本发明专利技术提供了一种能够在内部存取电缆的钻铤装置及钻铤内电缆存取方法，用于解决无钻机自动钻探器内电缆的自动收放问题，从而实现无钻机钻探器的钻进和回退功能，其装置包括内筒、外筒、垂直升降机构、水平旋转机构及电缆导向机构，所述外筒和内筒同轴设置，电缆螺旋状缠绕在内筒外壁，垂直升降机构包括升降平台及升降传动机构，所述升降平台通过升降传动机构与外筒内壁连接，使升降平台能够在外筒内壁沿外筒轴向运动，水平旋转机构包括旋转平台及旋转传动机构，旋转平台设于升降平台上方，通过旋转传动机构与升降平台连接，能够在升降平台上方绕外筒中心轴回转，所述电缆导向机构设于旋转平台上，能够对电缆在内筒上的螺旋状缠绕和向外释放进行导向。
【技术实现步骤摘要】
能够在内部存取电缆的钻铤装置及钻铤内电缆存取方法
本专利技术涉及资源勘探工程
，具体为一种能够在内部存取电缆的钻铤装置及钻铤内电缆存取方法。
技术介绍
石油、天然气与煤等化石燃料依旧为当代世界主导能源，随着自然环境恶化、资源品质劣化、油气勘探目标复杂化、安全环保要求严格以及能源结构多元化，全球油气开发面临严峻挑战。传统勘探钻井需要使用陆地钻机或海上钻井平台，并配备钻杆、钻井液、套管和水泥等耗材；随着油气勘探开发逐步向深层超深层、深海、极地(北极)和非常规油气发展，勘探费用居高不下，勘探风险增大。特别是深海和极地(北极)环境十分恶劣，深海钻井需要现代化的大型浮式钻井平台或钻井船；但它们的造价极高，大幅度推高了深海钻探成本。如果不用海上钻井平台或钻井船，必将节省大量钻井成本，还能避开海洋环境对钻井作业的干扰。为此提出海底无人值守钻机的方案，目前的钻探最大深度为600m，远远不能满足深海、深层钻探需求。相比于海底钻机而言，无钻机钻探技术不仅可以应用于深海钻探，也是未来油气煤等资源钻探的前沿技术。仿生型的无钻机自动钻探器，采用电缆供电，利用自重钻进，设计钻深能力超过3000米，不需要钻井平台和钻井耗材，钻探过程中能实时测量工程参数和地层参数，能实时监视重要部位和远程操作，钻达目的层后留在井底对储层进行长期监测，能够显著降低勘探成本和勘探风险；但钻速慢，充满岩屑的井筒不能用于开发，无法进行泥浆录井和取心，无法中途维护或更换；没有退回机构，也不能钻多分支井或者绕障，更谈不上回收。产生这些缺陷的原因之一是无钻机钻探器内部没有电缆收放机构，无法实现电缆的存取。
技术实现思路
本专利技术提供一种钻铤装置和钻铤内电缆存取方法，用于解决无钻机自动钻探器内电缆的自动收放问题，从而实现无钻机钻探器的钻进和回退功能。本专利技术提供的一种钻铤内电缆存取方法的技术方案在于：在钻铤外筒内设置垂直升降机构和水平旋转机构，均套设在内筒外，所述垂直升降机构与钻铤外筒内壁连接，能够沿外筒内壁轴向移动，垂直升降机构上设置水平旋转机构；启动垂直升降机构和水平旋转机构工作，使电缆跟随水平旋转机构旋转，水平旋转机构随垂直升降机构升降，即可实现电缆在内筒外壁呈螺旋状缠绕或向外释放。作为上述方案的优选，所述垂直升降机构通过齿轮齿条实现垂直升降，通过驱动电机对垂直升降机构的齿轮进行驱动；所述水平旋转机构通过齿轮组实现回转，通过驱动电机对水平旋转机构的齿轮进行驱动。