一种用于科学钻探的动力猫道的制作方法

本发明涉及一种陆地科学钻探装备的钻杆输送装置，用于自动输送钻具上下钻井平台，特别是适用于超深井科学钻探装备领域。

背景技术：

随着陆地钻探技术的发展，科学钻探越来越被人们重视。科学钻探因钻探深度大，采样频繁等特点，其装备与常规陆地钻探装备有所不同。设计合理的猫道装置，使钻具能够安全高效的上下钻井平台，影响着整个钻探进程。

目前，国内外关于猫道的结构主要有固定式、机械手臂式和举升式。其中固定式猫道如c16型动力猫道，它的坡道和猫道都是固定的，虽然结构简单、安装方便，但是坡道较短，适合钻井平台较低的小型钻机，难以满足科学钻探的需求。机械手臂式猫道如ktb翻转式机械手、varco机械手臂，虽然自动化程度高、动作灵活，但制造成本高、维修不易、安装和拆卸不便，不适合科学钻探领域。举升式猫道如varco自动猫道、powercat自动猫道系统、四川宏华钻具移送装置、中国专利“深井钻机全液压自动钻具输送装置”，通过坡道固定，猫道起升来完成送钻，这种方式自动化程度较高，且基本能实现自动送钻，但由于科学钻探钻井平台高、上下钻具频繁，举升式猫道高空作业时控制难度大、稳定性较差，效率较低。因此，用于科学钻探的动力猫道需具备送钻高度大、结构简单、稳定性及效率较高等特点。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种用于科学钻探的动力猫道，以实现钻具上下钻井平台。本发明在举升式动力猫道的基础上，通过调整猫道结构和送钻方式，使其满足实施超深井钻探时的钻井平台高、上下钻具频繁的要求。通过本发明可显著的简化上下钻过程，降低送钻高度，从而达到易于控制、安全高效的目的。

本发明包括轨道底座、平台、滚动轮胎、v型槽、出槽机构、钻具推板、辅助支撑机构、竖直轨道、固定架、链传动机构、固定v型槽和防坠落机构；

所述轨道底座固定在水平地面上，底座上的轨道呈凸字状，可使平台下方的滚动轮胎沿着轨道自由滚动。

所述平台下方装有四个滚动轮胎，当平台在地面时，四个滚动轮胎均与轨道啮合，使平台承重均匀。平台前端装有链传动机构，当链传动机构动作时，平台前端将被提升，并沿着竖直轨道上下运动，平台前端的两个轮胎随着平台一起悬空，平台后端的两个轮胎在轨道底座上自由滚动以配合提升动作。

所述v型槽分为主槽和副槽。主槽与平台固定连接，副槽位于主槽前端，且可以伸出。当平台前端被提升到指定高度时，副槽伸出至与固定v型槽接触时停止，从而完成两v型槽的对接，便于输送钻具。

所述出槽机构分为顶出块和滚轮。顶出块通过液压缸与平台连接，滚轮安装在顶出块的v型平面上。送钻时，液压缸动作，出槽机构将钻杆从v型槽内顶出，钻具推板推动钻杆使其在出槽机构的滚轮上滚动，可以有效的减轻钻杆的磨损，改善平台在空中的受力。

所述辅助支撑机构分为辅助支撑杆和辅助支撑平台。辅助支撑杆位于平台前端，辅助支撑台位于竖直轨道顶部，均由液压缸驱动。当平台前端被提升至指定高度时，辅助支撑杆从平台前端两侧伸出，辅助支撑台向上伸出，使得辅助支撑杆搭载在辅助支撑台上。这样可避免上下钻杆时由链传动机构来承受平台的自重及工作冲击，有效的保护了传动部件。

所述固定v型槽一端与钻井平台面铰接，一端与竖直轨道顶端的顶板铰接，调整使其与水平地面呈37°夹角，利于输送钻具。

本发明的有益效果：

1.本发明将v型槽分为两部分，一部分固定在平台上，一部分固定在钻井平台和竖直轨道之间，因此有效降低了平台运动的高度。

2.本发明较一般举升式动力猫道和机械手臂式结构更为简单，能很好的满足科学钻探的设备需求，拆装方便，易于运输，成本较低。

3.本发明采用链传动和滚动轮胎协调动作，减少了平台和钻杆在空中作业的时间，传动简单、易于控制。

4.本发明在上下钻杆时，采用辅助支撑机构，明显提高了设备稳定性和可靠性，从而提高了上下钻杆效率。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的v型槽示意图。

