一种上下钻杆设备制造技术

本发明专利技术提供了一种上下钻杆设备，涉及地质钻探技术领域，解决了钻杆与动力头和井口同轴的精度低的技术问题。该设备包括升降机构、摆动机构、旋转机构和夹持机构；所述升降机构安装于钻塔上以随所述钻塔同角度倾斜，并可带动所述钻杆沿所述钻塔的轴向为Z轴移动；所述摆动机构与所述升降机构连接，以使所述钻杆绕所述摆动机构的轴向旋转；所述旋转机构与所述摆动机构沿Y轴可调位置的连接，并使所述钻杆绕所述旋转机构的轴向旋转；所述夹持机构与所述旋转机构沿X轴可调位置的连接，并夹持所述钻杆；所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直。

An Upper and Lower Drill Pipe Equipment

The invention provides an upper and lower drill pipe equipment, which relates to the technical field of geological drilling, and solves the technical problem of low precision of drill pipe and power head and wellhead coaxial. The device comprises a lifting mechanism, a swing mechanism, a rotating mechanism and a clamping mechanism; the lifting mechanism is installed on the drilling tower to tilt at the same angle as the drilling tower, and can drive the drilling pipe to move along the axis of the drilling tower to Z axis; the swing mechanism is connected with the lifting mechanism to rotate the drilling pipe around the axis of the swing mechanism; The mechanism is connected with an adjustable position along the Y axis and rotates the drill pipe around the axis of the rotary mechanism; the clamping mechanism is connected with the adjustable position along the X axis of the rotary mechanism, and the drill pipe is clamped; the X axis, the Y axis and the Z axis are perpendicular to each other.

【技术实现步骤摘要】
一种上下钻杆设备
本专利技术涉及地质钻探
，尤其是涉及一种上下钻杆设备。
技术介绍
传统的用钢丝绳提吊和甩下钻杆的钻杆上下钻台的操作具有高危险性，且工人的劳动强度大、效率低。对于钻杆上下钻台作业，石油钻探已有较为成熟的技术，又因有较宽阔场地，故石油钻探多利用绞车将钻杆从猫道沿大门坡道拖拽上钻台，在小鼠洞内依靠绞车和液压大钳配合将单根连接为立根。但是地质钻探没有宽阔的场地和大型运输设备，对于上下钻杆设备，也就是钻杆上下钻台系统至今无成熟的技术。在地质钻探中，上下钻杆设备的驱动机构大多采用机电设备。但是机电设备的采用具有如下缺陷，一方面，结构复杂；另一方面，机电设备不适合在没有工业电的野外现场作业。现有技术中上下钻杆设备在辅助装卸钻杆时，要求动力头与钻杆的同轴度很高，从而有利于钻杆装卸于动力头，通过动力头提供的动力驱动钻杆进行钻孔。而上下钻杆设备一般只能用于垂直井的钻探，即使用于倾斜井钻探，但是因上下钻杆设备与动力头的基准彼此独立，上下钻杆设备很难将钻杆调整到能够满足钻探倾斜井时的钻探角度精度要求。