本专利技术提供的一种能够在内部存取电缆的钻铤装置的技术方案在于：包括内筒、外筒、垂直升降机构、水平旋转机构及电缆导向机构，所述外筒和内筒同轴设置，电缆螺旋状缠绕在内筒外壁，垂直升降机构包括升降平台及升降传动机构，所述升降平台通过升降传动机构与外筒内壁连接，使升降平台能够在外筒内壁沿外筒轴向运动，水平旋转机构包括旋转平台及旋转传动机构，旋转平台设于升降平台上方，通过旋转传动机构与升降平台连接，能够在升降平台上方绕外筒中心轴回转，所述电缆导向机构设于旋转平台上，能够对电缆在内筒上的螺旋状缠绕进行导向。作为上述方案的优选，所述升降平台为环形结构，套设在内筒外部，升降传动机构包括齿条、传动齿轮及驱动电机，所述齿条沿外筒轴向固定在外筒内壁，传动齿轮与驱动电机输出轴连接，并与对应齿条啮合，所述驱动电机设于升降平台下方，与升降平台固定连接。作为上述方案的优选，所述旋转平台为环形结构，套设在内筒外部，旋转平台外圆为齿轮结构，旋转传动机构包括驱动电机及传动齿轮，所述驱动电机固定在升降平台上表面，传动齿轮与驱动电机输出轴连接，所述传动齿轮与旋转平台外圆的齿轮结构啮合。作为上述方案的优选，所述旋转平台与升降平台之间设有滚动轴承和滑环，旋转平台上表面设有张力计，所述升降平台上表面和下表面内孔边沿分别固定有环状的上滑轨和下滑轨，所述上滑轨外圆面与滚动轴承内圆面贴合，所述旋转平台下表面固定有滑轨限位环，所述滑轨限位环侧面与上滑轨内孔内壁及升降平台内孔内壁贴合，下端向滑轨限位环外侧弯折，所述下滑轨位于弯折部内。作为上述方案的优选，所述升降传动机构、旋转传动机构、张力计及电缆导向机构均有四组，在外筒内沿圆周方向均匀分布，所述电缆导向机构包括一导引环，固定在旋转平台上表面，导引环位于旋转平台上靠近内孔一侧，张力计位于旋转平台上靠近外圆一侧。作为上述方案的优选，所述旋转平台外圆与外筒内壁之间设有用于对旋转平台外圆进行支撑的滚轮。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)通过电缆存取实现长距离的钻进和回退往复工作。2)采用多组升降传动机构和旋转传动机构形成冗余机构，实现交替控制，延长机构工作寿命，便于现场维修。3)采用垂直上下和水平旋转方式，实现全存储空间的电缆卷存和取出。4)采用滑轨与滑轨限位环配合，保证旋转平台与升降平台的同轴。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图2为图1中滑轨限位环的结构示意图。图3为本专利技术中垂直升降机构的结构示意图。图4为本专利技术中水平旋转机构的结构示意图。具体实施方式以下结合附图详细描述本专利技术的实施例。如图1所示，本实施例的结构包括内筒1、外筒2、垂直升降机构、水平旋转机构及电缆导向机构，所述外筒2和内筒1同轴设置，电缆螺旋状缠绕在内筒1外壁，垂直升降机构包括升降平台4及升降传动机构，所述升降平台4通过升降传动机构与外筒2内壁连接，使升降平台4能够在外筒2内壁沿外筒2轴向运动，水平旋转机构包括旋转平台5及旋转传动机构，旋转平台5设于升降平台4上方，通过旋转传动机构与升降平台4连接，能够在升降平台4上方绕外筒2中心轴回转，所述电缆导向机构设于旋转平台5上，能够对电缆在内筒1上的螺旋状缠绕进行导向。在本实施例中，所述升降平台4为环形结构，套设在内筒1外部，升降传动机构包括齿条7、传动齿轮及驱动电机8，所述齿条7沿外筒2轴向固定在外筒2内壁，传动齿轮与驱动电机8输出轴连接，并与对应齿条7啮合，所述驱动电机设于升降平台4下方，与升降平台4固定连接。