[發(fā)明專利]一種海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置及工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310671851.8
• 申請日: 2023-06-08
• 公開（公告）號: CN116427862B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周長祥;孫雨沁;牛志力;于立棟;張晨西;徐珺
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省地質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: E21B19/16
• 分類號: E21B19/16;E21B19/14;E21B19/10;E21B25/18;E21B7/12
• 代理公司: 濟南舜科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37274
• 代理人: 徐娟

1.一種海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置，其特征在于，包括鉆探機構(gòu)、巖心管升降機構(gòu)和換心操作平臺，所述鉆探機構(gòu)和巖心管升降機構(gòu)安裝在駁船上，鉆探機構(gòu)包括鉆機、鉆桿、巖心管和鉆頭，鉆機安裝在駁船上，鉆機下面安裝多節(jié)鉆桿，鉆桿的下部連接巖心管，巖心管的下部連接鉆頭；

巖心管升降機構(gòu)設(shè)有兩組，巖心管升降機構(gòu)上提和下送巖心管，巖心管升降機構(gòu)設(shè)有卷揚機一、卷揚機二和兩個鋼絲穩(wěn)定架，卷揚機一上設(shè)有鋼絲一，卷揚機二上設(shè)有鋼絲二，鋼絲一和鋼絲二底部均連接軸承，軸承轉(zhuǎn)動安裝在巖心管固定罩上，巖心管固定罩下部外周固定有齒環(huán)；

換心操作平臺安裝在海床面上，換心操作平臺包括環(huán)形骨架、豎向支撐和電動推桿，環(huán)形骨架和豎向支撐形成圓筒型框架結(jié)構(gòu)，豎向支撐的底部安裝電動推桿，電動推桿的底部安裝支撐板，支撐板支撐在海床面上；

換心操作平臺上安裝有兩個換心機械手和兩組巖心管拆裝機構(gòu)，換心機械手抱住巖心管旋轉(zhuǎn)進行拆卸或安裝，巖心管拆裝機構(gòu)將巖心管拆卸或安裝到巖心管升降機構(gòu)，巖心管拆裝機構(gòu)安裝在橫梁上，橫梁固定在換心操作平臺的內(nèi)側(cè)上部，巖心管拆裝機構(gòu)設(shè)有夾緊塊一、夾緊塊二和反向螺桿，反向螺桿通過軸承座轉(zhuǎn)動安裝在橫梁底部，反向螺桿的一端連接螺桿電機，螺桿電機驅(qū)動反向螺桿轉(zhuǎn)動，夾緊塊一和夾緊塊二上部均設(shè)有絲母座，絲母座絲接在反向螺桿上，反向螺桿轉(zhuǎn)動控制夾緊塊一和夾緊塊二的相對或相反移動，用于夾緊塊一和夾緊塊二夾緊或松開巖心管固定罩，夾緊塊一和夾緊塊二的下部均設(shè)有拆裝電機，拆裝電機的電機軸連接齒輪，齒輪嚙合連接巖心管固定罩外部的齒環(huán)，拆裝電機控制巖心管固定罩旋轉(zhuǎn)拆卸或安裝巖心管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置，其特征在于，所述鋼絲穩(wěn)定架固定在駁船的底部，鋼絲穩(wěn)定架上安裝多個鋼絲穩(wěn)定器，鋼絲穩(wěn)定器設(shè)有兩個穩(wěn)定器電機和兩個鋼絲夾臂，穩(wěn)定器電機驅(qū)動鋼絲夾臂擺動，鋼絲一或鋼絲二穿過鋼絲穩(wěn)定架后，穩(wěn)定器電機驅(qū)動鋼絲夾臂套在鋼絲一或鋼絲二的外部進行限位，鋼絲夾臂內(nèi)側(cè)設(shè)有輥軸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置，其特征在于，所述換心操作平臺上還安裝有定位器、水平儀和攝像頭，水平儀識別換心操作平臺的水平度并通過電動推桿調(diào)節(jié)整體水平。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置，其特征在于，所述換心機械手設(shè)有上下分布的兩個，換心機械手包括機械臂、軌道車和夾持臂，所述機械臂一端連接擺動電機，擺動電機控制機械臂擺動，擺動電機轉(zhuǎn)動安裝在軌道車上，軌道車的車輪在環(huán)形軌道內(nèi)限位移動，環(huán)形軌道安裝在換心操作平臺內(nèi)側(cè)，軌道車內(nèi)設(shè)有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機驅(qū)動軌道車沿環(huán)形軌道移動，機械臂的另一端安裝兩個夾持電機，夾持電機連接夾持臂，夾持電機控制兩個夾持臂的開合夾緊巖心管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置，其特征在于，所述換心操作平臺下部設(shè)有鉆頭夾具，鉆頭夾具采用夾具電機驅(qū)動鉆頭夾臂，夾具電機控制鉆頭夾臂擺動夾緊鉆頭。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的海域鉆探快速換取鉆探巖心管的裝置的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在駁船上搭建鉆機，鉆機的鉆桿和鉆頭伸向海床面，海床面上且在鉆桿的外周安裝換心操作平臺，鉆機旁安裝卷揚機一和卷揚機二，駁船的底部安裝鋼絲穩(wěn)定架和鋼絲穩(wěn)定器；

2)需要更換巖心管時，卷揚機一的巖心管固定罩上絲接新巖心管，卷揚機一和卷揚機二同時向下移動，鋼絲穩(wěn)定器的鋼絲夾臂抱住鋼絲一和鋼絲二，帶有新巖心管的鋼絲一和鋼絲二均下落至換心操作平臺的上部；

3)鉆機控制舊巖心管和鉆頭上升至換心操作平臺處，鉆頭夾具向內(nèi)夾緊鉆頭，兩個換心機械手的擺動電機控制機械臂移動至指向舊巖心管方向，夾持電機控制夾持臂夾緊舊巖心管，兩個換心機械手均夾緊舊巖心管，驅(qū)動電機驅(qū)動軌道車沿同一方向移動，帶動舊巖心管轉(zhuǎn)動，將舊巖心管拆卸下來；

4)然后，鋼絲一和鋼絲二繼續(xù)下降至換心操作平臺內(nèi)部，下部的換心機械手松開舊巖心管，擺動電機和驅(qū)動電機驅(qū)動夾持臂移動至新巖心管處，夾持電機驅(qū)動夾持臂夾緊新巖心管，上部的換心機械手夾持舊巖心管通過擺動電機和驅(qū)動電機驅(qū)動移動至鋼絲二的巖心管固定罩處；

5)兩個螺桿電機同時工作驅(qū)動兩組夾緊塊一和夾緊塊二分別夾緊鋼絲一和鋼絲二上的巖心管固定罩，夾緊塊一和夾緊塊二的齒輪嚙合巖心管固定罩上的齒環(huán)，拆裝電機控制齒輪轉(zhuǎn)動帶動齒環(huán)轉(zhuǎn)動和巖心管固定罩轉(zhuǎn)動，使鋼絲一上的新巖心管卸下由下部的換心機械手夾緊，鋼絲二上擰上舊巖心管，夾緊塊一和夾緊塊二均向兩邊松開，鋼絲二帶動舊巖心管上升至駁船，并下降帶回新巖心管；

6)下部的換心機械手帶動新巖心管回到中心位置，上部的換心機械手同樣抓緊新巖心管，通過驅(qū)動電機驅(qū)動軌道車反向轉(zhuǎn)動，將新巖心管安裝在鉆桿和鉆頭之間，兩個換心機械手?jǐn)[動到一側(cè)，鉆頭夾具松開，開始新的鉆探工作。