[發(fā)明專利]一種深孔地質(zhì)勘探鉆機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210422692.X
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102943617A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉家榮;宋殿蘭;郭坤;盧倩;劉文武;盧猛;冉靈杰;譚春亮;祝強;郭強;林廣利;李超;趙洪波;蘇興濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京探礦工程研究所
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B19/16;E21B19/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆機，尤其涉及一種深孔地質(zhì)勘探鉆機。

背景技術(shù)

國內(nèi)外現(xiàn)有的地質(zhì)勘探鉆機為轉(zhuǎn)盤式、立軸式和液壓動力頭式，基本形式為柴油機或汽油機+變速箱、電機+變速箱、柴油機或電機+液壓泵+液壓馬達+變速箱帶動鉆桿回轉(zhuǎn)鉆進形式，能源效率低，鉆機行程?。ú淮笥?米），不能進行長行程立根鉆進，提下鉆時回轉(zhuǎn)器需讓開孔口，鉆機提升力小，提下鉆遇阻卡鉆時無法開泵回轉(zhuǎn)掃孔，處理事故能力弱；由于深孔鉆進的復(fù)雜性，需下多級套管，開孔直徑較大，現(xiàn)有鉆機的提升力、扭矩和鉆進工藝無法滿足深孔鉆進尤其是定向鉆進的要求。

現(xiàn)有石油用頂驅(qū)為液壓馬達加齒輪減速箱帶動鉆桿回轉(zhuǎn)鉆進、變頻異步電機加齒輪減速箱帶動鉆桿回轉(zhuǎn)鉆進、變頻異步電機直接帶動鉆桿回轉(zhuǎn)鉆進，但造價、轉(zhuǎn)速和扭矩不適合地質(zhì)勘探，且低負(fù)載率下電機效率和功率因數(shù)較低，能耗大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種深孔地質(zhì)勘探鉆機，克服了液壓鉆機能源利用率低，只有50%左右；鉆機是按最大工作負(fù)載設(shè)計最大功率（額定功率），而鉆機由淺到深鉆進的過程中，實際應(yīng)用的平均負(fù)載只有最大負(fù)載的20%-30%，實際輸出功率與額定功率的比值就是負(fù)載率，異步電機在低負(fù)載率時功率因數(shù)和電機效率急劇下降，只有20%左右，從面造成能源的浪費，鉆機帶減速箱在日常使用過程中保養(yǎng)維護費用高，故障率高，噪音大的缺陷。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種深孔地質(zhì)勘探鉆機，包括用于提供鉆桿動力及控制鉆桿的變頻永磁同步電機、用于泥漿循環(huán)的水龍頭、用于支撐變頻永磁同步電機中心主軸回轉(zhuǎn)及承重的軸承箱、用于提供液壓油泵能源的液壓油箱、用于提供回轉(zhuǎn)馬達動力的液壓油泵、用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)馬達、用于帶動背鉗運動進而安裝或者拆卸鉆桿的回轉(zhuǎn)器、用于移動或固定鉆桿的背鉗、鉆桿及用于將鉆機掛在鉆塔大鉤上的提環(huán)，

所述變頻永磁同步電機中心軸為電機空心軸，所述電機空心軸與所述水龍頭連通；所述軸承箱中心軸為軸承箱空心軸，所述軸承箱空心軸與所述電機空心軸連通，所述軸承箱空心軸與所述電機空心軸通過聯(lián)軸器連接；所述液壓油箱、液壓油泵均安裝在所述軸承箱的下部，所述液壓油箱通過油管與所述液壓油泵連接；所述回轉(zhuǎn)馬達與所述回轉(zhuǎn)器連接；所述軸承箱空心軸向下延伸出所述軸承箱，所述軸承箱空心軸環(huán)外側(cè)設(shè)置有軸承，且與軸承箱連接，所述回轉(zhuǎn)器套設(shè)在伸出軸承箱外的所述軸承上；所述背鉗的通過背鉗支撐及銷軸與所述回轉(zhuǎn)器連接；所述鉆桿與所述軸承箱下端的增扭法蘭連接，所述鉆桿的空心軸與所述軸承箱空心軸連通；所述提環(huán)對稱安裝在所述軸承箱的兩側(cè)。

本鉆機各部位同心且平衡，鉆機通過外接泵將泥漿從水龍頭通過變頻永磁同步電機中心軸及軸承箱的空心軸，最后通過鉆桿直接將泥漿直噴井底，再通過孔與鉆桿之間的間隙連續(xù)循環(huán)。

本發(fā)明的有益效果是：采用了變頻永磁電機直接帶動鉆桿回轉(zhuǎn)，省去了齒輪減速箱，減少了日常使用的維護費用，提高了傳動效率；利用永磁電機自身運行效率和功率因數(shù)幾乎與電機的負(fù)載率幾乎無關(guān)的特性，大幅度提高鉆機的能源利用率，減小能耗和碳排量，降低對環(huán)境的污染，利用永磁電機在外接電源斷電的情況下仍然能回轉(zhuǎn)發(fā)電能耗剎車的特性防止鉆桿彈性飛車。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述電機空心軸與所述水龍頭連通通過盤根密封。

進一步，所述變頻永磁同步電機下端的兩側(cè)與所述軸承箱上端的兩側(cè)對稱位置采用定位聯(lián)接器定位及固定在一起。可更好的平衡定位。

所述背鉗下端設(shè)有鉆桿導(dǎo)入器；所述鉆桿穿過所述背鉗下部。

進一步，還包括一對吊環(huán)，所述吊環(huán)對稱安裝在所述回轉(zhuǎn)器的兩側(cè)。

進一步，還包括兩個調(diào)節(jié)油缸，所述兩個調(diào)節(jié)油缸的一端對稱安裝在所述回轉(zhuǎn)器的下端，所述調(diào)節(jié)油缸另一端通過銷子與所述吊環(huán)連接。調(diào)節(jié)油缸可以和回轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)馬達協(xié)同來調(diào)節(jié)吊卡上下左右位置。

進一步，還包括用于鉆采，起升下降，固定鉆桿的吊卡，所述吊卡的兩側(cè)設(shè)置有凹槽，所述吊環(huán)下端放置在凹槽內(nèi)，通過銷子與所述吊環(huán)連接。吊環(huán)與吊卡吊鉆桿提鉆下鉆時，提升重力由回轉(zhuǎn)器上的軸承承受。

進一步，還包括潤滑油箱及潤滑油泵，所述潤滑油箱及潤滑油泵均固定在所述軸承箱的下端，所述潤滑油箱通過油管與所述潤滑油泵連接?？梢蕴峁┱w系統(tǒng)中的潤滑作用。

進一步，還包括盤剎，所述盤剎對稱安裝在所述回轉(zhuǎn)器的上端。盤剎可以用于將變頻永磁同步電機中心軸剎住。