[发明专利]钻机和钻孔方法

说明书

本申请作为PCT国际专利申请在2011年1月14日提出申请，其中除了仅指定对于美国申请人为美国公民Louis C.Hartke、David J.Hackman、Daniel L.Gustafson、Chad A.Bartels、Orin L.Miller和John W.Philbrook之外，该国际专利申请对于除了美国之外的所有指定国家申请人都是美国国有企业的Vermeer Manufacturing Company，并且该申请主张2010年1月15日提出申请的美国临时专利申请第61/295,535号的优先权，该美国临时专利申请在此全文并入供参考。

技术领域

本发明涉及用于地下钻孔的钻机和方法。

背景技术

已知被构造成以相对较低的角度(例如，相对于地面在十度至三十度之间)钻入地面的水平定向钻机。另外，还已知被构造成相对于地面垂直钻孔的机器。

发明内容

本发明的一个方面涉及能够相对于地面以宽范围角度钻入到地面中的机器。本发明的其它方面涉及：用于确保钻柱的钻杆被牢固地螺纹连接在一起的控制系统；可以用于改变转速以优化钻孔效率的控制系统；在钻孔操作期间稳定机器的稳定组件；钻孔角度调节组件，所述钻孔角度调节组件以各种角度定向钻杆驱动组件，所述角度包括通常在传统的水平钻孔中使用的角度以及通常在地热钻孔中使用的角度；用于将钻杆盒中的钻杆朝向钻杆排出部偏压的压组件(hold down assembly)；钳夹组件(vise assemblyl)，所述钳夹组件被构造成移动以与钻柱对齐和不与钻柱对齐；和具有指状部(fingure)的装载臂，所述指状部牢固地夹紧钻杆。本发明的这些及其它方面可以单独使用或相互组合使用。

附图说明

图1是沿运输方向显示的根据本发明的地面钻机的侧视图；

图2是沿水平钻孔方向显示的图1的地面钻机的侧视图；

图3是沿地热钻孔方向显示的图1的地面钻机的侧视图；

图4是沿运输方向显示的图1的地面钻机的立体图；

图5是沿水平钻孔方向显示的地面钻机的立体图；

图6是沿地热钻孔方向显示的地面钻机的立体图；

图7是在为了清楚起见移除结构的情况下在运输方向上的图1的地面钻机的提升连杆装置的部分剖视图；

图8是在水平钻孔方向上的图7的提升连杆装置的部分剖视图；

图9是在地热钻孔方向上的图5的提升连杆装置的部分剖视图；

图10是图1的地面钻机的钻机稳定组件的立体图；

图11是图10的钻机稳定组件的前视图；

图12是图10的连接到钻机的下向钻孔(down hole)端的钻机稳定组件的侧视图；

图13是在第一方向上的图1的地面钻机的钻杆驱动组件、钳夹组件和钻杆装载组件的多个部分的立体图；

图14是在第二方向上的图13的钻杆驱动组件、钳夹组件和钻杆装载组件的多个部分的立体图；图15是在第三方向上的图13的钻杆驱动组件、钳夹组件和钻杆装载组件的多个部分的立体图；

图16是在第一方向上的图13的钳夹组件的第一立体图；

图17是在第一方向上的图13的钳夹组件的第二立体图；

图18是在第二方向上的图13的钳夹组件的立体图；

图19是图13的钻杆装载组件的装载臂的第一侧视立体图，显示了指状部处于关闭位置；

图20是图13的钻杆装载组件的装载臂的第一侧视立体图，显示了指状部处于打开位置；

图21是在指状部处于关闭位置的情况下图13的钻杆装载组件的装载臂的第二侧视立体图；

图22是图19的装载臂的剖视图；

图23是图1的地面钻机的钻杆盒、装载臂和压组件的立体图；

图24是图23的钻杆盒和压组件的剖视图；

图25是钳夹装置锁定及释放控制系统的部件的示意图；

图26是钳夹装置控制系统的流程图；

图27是钻杆转速控制系统的示意图；

图28是显示可用于实施这里描述的各种方法和系统的电子计算装置的示例性物理部件的方框图；

图29是图23的钻杆盒的剖视图；

图30是图23的压组件的第一可选实施例的剖视图；

图31是图23的压组件的第二可选实施例处于第一位置的剖视图；