一种海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置的制作方法

本发明涉及一种海底钻机，尤其是一种海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，属于钻井设备技术领域。

背景技术：

在钻井技术领域，岩心取心技术有提钻取心和绳索取心两种方案，其中提钻取心方案的结构相对简单、可靠性好、便于实现自动控制，因此在海底钻机中应用较广泛；当钻孔深度较深时，绳索取心方案可减少辅助作业时间，且作业效率高，同时对孔壁的护壁作用较好,岩心质量较好，但是绳索取心方案的结构复杂、设计难度大、可靠性差，尤其是针对海底岩心取样钻进作业，由于难以实现动力头与绳索取心系统切换及岩心管与打捞器脱卡动作的自动化操作，从而制约了绳索取心技术在海底深孔钻机上的应用。

技术实现要素：

本发明提供一种海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，旨在通过动力头与绳索取心系统的自动切换、岩心管与打捞器脱卡动作的自动化操作，实现将绳索取心技术应用在海底深孔钻机上，达到减少辅助作业时间、提高工作效率和岩心质量的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，包括动力头、绳索取心系统、滑移架和滑移油缸；所述滑移架固定在钻机桅杆上，在滑移架上设有水平布置的滑轨；所述动力头安装在滑轨上，动力头还通过连接板与绳索取心系统形成一体式结构；所述滑移油缸固定安装在滑移架上，其伸缩臂末端与动力头连接，在滑移油缸驱动下，动力头沿滑轨水平移动，实现动力头与绳索取心系统在井口位置处的切换。

上述海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，所述绳索取心系统包括支撑架、卷扬器、打捞器、脱卡管和脱卡夹持器；所述支撑架通过连接板与动力头连接，在支撑架上端安装卷扬器；所述卷扬器通过绳索连接打捞器；所述脱卡管通过脱卡夹持器固定；所述脱卡夹持器安装在支撑架上；所述打捞器下端设有打捞钩，取心作业时，打捞钩捕获岩心管上端的捞矛头，通过打捞钩将岩心管提升至井口位置，再通过打捞钩与脱卡管配合完成岩心管与打捞器脱卡动作。

上述海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，所述脱卡管的内壁下端设有圆锥面；所述打捞钩包括左右对称的两部分，左右两部分通过中间部位设置的销轴铰接形成打捞钩上部开口和下部开口，所述下部开口处设置与岩心管捞矛头配合的挂钩，所述上部开口处设有压缩弹簧，并在上部开口外侧设置楔形配合面，所述楔形配合面与脱卡管内壁下端圆锥面相匹配。

上述海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，所述滑移架上水平布置的滑轨不少于两组。

本发明在采用上述技术方案后，具有如下技术进步效果：

本发明通过连接板将动力头和绳索取心系统固定为一体，可由滑移油缸驱动动力头沿水平滑轨左右移动，带动绳索取心系统同步左右移动，由此实现动力头与绳索取心系统在井口位置处的切换；本发明打捞钩上部开口处楔形配合面与脱卡管的内壁下端圆锥面配合形成自动脱卡机构，在绳索取心作业过程中，当打捞钩的楔形配合面被提升至脱卡管内壁下端圆锥面位置时，在圆锥面的挤压作用下，克服打捞钩上部开口处压缩弹簧的弹力作用，使打捞钩上部开口收缩，下部开口扩张，挂钩将岩心管捞矛头释放，完成岩心管与打捞器脱卡动作。由此可见，本发明实现了动力头与绳索取心系统的自动切换、岩心管与打捞器脱卡动作的自动化操作，从而可将绳索取心技术应用在海底深孔钻机上，达到了减少辅助作业时间、提高工作效率和岩心质量的目的。

附图说明

图1是本发明所述海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是动力头与绳索取心系统切换过程示意图；

