[发明专利]操纵钻探设备的装置

说明书

本发明涉及机械地操纵至少包括钻管钻头和钻探导向套的钻探设备的装置，该装置包括夹紧装置，它安装成不可绕钻管的钻探轴线相对钻探装置的机架转动，以便将钻管夹紧就位并不使其转动;松开装置，它位于夹紧装置上方并设置成可转动到一个位置以松开钻管的螺纹并从该位置撤回;一松开部件设在松开装置内并设置成与钻管连接但不能相对转动，该松开部件可绕一垂直的松开轴线相对上述松开装置转动，以使钻管绕该轴线转动;以及使上述松开部件相对松开装置转动的装置。

尤其是当在地面和岩石上钻探大孔时，由于钻探设备的体积和重量均很大，操作起来非常困难。由于种种原因，经常需要折下由一系列靠螺纹相续连接的很难打开的钻管形成的钻杆。在钻杆端部的钻头会在硬岩石上很快磨损，甚至每天都需要更换新的。因此，整个钻杆都必须拆下以便更换。同样，连接到钻探机架上的导向套也会在钻探中磨损，也需要更换。

当拆开钻杆时，它与转动电机一起被提升，直到从转动电机处算起的第二根钻管升到钻探机架的位置。然后该钻管被连接到钻探机架上的夹爪或类似装置夹住，以防止钻杆转动，同时也是为了在最顶端的钻管被松开后，防止钻杆落到钻孔中。接着，最接近转动电机的钻管以某种方式相对下面的钻管转动以松开螺纹并释放该钻管。

通常，螺纹由利用钢丝绳悬挂在钻机上的单独的松开装置松开。而该松开装置是手工操作的。这一操作过程既烦重又困难而且太慢。如果想首先松开最接近电机的钻管和相邻的钻管之间的螺纹，则当松开装置支承在某一位置而电机沿与钻探方向相反的方向转动时，则最接近电机的螺纹就会被松开。在松开螺纹的工作中，电机常常会启动数次，以使螺纹沿与钻探方向相反的方向转动，这样，任何一个待松开的螺纹都会首先松开。因此，还未松开的螺纹就不得不用松开装置松开。同样，如果螺纹非常紧，由于不断启动电机，就可能将其烧毁。结果整个电机就需更换，导致巨大的停产损失。

美国专利说明书4403666号公开了一种机械操纵的解决方案。其中，两个固定在钻探机架上的松开工具设置成沿通过钻管中心的线被推动而围绕在该钻管上，上述松开工具可锁定在钻管周围，其中之一可绕钻管的中心轴线转动，以松开接头。该解决方案避免了与松开接头有关的问题，但并未解决与操纵和松开钻探设备有关的其他问题。

美国专利3920087号公开了一种解决方案。其中一可绕钻管转动的板状圆盘安装在钻探设备的机架上。一带有伸缩臂的保持器安装在机架上并可绕一垂直轴线转动。该保持器设置成可转动的，以便围绕在钻管上。上管由保持器保持在原位置，而下管由转动装置转动以松开钻管的螺纹。在上述美国专利的设备中，使保持器的卡爪处于正确位置很困难，因为卡爪上的突出部必须位于钻管上的相应位置处。而且，在螺纹松开后，钻管不能立即完全松开，因为下方的松开装置不能将管子保持在正确的垂向位置上，使得它不能防止其余的管子落到钻孔中。

当更换钻头时，在钻头和钻管之间的螺纹接头必须松开，就象在钻管间的接头那样，为此，钻头必须提升到钻探机架的上方，并且在导引钻杆的导套和钻头从原来的位置提升起来后，钻头必须利用一种称为篮筐的辅助装置来更换。篮筐本身安装成不可相对机架转动。在篮筐内部，设有突起物，它们插入钻头的边缘之间，以防止钻头在篮筐中转动，这样，当螺纹松开时，钻头保持静止，在钻头已从钻杆上拆下后，将其拿掉并更换上新钻头，在将新钻头拧紧在钻杆上后，便继续钻探工作。

当拆下钻头时，位于其上方的导向套必须提升开，以便更换钻头。这会带来极大的麻烦，因为导向套必须保持在提升位置。用于钻大孔的钻头的体积和重量均较大，就需要两个人来提升钻头，这样，操纵钻头就极其困难。篮筐和导向套也很重且难于操纵。另外，现有技术的一个共同缺陷是操作者必须手工进行所需的测量。该测量工作是繁重和危险的，并且不必要地拖延了钻探工作的进行，因为在采用现有技术时，拆下一个钻杆可能需要几个小时。

本发明的目的是提供一种操纵钻探设备的装置，其中，操作者可独自一人照管整个钻探设备，包括在通常的钻探情况下拆下钻杆，以遥控方式更换钻头和导向套。

在本发明中，上述特征是这样获得的。将一松开装置安装成可绕一与钻探轴线隔开的垂直轴相对机架转动，使得松开装置利用上述转动可移动到松开钻管的位置并能从该位置撤回。本发明装置还包括使松开装置绕垂直轴转动的装置。