[发明专利]一种上下钻杆设备

说明书

本发明提供了一种上下钻杆设备，涉及地质钻探技术领域，解决了钻杆与动力头和井口同轴的精度低的技术问题。该设备包括升降机构、摆动机构、旋转机构和夹持机构；所述升降机构安装于钻塔上以随所述钻塔同角度倾斜，并可带动所述钻杆沿所述钻塔的轴向为Z轴移动；所述摆动机构与所述升降机构连接，以使所述钻杆绕所述摆动机构的轴向旋转；所述旋转机构与所述摆动机构沿Y轴可调位置的连接，并使所述钻杆绕所述旋转机构的轴向旋转；所述夹持机构与所述旋转机构沿X轴可调位置的连接，并夹持所述钻杆；所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直。

技术领域

本发明涉及地质钻探技术领域，尤其是涉及一种上下钻杆设备。

背景技术

传统的用钢丝绳提吊和甩下钻杆的钻杆上下钻台的操作具有高危险性，且工人的劳动强度大、效率低。对于钻杆上下钻台作业，石油钻探已有较为成熟的技术，又因有较宽阔场地，故石油钻探多利用绞车将钻杆从猫道沿大门坡道拖拽上钻台，在小鼠洞内依靠绞车和液压大钳配合将单根连接为立根。但是地质钻探没有宽阔的场地和大型运输设备，对于上下钻杆设备，也就是钻杆上下钻台系统至今无成熟的技术。

在地质钻探中，上下钻杆设备的驱动机构大多采用机电设备。但是机电设备的采用具有如下缺陷，一方面，结构复杂；另一方面，机电设备不适合在没有工业电的野外现场作业。

现有技术中上下钻杆设备在辅助装卸钻杆时，要求动力头与钻杆的同轴度很高，从而有利于钻杆装卸于动力头，通过动力头提供的动力驱动钻杆进行钻孔。而上下钻杆设备一般只能用于垂直井的钻探，即使用于倾斜井钻探，但是因上下钻杆设备与动力头的基准彼此独立，上下钻杆设备很难将钻杆调整到能够满足钻探倾斜井时的钻探角度精度要求。

现有技术中上下钻杆设备在自身装配安装和制作过程中存在误差，因此钻杆对准井口的精度无法满足钻杆与井口同轴的高精度要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上下钻杆设备，以解决现有技术中存在的钻杆与动力头和井口同轴的精度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种上下钻杆设备，包括升降机构、摆动机构、旋转机构和夹持机构；所述升降机构安装于钻塔上以随所述钻塔同角度倾斜，并可带动所述钻杆沿所述钻塔的轴向为Z轴移动；所述摆动机构与所述升降机构连接，以使所述钻杆绕所述摆动机构的轴向旋转；所述旋转机构与所述摆动机构绕Y轴可调位置的连接，并使所述钻杆沿所述旋转机构的轴向旋转；所述夹持机构与所述旋转机构沿X轴可调位置的连接，并夹持所述钻杆；所述X轴、所述Y轴和所述Z轴相互垂直。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述的上下钻杆设备，所述升降机构包括第一架体、移动架和第一驱动件，所述移动架可移动的夹持所述第一架体，所述第一驱动件安装于所述移动架并与所述第一架体传动连接以带动所述移动架沿所述第一架体移动；所述第一架体安装于所述钻塔。

进一步，所述的上下钻杆设备，所述移动架的两端对应与所述第一架体两端处的多个侧面均通过凸轮轴承滚动连接；所述第一驱动件采用低速液压马达。

进一步，所述的上下钻杆设备，所述第一驱动件的输出端与齿条啮合连接，所述齿条安装于所述第一架体并位于所述移动架内侧。

进一步，所述的上下钻杆设备，所述摆动机构包括第二架体和第二驱动件，所述第二驱动件安装于所述第二架体上；所述第二架体安装于所述升降机构上；所述旋转机构包括第三架体和第三驱动件，所述第三驱动件安装于所述第三架体上；所述第三架体沿所述Y轴可调位置的与所述第二驱动件连接；所述夹持机构沿所述X轴可调位置的与所述第三驱动件连接。

进一步，所述的上下钻杆设备，所述第二驱动件和所述第三驱动件均采用低速液压摆动缸。