換裝置(6)，液壓泵(10)，減速器(11)，自反饋定比伺服調壓閥(25)構成，自反饋定比伺服調壓閥(25)通過定比游動活塞脈動，推動互反饋桿實現定比調壓，并提供穩(wěn)定的鉆進壓力，一般情況下，液壓泵(10)不啟動，(16)為發(fā)明的扶正導向裝置；巖心割斷自動加力裝置由主回路和副回路構成，在正常情況下，接通電磁換向閥(24)，由三個伺服油缸(4)提供的液壓力，只要通過主回路提供的拔斷力就可以完成割斷的任務，當遇到主回路提供的拔斷力不能完成割斷任務時，中央控制器會收到信號，接通電磁換向閥(23)并啟動副回路，這樣將增加巖心割斷的拔斷力，以達到割斷巖心的目的；應急自動保護裝置采用了獨立的應急供電系統，包括儲能器(17)，電磁換向閥(26)和彈射裝置(27)；應急自動保護裝置分別安裝在減速器(11)與鉆桿(29)的絞接處、液壓樁腿(14)與觸地板(9)的鉸接(8)處、鉆機與鎧裝鋼纜(3)的絞接處；在作業(yè)過程中，上述任何一個地方出現緊急情況時，都將通過中央控制器接通應急裝置的電磁換向閥(26)而啟動應急自動保護裝置，將相關連接處鉸鏈的插銷拔掉，丟掉卡滯的部分，以保證完好部分的回收；多鉆頭自動連結轉換裝置(6)包括液壓馬達(30)、旋轉盤(28)、取芯鉆頭(31)、鉆桿(29)、鉆頭掛槽(32)、掛扣(33)，鉆桿(29)的外徑與取芯鉆頭(31)的內徑相同，在鉆桿(29)下部外園按三等份設置有三個掛扣(33)，取芯鉆頭(31)的上部內園按三等份設置有三個鉆頭掛槽(32)；工作時，在液壓馬達(30)的驅動下，旋轉盤(28)可以帶動取芯鉆頭(31)轉動到鉆桿(29)的正下方，鉆桿(29)下移并插入取芯鉆頭(31)內，轉動一定的角度后，由掛扣(33)掛入鉆頭掛槽(32)內即可投入取芯工作；當需要換取芯鉆頭(31)時，向相反的方向轉動鉆桿(29)一定的角度，使鉆桿(29)向上移動即可分離取芯鉆頭(31)和鉆桿(29)，重復這個動作就能實現鉆桿(29)與取芯鉆頭(31)的掛扣式連接，達到多個鉆頭的自動轉換，提高取芯的高效率，進行海上取芯作業(yè)時，由船上將海底多鉆頭結殼取芯鉆機通過鎧裝鋼纜(2)放入海底，裝在鎧裝鋼纜(2)上的浮球(1)起到平衡鎧裝鋼纜(2)自重的作用。