图3为本发明的出槽机构示意图。

图4为本发明的竖直轨道示意图。

图5为本发明的轨道底座示意图。

图6为本发明的滚动轮胎传动示意图。

图7为本发明的链轮结构示意图。

图8为本发明的链轮-链条传动示意图。

图9为本发明的竖直轨道-连接块示意图。

图10为本发明的固定v型槽示意图。

图11、图12为本发明的辅助支撑机构示意图。

图13为本发明工作前整体位置示意图。

图14为本发明送钻时位置示意图。

具体实施方式

如图1至图12所示，本发明是由轨道底座1、平台2、滚动轮胎3、v型槽4、出槽机构5、钻具推板6、辅助支撑机构7、竖直轨道8、固定架9、链传动机构10、固定v型槽11、防坠落机构12组成。

所述轨道底座1固定在水平地面上，并与钻井平台13保持一定的水平距离，轨道底座1上的轨道即是滚动轮胎3的轨道。

所述平台2下端通过螺栓与轴座302连接，轮胎轴301穿过轴座302内轴承与轮胎3连接，使得轮胎3可以在轨道底座1上自由滚动。

所述平台2前端通过螺栓与连接板1011连接，链轮安装板1012通过销轴1013与连接板铰接，链轮连接块安装板1016通过螺栓与链轮安装板1012连接，电机1017通过螺栓固定在链轮连接块安装板1016上，电机输出轴1019穿过链轮安装板1012孔及其轴承与传动链轮1015连接，从而带动传动链轮1015的转动。张紧链轮轴1010通过链轮安装板1012孔及其轴承与张紧链轮1014连接。连接块1016两头在竖直轨道8凹槽轨道内滑动。

所述辅助支撑杆71与液压缸712活塞杆连接，液压缸712通过螺栓固定在平台2前端的凹槽内，辅助支撑平台72与液压缸721活塞杆连接，液压缸721通过螺栓固定在竖直轨道顶端的凹槽内。当平台2前端被提升至指定高度时，辅助支撑杆71从平台前端内部伸出，辅助支撑平台72伸出，使得辅助支撑杆搭在辅助支撑平台上，承担平台2工作时的作用力，改善链传动机构10的受力。

所述固定v型槽11上端与钻井平台13铰接，下端与顶板904铰接，与水平地面呈37°夹角；由链传动机构10提升平台2至竖直轨道8一定位置，并与水平面呈37°夹角时，副槽402伸出，与固定v型槽11接触时停止。

本发明的上钻杆过程：如图13和图14所示；

平台2水平，将钻杆通过机械方式运送至平台2上的v型槽4内，位于平台2上的防坠落机构12通过液压缸伸出，防止工作过程中钻杆从v型槽内滑落。平台2前端电机1017工作，带动链传动机构10运动，连接块1016两头在竖直轨道8凹槽内滑动，使得平台2前端沿着竖直轨道8向上运动，平台2前端的滚动轮胎3随着平台2一起悬空，平台2后端的滚动轮胎3在轨道底座1上沿着轨道滚动，以配合链传动机构10的提升动作。当平台2前端被提升到指定高度，即与水平地面呈37°夹角时，电机1017停止工作，平台2提升运动结束。平台2前端的辅助支撑杆71在液压缸的带动下，从平台两侧伸出，竖直轨道8顶端的辅助支撑台72在液压缸的带动下，向上伸出，利用光电传感器检测，当辅助支撑杆与辅助支撑台相接触时，辅助支撑台停止上升。副槽402通过液压缸作用，从主槽401前端伸出，利用光电传感器检测副槽402前端与固定v型槽11下端的距离，当两者接触时，副槽402停止伸出。位于固定v型槽11两侧的防坠落机构12通过液压缸伸出。出槽机构5在液压缸的作用下将钻杆顶出，钻具推板6沿着v型槽4动作，推动钻杆向上送钻，钻杆从v型槽4进入固定v型槽11，并伸出钻井平台13一段距离。液压顶驱抓取钻杆，完成送钻。

本发明的甩杆过程：

甩杆过程大体与上钻杆过程相反，具体为液压顶驱抓取钻杆并移送至固定v型槽11上，钻杆沿着固定v型槽11的坡道向下滑动至v型槽4，并与钻具推板6接触，在钻具推板6的带动下，钻杆沿v型槽4缓慢滑至地面，完成甩杆。