图4是脱卡管结构示意图；

图5是打捞钩结构示意图；

图6、图7、图9是绳索取心作业时岩心管与打捞器脱卡过程示意图；

图8是图7中i处结构放大图；

图10是图9中ii处结构放大图。

图中各标号表示为：

1、卷扬器，2、打捞器，3、脱卡管夹持器，4、脱卡管，4-1、圆锥面，5、打捞钩，5-1、压缩弹簧，5-2、销轴，5-3、楔形配合面，5-4、挂钩，6、动力头，7、滑移油缸，8、滑移架，8-1、滑轨，9、连接板，10、支撑架，11、钻机桅杆，12、岩心管，12-1捞矛头。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

参看图1、图2，本发明提供一种海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，它包括动力头6、绳索取心系统、滑移架8和滑移油缸7；所述滑移架8固定在钻机桅杆11上，在滑移架8上设置至少两组水平布置的滑轨8-1；所述动力头6安装在滑轨8-1上，动力头6还通过连接板9与绳索取心系统形成一体式结构；所述绳索取心系统包括支撑架10、卷扬器1、打捞器2、脱卡管4和脱卡夹持器3，所述支撑架10通过连接板9与动力头6连接，在支撑架10上端安装卷扬器1，所述卷扬器1通过绳索连接打捞器2，所述脱卡管4通过脱卡夹持器3固定，所述脱卡夹持器3安装在支撑架10上，所述打捞器2下端设有打捞钩5；所述滑移油缸7固定安装在滑移架8上，其伸缩臂末端与动力头6连接。

参看图2、图3，本发明所述的海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，在滑移油缸7驱动下，动力头6可沿滑轨水平8-1左右移动，实现动力头6与绳索取心系统在井口位置处的切换。

参看图4、图5、图6，在本发明所述的海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置中，所述脱卡管4的内壁下端设有圆锥面4-1；所述打捞钩5包括左右对称的两部分，左右两部分通过中间部位设置的销轴5-2铰接形成打捞钩上部开口和下部开口，所述下部开口处设置与岩心管12的捞矛头12-1配合的挂钩5-4，所述上部开口处设有压缩弹簧5-1，并在上部开口外侧设置楔形配合面5-3，所述楔形配合面5-3与脱卡管内壁下端圆锥面4-1相匹配。

参看图6至图10，本发明所述的海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，在绳索取心作业时，卷扬器1通过绳索将打捞器2下放至井底，打捞器2下端打捞钩5捕获岩心管12上端的捞矛头12-1后，卷扬器1通过绳索向上提升打捞器2，当打捞钩5将岩心管12提升至井口位置时，打捞钩5的楔形配合面5-3与脱卡管4内壁下端圆锥面4-1接触，在圆锥面4-1的挤压作用下，克服打捞钩5上部开口处压缩弹簧5-1的弹力作用，使打捞钩5上部开口收缩，下部开口扩张，挂钩5-4将岩心管12的捞矛头12-1释放，完成岩心管与打捞器脱卡动作。

技术特征：

技术总结
一种海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置，属于钻井设备技术领域。所述海底钻机动力头与绳索取心系统切换装置包括动力头、绳索取心系统、滑移架和滑移油缸；所述滑移架固定在钻机桅杆上，在滑移架上设有水平布置的滑轨；所述动力头安装在滑轨上，动力头还通过连接板与绳索取心系统形成一体式结构；所述滑移油缸固定安装在滑移架上，其伸缩臂末端与动力头连接，在滑移油缸驱动下，动力头沿滑轨水平移动，实现动力头与绳索取心系统在井口位置处的切换。本发明实现了动力头与绳索取心系统的自动切换、岩心管与打捞器脱卡动作的自动化操作，从而可将绳索取心技术应用在海底深孔钻机上，达到了减少辅助作业时间、提高工作效率和岩心质量的目的。

技术研发人员：和国磊;冯起赠;宋志彬;刘家誉;许本冲;刘晓林;朱芝同;马汉臣;秦如雷;杜垚森;王嘉瑞
受保护的技术使用者：中国地质科学院勘探技术研究所
技术研发日：2017.07.28
技术公布日：2017.10.20