现有技术中上下钻杆设备在自身装配安装和制作过程中存在误差，因此钻杆对准井口的精度无法满足钻杆与井口同轴的高精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种上下钻杆设备，以解决现有技术中存在的钻杆与动力头和井口同轴的精度低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种上下钻杆设备，包括升降机构、摆动机构、旋转机构和夹持机构；所述升降机构安装于钻塔上以随所述钻塔同角度倾斜，并可带动所述钻杆沿所述钻塔的轴向为Z轴移动；所述摆动机构与所述升降机构连接，以使所述钻杆绕所述摆动机构的轴向旋转；所述旋转机构与所述摆动机构绕Y轴可调位置的连接，并使所述钻杆沿所述旋转机构的轴向旋转；所述夹持机构与所述旋转机构沿X轴可调位置的连接，并夹持所述钻杆；所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述的上下钻杆设备，所述升降机构包括第一架体、移动架和第一驱动件，所述移动架可移动的夹持所述第一架体，所述第一驱动件安装于所述移动架并与所述第一架体传动连接以带动所述移动架沿所述第一架体移动；所述第一架体安装于所述钻塔。进一步，所述的上下钻杆设备，所述移动架的两端对应与所述第一架体两端处的多个侧面均通过凸轮轴承滚动连接；所述第一驱动件采用低速液压马达。进一步，所述的上下钻杆设备，所述第一驱动件的输出端与齿条啮合连接，所述齿条安装于所述第一架体并位于所述移动架内侧。进一步，所述的上下钻杆设备，所述摆动机构包括第二架体和第二驱动件，所述第二驱动件安装于所述第二架体上；所述第二架体安装于所述升降机构上；所述旋转机构包括第三架体和第三驱动件，所述第三驱动件安装于所述第三架体上；所述第三架体沿所述Y轴可调位置的与所述第二驱动件连接；所述夹持机构沿所述X轴可调位置的与所述第三驱动件连接。进一步，所述的上下钻杆设备，所述第二驱动件和所述第三驱动件均采用低速液压摆动缸。进一步，所述的上下钻杆设备，所述旋转机构与所述摆动机构通过第一调节组件沿所述Y轴可调位置的连接，所述第一调节组件包括第一臂、盖板、第二臂和第三臂；所述盖板的一侧与所述第二臂连接，另一侧与所述第一臂可调节间隙的连接，以使所述第一臂和所述第二臂环绕所述Y轴可转动的连接；所述第一臂沿所述Y轴可滑动嵌设所述第三臂；所述第三臂与所述摆动机构连接；所述第二臂与所述旋转机构连接。进一步，所述的上下钻杆设备，所述盖板具有用于形成所述间隙的凸台，所述盖板的另一侧通过第一校正件连接所述第一臂来调节所述间隙的大小。进一步，所述的上下钻杆设备，所述夹持机构包括夹持架、第一卡爪、第二卡爪和第四驱动件；所述第一卡爪和所述第二卡爪啮合连接并可转动的安装于所述夹持架上；所述第四驱动件安装于所述第一卡爪和所述第二卡爪的一侧以驱动所述第一卡爪和所述第二卡爪夹持所述钻杆；所述夹持架通过旋转法兰沿所述X轴可调位置的与所述旋转机构连接。进一步，所述的上下钻杆设备，所述旋转法兰安装有第一定位件，所述旋转机构上可调位置的安装有第二定位件，所述第一定位件和所述第二定位件可相抵触以进行机械定位。本专利技术的有益效果是：通过升降机构、摆动机构、旋转机构和夹持机构的设置，升降机构安装于钻塔，从而能够使钻杆与钻塔倾斜相同的角度，以使升降机构也就是钻杆所在空间的Z轴可调角度，从而能够适用于垂直井和斜井钻探，提高钻杆与井口及动力头的同轴度。旋转机构能够相对摆动机构沿Y轴可调位置，夹持机构能够相对旋转机构沿X轴可调位置；另外摆动机构能够带动钻杆环绕Z轴摆动，旋转机构能够带动钻杆环绕X轴旋转，从而实现钻杆的沿Z轴移动、环绕Z轴摆动和环绕X轴旋转，将钻杆放置在井口上方，并能够通过调整钻杆的角度实现钻杆与动力头同轴，从而进一步保证与井口同轴，提高同轴度，并且结构紧凑，节省安装空间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术整体结构示意图；图2是本专利技术升降机构结构示意图；图3是图2中A-A方向剖视结构示意图；图4是本专利技术摆动机构、第一调节组件和旋转机构安装结构示意图；图5是图4中B处放大结构示意图；图6是图4中C-C方向剖视结构示意图；图7是图4的立体结构示意图；图8是本专利技术夹持机构结构示意图；图9是图8中D-D方向剖视结构示意图；图10是图8侧视结构示意图；图11是本专利技术夹持架和旋转法兰立体分解结构示意图；图12是本专利技术旋转机构和夹持机构装配立体结构示意图；图13是本专利技术第一定位件结构示意图；图14是本专利技术第二定位件结构示意图。