[发明专利]新型深海自动接杆保压取样钻机及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋勘探机械设备技术领域，涉及一种新型深海自动接杆保压取样钻机。

背景技术

海底拥有大量矿藏资源，海洋资源的开发，特别是深海底赋存的各种矿产资源开发是一个新开发的技术领域。目前深海钻机或取芯器一般都不能实现在与深海原位基本相同的压力和温度条件下对所取岩芯进行保存,当岩芯取回实验室后,其吸附的生物和化学成分发生了变化,故对这种岩芯所做的一些生化试验和测试数据将是不精确的。专利200920064592.8公开了一种海底自动接杆钻机用旋转式钻管存储机构。该机构将钻管存储于分度圆盘存储架内，通过分度圆盘的定角度旋转来实现钻管的取用与回收。该机构结构复杂，且对操作性要求较高，同时受分度圆盘尺寸限制，其存储钻管的数量有限，不利于较深孔工况下的钻进。专利200310107888.0公开了一种带预进给和预定位置的深海取芯器，主要由取芯钻机和预进给预定位装置组成。取芯钻机与推进面板连接固定，预推进液压缸的活塞通过耳环与推进面板连接，利用两个平行安装的预推进液压缸代替机构复杂的机械手臂，该取芯器也不带保真存储功能。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种新型深海自动接杆保压取样钻机及其使用方法。 

新型深海自动接杆保压取样钻机，包括外框架、支撑调平机构、钻管存储机构、内衬管存储机构、含样内衬管保压装配机构、主机械手及钻机液压动力控制系统，所述主机械手和含样内衬管保压装配机构一起完成含样内衬管的保压装配过程。

所述钻管存储机构包括钻管存储仓、钻管控制夹、钻管斜坡槽、若干钻管；两个钻管存储仓并排设置，内装若干钻管，钻管存储仓内最底部的钻管预先安装上钻头和内衬管；钻管存储仓的底部安装有钻管控制夹，通过控制机构可以按指令自动放下一个钻管；其中钻管斜坡槽利用钻管的自重，使钻管从左到右运动，至钻管运送主机械手,其中在钻管斜坡槽最右端有一弯道,可以促使运动的钻管停住,待钻管运送主机械手抓取。

类似的，所述内衬管存储机构包括内衬管存储仓、内衬管控制夹、内衬管斜坡槽、若干内衬管；三个内衬管存储仓并排设置，三个内衬管存储仓有两个内衬管存储仓装内衬管，第三个内衬管存储仓置空；内衬管存储仓的底部安装有内衬管控制夹，通过控制机构可以按指令自动放下一个内衬管；其中内衬管斜坡槽利用内衬管的自重，使内衬管从左到右运动，至内衬管运送主机械手,其中在内衬管斜坡槽最右端有一弯道,可以促使运动的内衬管停住,待内衬管运送主机械手抓取。

所述主机械手包括钻管运送主机械手、钻管回收主机械手、内衬管运送主机械手、内衬管回收主机械手及连接件，四个机械手均可实现升降、旋转、伸缩功能，钻管运送主机械手、内衬管运送主机械手分别位于钻管存储机构、内衬管存储机构的底部，且通过升降、旋转和伸缩后可从钻管斜坡槽或内衬管斜坡槽抓取钻管或内衬管；钻管回收主机械手、内衬管回收主机械手分别位于钻管存储机构及内衬管存储机构的顶部，且通过升降、旋转和伸缩后抓取含样内衬管或装配好的含样保压钻管。

所述含样内衬管保压装配机构包括辅助机械手、装配机械手、保压盖、旋盖机构、保压盖存储机构，和主机械手一同完成内衬管的保压装配过程；辅助机械手、装配机械手均可实现升降、旋转、伸缩功能；辅助机械手位于深孔钻进平台的同心圆周上，且通过升降、旋转和伸缩后可从钻管运送主机械手抓取钻管；装配机械手也位于深孔钻进平台的同心圆周上，且通过旋转、伸缩可将保压盖套装在辅助机械手抓取的钻管处；旋盖机构安装于装配机械手内，通过旋转一定角度可拧紧保压盖；保压盖存储机构位于装配机械手初始位置附近，分为完全对齐的上下两个保压盖存储仓，可存储一定数量的保压盖，中间留出一定距离的空间，可放入一段钻管。

所述外框架内还设置有动力头机构及绳索取芯机构，动力头机构完成钻管的下钻及回收；绳索取芯机构在动力头机构的配合下完成内衬管的下放及回收。

以上所有机构运动所需的能量均由钻机液压动力控制系统提供。

上述装置的使用方法包括下钻及回收和保压装配两个部分，具体步骤如下：

1.下钻及回收过程：

1）开始钻孔前，钻管和内衬管依次排列并分别存储于钻管存储仓和内衬管存储仓内。