[发明专利]一种多工艺顶部电驱动钻井装置

说明书

本发明涉及一种多工艺顶部电驱动钻井装置，包括动力水龙头、变速箱、动力源、提吊装置、管柱处理机构、动力吊卡、背钳、滑车、导轨和液压系统；变速箱上端与动力水龙头下端相连，变速箱包括输入轴、输出轴、换挡机构以及多级减速齿轮组，换挡机构通过调整多级减速齿轮组的匹配关系来调整输入轴与输出轴的转速比，提吊装置与壳体相连；提吊装置与壳体相连，摆动架转动设置在提吊装置的两侧；管柱处理机构包括吊环、第一转轴和第一液压油缸；背钳通过支架安装在变速箱的下端；滑车安装在变速箱上，液压系统通过液压管道与背钳、管柱处理机构以及动力吊卡相连。本发明通过设置具有换挡机构的变速箱，实现了施工单位的一机多用。

技术领域

本发明涉及钻井装置技术领域，尤其涉及一种多工艺顶部电驱动钻井装置。

背景技术

随着资源和能源勘探孔深的延伸，钻探施工时间长、成本高、风险大，从设备到钻探工艺都产生了一系列新问题。顶驱钻井是提高作业效率、降低作业风险、避免钻井事故最有效的技术手段，实现了钻机自动化过程的阶段性跨越，被誉为近代钻井装备的革命性技术成果之一。

目前，顶驱系统在石油钻井工程中应用广泛，大口径钻井所需求的动力扭矩足够大，但是对回转速度要求不高(≤200r/min)；顶驱系统在深部矿产资源勘探和科学钻探中也在普及推广，采用高速金刚石取心工艺，要求高转速(≤600r/min)；又有地热探采结合井的分段取心钻探需求，同时还要兼顾非常规油气的地质调查井和参数井、钻探井的目的层取心需求。传统顶驱装置无法兼顾以上三种工程需求，不能实现一机多用，不能取得高效率、高质量、高安全性的综合效益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点和不足，本发明提供一种电机驱动的多工艺顶部驱动装置，其解决了一机多用同时满足深部绳索取心钻探与大口径钻井工程工艺需要的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种多工艺顶部电驱动钻井装置。

本发明实施例提出的多工艺顶部电驱动钻井装置，包括：动力水龙头、变速箱、动力源、提吊装置、管柱处理机构、动力吊卡、背钳、滑车、导轨和液压系统；

所述动力水龙头包括壳体、提环、空心主轴和钻井液循环机构；所述钻井液循环机构连接外部钻井液管道和所述空心主轴，所述提环和所述钻井液循环机构安装在所述壳体的顶部，所述空心主轴可转动地依次穿过所述壳体、所述变速箱和所述述管柱处理机构；

所述变速箱上端与所述动力水龙头下端相连，所述变速箱包括输入轴、输出轴、换挡机构以及设置于所述输入轴和输出轴之间的多级减速齿轮组，所述换挡机构通过调整所述多级减速齿轮组的匹配关系来调整所述输入轴与所述输出轴的转速比，所述空心主轴贯穿所述输出轴且与所述输出轴同轴固定连接；所述动力源与所述输入轴相连；

所述管柱处理机构用于提吊钻杆，以使钻杆与所述空心主轴相连；

所述滑车安装在所述变速箱上，所述滑车能够在所述导轨上滑动。

本发明的多工艺顶部电驱动钻井装置，通过设置具有换挡机构的变速箱，可以实现0～600rpm范围的无极调速，最大额定扭矩达到28500N·m，可以满足5000m地质小口径(H口径)绳索取心钻探、4000m地热水井钻探、3000m油气钻井的工艺需要，具备大深度绳索取心钻探与大口径钻井等多工艺施工能力，实现了施工单位的一机多用，在技术先进性、工艺适配性和产业经济性方面取得良好的平衡。

可选地，所述管柱处理机构还包括提吊装置、吊环、第一转轴、第一液压油缸、动力吊卡和背钳；

所述提吊装置与所述壳体相连，所述提吊装置包括成对的摆动架和成对的第二转轴，所述摆动架通过所述第二转轴转动设置在所述提吊装置的两侧；