一种用于科学钻探的动力猫道的制作方法

本实用新型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：

本实用新型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。本实用新型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。通过本实用新型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。

本实用新型包括轨道底座、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；平台前端与链传动机构相连以实现它沿竖直轨道上下运动，平台下端装有滚动轮胎以实现它沿轨道底座的轨道上自由滚动；所述平台前端是指靠近竖直轨道的一侧，下端是指靠近轨道底座的一侧；v型槽由主槽和副槽组成，其中主槽固定安装在平台上，副槽位于主槽前端，可伸缩；出槽机构由顶出块和滚轮组成，顶出块通过液压缸与平台连接，滚轮安装在顶出块内部，且高出顶出块v字型表面；钻具推板位于平台上，可沿着v型槽往复运动；竖直轨道通过固定架与钻井现场的地面连接，固定架由侧固定架、后固定架、横向固定架、顶板组成；固定v型槽与水平地面呈°夹角；防坠落机构分别通过液压缸连接在平台和固定v型槽两侧；以上结构均可拆卸。

所述的轨道底座的轨道呈凸字型，并与呈凹字型的滚动轮胎啮合，实现自由滚动；滚动轮胎通过轮胎轴通过轴座以轴承支撑，轴座与平台螺栓连接；所述滚动轮胎共有两对，分别位于平台前端和后端。

所述的链传动机构由链轮机构和链条机构组成；

所述链轮机构由连接板、链轮安装板、张紧链轮、传动链轮、连接块、电机、电机输出连接轴组成；所述张紧链轮共四个分两侧对称布置，所述传动链轮共两个分两侧对称布置，所述电机为双输出轴；所述连接板与平台螺栓连接；链轮安装板与连接板通过销轴形成铰接，内嵌铰接轴承；张紧链轮与链轮安装板通过张紧链轮轴连接；两个传动链轮分别安装在电机输出连接轴两端，电机输出连接轴通过链轮安装板以轴承支撑；电机通过紧固螺栓固定在连接块上；连接块两头在竖直轨道凹槽内滑动；

所述链条机构上下两端分别与竖直轨道固定，并有张紧机构进行张紧，链条机构通过张紧链轮与传动链轮的配合使用，形成链轮-链条“爬绳式”传动。

所述的辅助支撑机构由辅助支撑杆和辅助支撑台组成；

所述辅助支撑杆由平台支撑杆和第一液压缸组成，第一液压缸通过螺栓固定在平台凹槽内，平台支撑杆与第一液压缸活塞杆刚性连接，实现伸缩；

所述辅助支撑台由第二液压缸和承压台组成，第二液压缸通过螺栓固定在竖直轨道凹槽内，承压台与第二液压缸活塞杆刚性连接，实现伸缩。

所述的固定v型槽上端与钻井平台铰接，下端与顶板铰接，并与水平地面呈37°夹角；当链传动机构提升平台至竖直轨道高度，使其与水平面呈37°夹角时，停止提升；副槽伸出，利用光电传感器检测，当副槽与固定v型槽下端接触时停止伸出。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型将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.本实用新型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.本实用新型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.本实用新型在上下钻杆时，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为本实用新型的立体示意图。

图2为本实用新型的v型槽示意图。

图3为本实用新型的出槽机构示意图。

图4为本实用新型的竖直轨道示意图。

图5为本实用新型的轨道底座示意图。

图6为本实用新型的滚动轮胎传动示意图。

图7为本实用新型的链轮结构示意图。

图8为本实用新型的链轮-链条传动示意图。

图9为本实用新型的竖直轨道-连接块示意图。

图10为本实用新型的固定v型槽示意图。

图11、图12为本实用新型的辅助支撑机构示意图。

图13为本实用新型工作前整体位置示意图。

图14为本实用新型送钻时位置示意图。

具体实施方式

如图1至图12所示，本实用新型包括轨道底座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和防坠落机构12；平台2前端与链传动机构10相连以实现它沿竖直轨道8上下运动，平台2下端装有滚动轮胎3以实现它沿轨道底座1的轨道上自由滚动；所述平台2前端是指靠近竖直轨道8的一侧，下端是指靠近轨道底座1的一侧；v型槽4由主槽401和副槽402组成，其中主槽401固定安装在平台2上，副槽402位于主槽401前端，可伸缩；出槽机构5由顶出块501和滚轮502组成，顶出块501通过液压缸与平台2连接，滚轮502安装在顶出块内部，且高出顶出块v字型表面；钻具推板6位于平台2上，可沿着v型槽4往复运动；竖直轨道8通过固定架9与钻井现场的地面连接，固定架9由侧固定架901、后固定架902、横向固定架903、顶板904组成；固定v型槽11与水平地面呈37°夹角；防坠落机构12分别通过液压缸连接在平台2和固定v型槽11两侧；以上结构均可拆卸。

所述的轨道底座1的轨道呈凸字型，并与呈凹字型的滚动轮胎3啮合，实现自由滚动；滚动轮胎3通过轮胎轴301通过轴座302以轴承支撑，轴座302与平台2螺栓连接；所述滚动轮胎3共有两对，分别位于平台2前端和后端。

所述的链传动机构10由链轮机构101和链条机构102组成；

所述链轮机构101由连接板1011、链轮安装板1012、张紧链轮1014、传动链轮1015、连接块1016、电机1017、电机输出连接轴1019组成；所述张紧链轮1014共四个分两侧对称布置，所述传动链轮1015共两个分两侧对称布置，所述电机1017为双输出轴；所述连接板1011与平台2螺栓连接；链轮安装板1012与连接板1011通过销轴1013形成铰接，内嵌铰接轴承；张紧链轮1014与链轮安装板1012通过张紧链轮轴1010连接；两个传动链轮1015分别安装在电机输出连接轴1019两端，电机输出连接轴1019通过链轮安装板1012以轴承支撑；电机1017通过紧固螺栓1018固定在连接块1016上；连接块1016两头在竖直轨道8凹槽内滑动；

所述链条机构102上下两端分别与竖直轨道固定，并有张紧机构进行张紧，链条机构102通过张紧链轮1014与传动链轮1015的配合使用，形成链轮-链条“爬绳式”传动。

所述的辅助支撑机构7由辅助支撑杆71和辅助支撑台72组成；

所述辅助支撑杆71由平台支撑杆711和第一液压缸712组成，第一液压缸712通过螺栓固定在平台2凹槽内，平台支撑杆711与第一液压缸712活塞杆刚性连接，实现伸缩；

所述辅助支撑台72由第二液压缸721和承压台722组成，第二液压缸721通过螺栓固定在竖直轨道8凹槽内，承压台722与第二液压缸721活塞杆刚性连接，实现伸缩。

所述的固定v型槽11上端与钻井平台13铰接，下端与顶板904铰接，并与水平地面呈37°夹角；当链传动机构10提升平台2至竖直轨道8高度，使其与水平面呈37°夹角时，停止提升；副槽402伸出，利用光电传感器检测，当副槽402与固定v型槽11下端接触时停止伸出。

本实用新型的上钻杆过程：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。

本实用新型的甩杆过程：

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。