图中100-钻塔，A10-升降机构，B10-摆动机构，C10-旋转机构，D10-夹持机构，A1-第一架体，A2-移动架，A3-第一驱动件，A4-凸轮轴承，A5-齿条，A21-耳板，A22-移动台，B1-第二架体，B2-第二驱动件，C1-第三架体，C2-第三驱动件，C3-第二定位件，C31-第二定位端面，C32-安装孔，C11-定位孔，E1-第一臂，E2-盖板，E3-第二臂，E4-第三臂，E5-第一校正件，E6-支撑轴，E7-第二校正件，E21-凸台，E11-第一连接段，E12-第一调节段，E13-固定孔，E31-第二连接段，E32-第二调节段，E41-滑板，E42-卡板，D1-夹持架，D2-第一卡爪，D3-第二卡爪，D4-第四驱动件，D5-第一转轴，D6-第二转轴，D7-第一齿轮，D8-第二齿轮，D9-旋转法兰，D11-第一调节件，D12-第二调节件，D13-第一调节孔，D14-第二调节孔，D15-腕臂段，D16-连接段，D17-齿轮罩，D21-驱动段，D22-传动段，D23-抓取段，D24-夹持卡瓦，D25-卡瓦块，D26-第一卡壁，D27-第二卡壁，D51-第一键，D52-第一端盖，D53-第一轴承，D54-第二键，D55-第二轴承，D56-第二端盖，D91-第三调节孔，D92-第一定位件，D93-第一定位端面。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种上下钻杆设备，其特征在于，包括升降机构(A10)、摆动机构(B10)、旋转机构(C10)和夹持机构(D10)；所述升降机构(A10)安装于钻塔(100)上以随所述钻塔(100)同角度倾斜，并可带动所述钻杆沿所述钻塔(100)的轴向为Z轴移动；所述摆动机构(B10)与所述升降机构(A10)连接，以使所述钻杆绕所述摆动机构(B10)的轴向旋转；所述旋转机构(C10)与所述摆动机构(B10)沿Y轴可调位置的连接，并使所述钻杆绕所述旋转机构(C10)的轴向旋转；所述夹持机构(D10)与所述旋转机构(C10)沿X轴可调位置的连接，并夹持所述钻杆；所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种上下钻杆设备，其特征在于，包括升降机构(A10)、摆动机构(B10)、旋转机构(C10)和夹持机构(D10)；所述升降机构(A10)安装于钻塔(100)上以随所述钻塔(100)同角度倾斜，并可带动所述钻杆沿所述钻塔(100)的轴向为Z轴移动；所述摆动机构(B10)与所述升降机构(A10)连接，以使所述钻杆绕所述摆动机构(B10)的轴向旋转；所述旋转机构(C10)与所述摆动机构(B10)沿Y轴可调位置的连接，并使所述钻杆绕所述旋转机构(C10)的轴向旋转；所述夹持机构(D10)与所述旋转机构(C10)沿X轴可调位置的连接，并夹持所述钻杆；所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直。2.根据权利要求1所述的上下钻杆设备，其特征在于，所述升降机构(A10)包括第一架体(A1)、移动架(A2)和第一驱动件(A3)，所述移动架(A2)可移动的夹持所述第一架体(A1)，所述第一驱动件(A3)安装于所述移动架(A2)并与所述第一架体(A1)传动连接以带动所述移动架(A2)沿所述第一架体(A1)移动；所述第一架体(A1)安装于所述钻塔(100)。3.根据权利要求2所述的上下钻杆设备，其特征在于，所述移动架(A2)的两端对应与所述第一架体(A1)两端处的多个侧面均通过凸轮轴承(A4)滚动连接；所述第一驱动件(A3)采用低速液压马达。4.根据权利要求2所述的上下钻杆设备，其特征在于，所述第一驱动件(A3)的输出端与齿条(A5)啮合连接，所述齿条(A5)安装于所述第一架体(A1)并位于所述移动架(A2)内侧。5.根据权利要求1所述的上下钻杆设备，其特征在于，所述摆动机构(B10)包括第二架体(B1)和第二驱动件(B2)，所述第二驱动件(B2)安装于所述第二架体(B1)上；所述第二架体(B1)安装于所述升降机构(A10)上；所述旋转机构(C10)包括第三架体(C1)和第三驱动件(C2)，所述第三驱动件(C2)安装于所述第三架体(C1)上；所述第三架体(C1)沿所述Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟青，张满，刘雪松，陈小龙，刘宝林，胡远彪，周琴，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11