[實用新型]一種鉆機恒負(fù)載控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420408218.6
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN204040896U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋志彬;劉家譽;劉曉林;許本沖;馮起贈;和國磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所;地質(zhì)礦產(chǎn)廊坊聚力巖土工程科技開發(fā)公司
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 雷秋芬;李羨民

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及鉆探機械工程領(lǐng)域，特別是一種鉆機的負(fù)載控制裝置。

背景技術(shù)

鉆機鉆井施工過程中，隨著鉆進(jìn)孔深度的增加，鉆具（一般包括鉆桿、套管等）自重不斷增加，這些重量最終傳導(dǎo)至鉆頭的切削刀齒上，然而切削刀齒所能承受的負(fù)載是有限的，在同等條件下，切削刀齒的壽命與其所受載荷負(fù)相關(guān)。

在鉆機鉆進(jìn)過程中，鉆具回轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行壓入，鉆機的回轉(zhuǎn)扭矩和壓入力通過鉆具傳遞到鉆頭上，一般情況下壓入力越大，鉆具的回轉(zhuǎn)阻力越大，需要鉆機提供越大的回轉(zhuǎn)扭矩來破碎巖石。然而鉆頭的壓入力和回轉(zhuǎn)扭矩不是越大越好，在保證鉆頭有效破碎和鉆掘孔底巖石的前提下，必須要考慮適當(dāng)延長鉆頭刀齒的使用壽命和鉆機的使用壽命，才能保證單一鉆孔中鉆進(jìn)過程的連續(xù)性和可靠性，因此需要將鉆頭的壓入力和回轉(zhuǎn)扭矩控制在一定范圍內(nèi)。

由于鉆孔不斷加深，無法將增加的鉆具自重納入鉆進(jìn)壓力及回轉(zhuǎn)扭矩值的設(shè)定中，即無法準(zhǔn)確地維持鉆頭刀齒處的壓入力或回轉(zhuǎn)扭矩值在允許的范圍內(nèi)，特別是在鉆進(jìn)深度較大深井鉆進(jìn)或鉆進(jìn)直徑較大的大直徑套管鉆進(jìn)時，隨著鉆孔的加深，鉆桿或套管重量顯著增加，當(dāng)施加于鉆頭的鉆具重量和鉆機壓入力的總和超過鉆頭切削刀齒的極限承載力時，造成鉆頭刀齒因超負(fù)荷而產(chǎn)生破壞或早期磨損失效的情況，鉆頭無法有效切削巖石鉆進(jìn)不進(jìn)尺，只能強制提鉆換鉆頭，而在深井或大直徑套管鉆進(jìn)的施工中提鉆或再次下鉆具容易造成塌孔或埋鉆具的事故，所造成的損失是巨大的。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種鉆機恒負(fù)載控制裝置，能根據(jù)鉆頭切削刀齒的極限承載力來控制鉆進(jìn)壓入力，使其在極限承載力以內(nèi)運轉(zhuǎn)，延長切削刀齒的使用壽命，減少鉆探事故的發(fā)生。

本實用新型的技術(shù)問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種鉆機恒負(fù)載控制裝置，它包括鉆機系統(tǒng)、液壓回路和控制液壓回路的負(fù)載控制裝置，所述鉆機系統(tǒng)包括鉆頭刀齒、套管和卡盤裝置，所述液壓回路包括油箱、液壓泵和油缸，油缸通過卡盤裝置驅(qū)動套管及套管底部的鉆頭刀齒；油缸的無桿腔和有桿腔分別通過無桿腔管路和有桿腔管路與油箱連接，所述負(fù)載控制裝置包括控制器、電比例閥、設(shè)置在無桿腔管路上的第一壓力傳感器和第一電比例減壓閥、設(shè)置在有桿腔管路上的第二壓力傳感器和第二電比例減壓閥；所述第一壓力傳感器和第二壓力傳感器將液壓信號傳送至控制器，控制器輸出的控制信號通過電比例閥和電比例減壓閥控制油缸內(nèi)活塞的運動。??

上述鉆機恒負(fù)載控制裝置，增設(shè)第三壓力傳感器、回轉(zhuǎn)馬達(dá)和回轉(zhuǎn)油路，第三壓力傳感器與控制器連接。

上述鉆機恒負(fù)載控制裝置，所述油缸為壓拔油缸。

本實用新型根據(jù)鉆頭刀齒的極限承載力來設(shè)定鉆機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)負(fù)載，并且能夠按照所設(shè)定負(fù)載準(zhǔn)確控制鉆進(jìn)壓入力和回轉(zhuǎn)扭矩，隨著鉆孔深入鉆具設(shè)備的重量增加，使鉆頭刀齒所承受的荷載在其極限承載的范圍內(nèi)，從而延長刀齒的使用壽命，減少換鉆頭時事故的發(fā)生。同時鉆頭刀齒在設(shè)定的恒負(fù)載下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，帶動鉆機旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機系統(tǒng)功率利用率最高，進(jìn)尺速度最快。

附圖說明

圖1是本實用新型壓入力控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型扭矩控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中各標(biāo)號清單為：1、鉆頭刀齒，2、套管，3、卡盤裝置，4、液壓桿，5、有桿腔，6、無桿腔，7、第一壓力傳感器，8、第二壓力傳感器，9、控制器，10、第一電比例減壓閥，11、第二電比例減壓閥，12、電比例閥，13、油箱，?14、溢流閥，15、液壓泵，16、第三壓力傳感器，17、回轉(zhuǎn)馬達(dá)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。