在本实施例中，所述旋转平台5为环形结构，套设在内筒1外部，旋转平台5外圆为齿轮结构11，旋转传动机构包括驱动电机10及传动齿轮，所述驱动电机固定在升降平台4上表面，传动齿轮与驱动电机10的输出轴连接，所述传动齿轮与旋转平台5外圆的齿轮结构11啮合。在本实施例中，所述旋转平台5与升降平台4之间设有滚动轴承16和滑环15，旋转平台5上表面设有张力计17，所述升降平台4上表面和下表面内孔边沿分别固定有环状的上滑轨12和下滑轨13，所述上滑轨12外圆面与滚动轴承16内圆面贴合，所述旋转平台5下表面固定有滑轨限位环14，所述滑轨限位环14侧面与上滑轨12内孔内壁及升降平台4内孔内壁贴合，下端向滑轨限位环14外侧弯折，所述下滑轨13位于弯折部内。在本实施例中，所述升降传动机构、旋转传动机构、张力计及电缆导向机构均有四组，在外筒2内沿圆周方向均匀分布，所述电缆导向机构包括一导引环，固定在旋转平台5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种能够在内部存取电缆的钻铤装置，其特征在于：包括内筒、外筒、垂直升降机构、水平旋转机构及电缆导向机构，所述外筒和内筒同轴设置，电缆螺旋状缠绕在内筒外壁，垂直升降机构包括升降平台及升降传动机构，所述升降平台通过升降传动机构与外筒内壁连接，使升降平台能够在外筒内壁沿外筒轴向运动，水平旋转机构包括旋转平台及旋转传动机构，旋转平台设于升降平台上方，通过旋转传动机构与升降平台连接，能够在升降平台上方绕外筒中心轴回转，所述电缆导向机构设于旋转平台上，能够对电缆在内筒上的螺旋状缠绕和向外释放进行导向。/n
【技术特征摘要】
1.一种能够在内部存取电缆的钻铤装置，其特征在于：包括内筒、外筒、垂直升降机构、水平旋转机构及电缆导向机构，所述外筒和内筒同轴设置，电缆螺旋状缠绕在内筒外壁，垂直升降机构包括升降平台及升降传动机构，所述升降平台通过升降传动机构与外筒内壁连接，使升降平台能够在外筒内壁沿外筒轴向运动，水平旋转机构包括旋转平台及旋转传动机构，旋转平台设于升降平台上方，通过旋转传动机构与升降平台连接，能够在升降平台上方绕外筒中心轴回转，所述电缆导向机构设于旋转平台上，能够对电缆在内筒上的螺旋状缠绕和向外释放进行导向。
2.根据权利要求1所述的钻铤装置，其特征在于：所述升降平台为环形结构，套设在内筒外部，升降传动机构包括齿条、传动齿轮及驱动电机，所述齿条沿外筒轴向固定在外筒内壁，传动齿轮与驱动电机输出轴连接，并与对应齿条啮合，所述驱动电机设于升降平台下方，与升降平台固定连接。
3.根据权利要求2所述的钻铤装置，其特征在于：所述旋转平台为环形结构，套设在内筒外部，旋转平台外圆为齿轮结构，旋转传动机构包括驱动电机及传动齿轮，所述驱动电机固定在升降平台上表面，传动齿轮与驱动电机输出轴连接，所述传动齿轮与旋转平台外圆的齿轮结构啮合。
4.根据权利要求3所述的钻铤装置，其特征在于：所述旋转平台与升降平台之间设有滚动轴承和滑环，旋转平台上表面设有张力计，所述升降平台上表面和下表面内孔边沿分别固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：程为彬，宋红伟，张宫，张明菊，陈永军，王炜，胡少兵，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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