一種海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置的製作方法

2023-04-27 15:51:51

本發明涉及一種海底鑽機，尤其是一種海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，屬於鑽井設備技術領域。

背景技術：

在鑽井技術領域，巖心取心技術有提鑽取心和繩索取心兩種方案，其中提鑽取心方案的結構相對簡單、可靠性好、便於實現自動控制，因此在海底鑽機中應用較廣泛；當鑽孔深度較深時，繩索取心方案可減少輔助作業時間，且作業效率高，同時對孔壁的護壁作用較好,巖心質量較好，但是繩索取心方案的結構複雜、設計難度大、可靠性差，尤其是針對海底巖心取樣鑽進作業，由於難以實現動力頭與繩索取心系統切換及巖心管與打撈器脫卡動作的自動化操作，從而制約了繩索取心技術在海底深孔鑽機上的應用。

技術實現要素：

本發明提供一種海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，旨在通過動力頭與繩索取心系統的自動切換、巖心管與打撈器脫卡動作的自動化操作，實現將繩索取心技術應用在海底深孔鑽機上，達到減少輔助作業時間、提高工作效率和巖心質量的目的。

為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：

一種海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，包括動力頭、繩索取心系統、滑移架和滑移油缸；所述滑移架固定在鑽機桅杆上，在滑移架上設有水平布置的滑軌；所述動力頭安裝在滑軌上，動力頭還通過連接板與繩索取心系統形成一體式結構；所述滑移油缸固定安裝在滑移架上，其伸縮臂末端與動力頭連接，在滑移油缸驅動下，動力頭沿滑軌水平移動，實現動力頭與繩索取心系統在井口位置處的切換。

上述海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，所述繩索取心系統包括支撐架、卷揚器、打撈器、脫卡管和脫卡夾持器；所述支撐架通過連接板與動力頭連接，在支撐架上端安裝卷揚器；所述卷揚器通過繩索連接打撈器；所述脫卡管通過脫卡夾持器固定；所述脫卡夾持器安裝在支撐架上；所述打撈器下端設有打撈鉤，取心作業時，打撈鉤捕獲巖心管上端的撈矛頭，通過打撈鉤將巖心管提升至井口位置，再通過打撈鉤與脫卡管配合完成巖心管與打撈器脫卡動作。

上述海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，所述脫卡管的內壁下端設有圓錐面；所述打撈鉤包括左右對稱的兩部分，左右兩部分通過中間部位設置的銷軸鉸接形成打撈鉤上部開口和下部開口，所述下部開口處設置與巖心管撈矛頭配合的掛鈎，所述上部開口處設有壓縮彈簧，並在上部開口外側設置楔形配合面，所述楔形配合面與脫卡管內壁下端圓錐面相匹配。

上述海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，所述滑移架上水平布置的滑軌不少於兩組。

本發明在採用上述技術方案後，具有如下技術進步效果：

本發明通過連接板將動力頭和繩索取心系統固定為一體，可由滑移油缸驅動動力頭沿水平滑軌左右移動，帶動繩索取心系統同步左右移動，由此實現動力頭與繩索取心系統在井口位置處的切換；本發明打撈鉤上部開口處楔形配合面與脫卡管的內壁下端圓錐面配合形成自動脫卡機構，在繩索取心作業過程中，當打撈鉤的楔形配合面被提升至脫卡管內壁下端圓錐面位置時，在圓錐面的擠壓作用下，克服打撈鉤上部開口處壓縮彈簧的彈力作用，使打撈鉤上部開口收縮，下部開口擴張，掛鈎將巖心管撈矛頭釋放，完成巖心管與打撈器脫卡動作。由此可見，本發明實現了動力頭與繩索取心系統的自動切換、巖心管與打撈器脫卡動作的自動化操作，從而可將繩索取心技術應用在海底深孔鑽機上，達到了減少輔助作業時間、提高工作效率和巖心質量的目的。

附圖說明

圖1是本發明所述海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是動力頭與繩索取心系統切換過程示意圖；

圖4是脫卡管結構示意圖；

圖5是打撈鉤結構示意圖；

圖6、圖7、圖9是繩索取心作業時巖心管與打撈器脫卡過程示意圖；

圖8是圖7中i處結構放大圖；

圖10是圖9中ii處結構放大圖。

圖中各標號表示為：

1、卷揚器，2、打撈器，3、脫卡管夾持器，4、脫卡管，4-1、圓錐面，5、打撈鉤，5-1、壓縮彈簧，5-2、銷軸，5-3、楔形配合面，5-4、掛鈎，6、動力頭，7、滑移油缸，8、滑移架，8-1、滑軌，9、連接板，10、支撐架，11、鑽機桅杆，12、巖心管，12-1撈矛頭。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明：

參看圖1、圖2，本發明提供一種海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，它包括動力頭6、繩索取心系統、滑移架8和滑移油缸7；所述滑移架8固定在鑽機桅杆11上，在滑移架8上設置至少兩組水平布置的滑軌8-1；所述動力頭6安裝在滑軌8-1上，動力頭6還通過連接板9與繩索取心系統形成一體式結構；所述繩索取心系統包括支撐架10、卷揚器1、打撈器2、脫卡管4和脫卡夾持器3，所述支撐架10通過連接板9與動力頭6連接，在支撐架10上端安裝卷揚器1，所述卷揚器1通過繩索連接打撈器2，所述脫卡管4通過脫卡夾持器3固定，所述脫卡夾持器3安裝在支撐架10上，所述打撈器2下端設有打撈鉤5；所述滑移油缸7固定安裝在滑移架8上，其伸縮臂末端與動力頭6連接。

參看圖2、圖3，本發明所述的海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，在滑移油缸7驅動下，動力頭6可沿滑軌水平8-1左右移動，實現動力頭6與繩索取心系統在井口位置處的切換。

參看圖4、圖5、圖6，在本發明所述的海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置中，所述脫卡管4的內壁下端設有圓錐面4-1；所述打撈鉤5包括左右對稱的兩部分，左右兩部分通過中間部位設置的銷軸5-2鉸接形成打撈鉤上部開口和下部開口，所述下部開口處設置與巖心管12的撈矛頭12-1配合的掛鈎5-4，所述上部開口處設有壓縮彈簧5-1，並在上部開口外側設置楔形配合面5-3，所述楔形配合面5-3與脫卡管內壁下端圓錐面4-1相匹配。

參看圖6至圖10，本發明所述的海底鑽機動力頭與繩索取心系統切換裝置，在繩索取心作業時，卷揚器1通過繩索將打撈器2下放至井底，打撈器2下端打撈鉤5捕獲巖心管12上端的撈矛頭12-1後，卷揚器1通過繩索向上提升打撈器2，當打撈鉤5將巖心管12提升至井口位置時，打撈鉤5的楔形配合面5-3與脫卡管4內壁下端圓錐面4-1接觸，在圓錐面4-1的擠壓作用下，克服打撈鉤5上部開口處壓縮彈簧5-1的彈力作用，使打撈鉤5上部開口收縮，下部開口擴張，掛鈎5-4將巖心管12的撈矛頭12-1釋放，完成巖心管與打撈器脫卡動作。