海洋钻机浮动钻进装置

摘要

本发明涉及一种海洋钻机浮动钻进装置，属于工程机械领域。所述海洋钻机浮动钻进装置包括浮动钻进机构、控制阀、油泵和油箱，浮动钻进机构包括加压提升油缸，加压提升油缸的无杆腔油口与控制阀的第一工作油口相连通，加压提升油缸的有杆腔油口与控制阀的第二工作油口相连通，控制阀的进油口通过进油管与油箱相连通，进油管上连接有油泵，控制阀的回油口通过回油管与油箱相连通。本发明结构巧妙合理，在钻机的液压系统中实现自动浮动补偿的功能，使用安全可靠，而且制造成本基本没有增加、维护更方便，完全能够满足海上钻机作业的工艺需要，在产品的技术层次和自动化程度上有所提升。

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装在船上、能克服海浪起伏进行正常钻探作业的装置，具体是一种海洋钻机浮动钻进装置，属于工程机械领域。

背景技术

海洋钻机主要用于对近海海床的地质结构进行勘察和取样分析。将平时在陆地上施工的钻机安装于船上，组成一整体，即构成海洋钻机。海洋钻机的作业平台是在船上，其与陆地上钻机的最大区别在于：船体和钻机会随着海浪起伏(在满足作业条件时仍有300～400mm的上下落差)，会导致整套钻杆和钻头对孔底形成冲击，而该冲击力是整个船和钻机、钻杆重量的总和，巨大的冲击力容易直接导致钻杆、钻机毁损，无法进行钻进施工。

为了克服海浪起伏带来的施工难题，目前现有海洋钻机的技术方案主要是在钻机的结构上进行解决，大致有两种方法，一是采用钢绳悬挂、滑轮补偿的方法，二是采用棘轮止退补偿的方法。这两种方法虽然可以解决海浪起伏的问题，但明显增加了结构的复杂程度，增加了制造维护成本，且不利于施工效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构巧妙合理、使用安全可靠、制造维护成本低、自动化程度高的海洋钻机浮动钻进装置。

按照本发明提供的技术方案，所述海洋钻机浮动钻进装置包括浮动钻进机构、控制阀、油泵和油箱，浮动钻进机构包括加压提升油缸，加压提升油缸的无杆腔油口与控制阀的第一工作油口相连通，加压提升油缸的有杆腔油口与控制阀的第二工作油口相连通；控制阀的进油口通过进油管与油泵相连通，控制阀的回油口通过回油管与油箱相连通，其特征在于，所述浮动钻进机构还包括钻杆、动力头、第一链条、双排滑动滚轮、顶部滚轮、加压提升油缸、推进架体、第二链条和底部滚轮；顶部滚轮、底部滚轮分别设置在推进架体的上、下端，加压提升油缸固定在推进架体上，双排滑动滚轮连接在油缸活塞上；钻杆连接在动力头上，动力头连接在连接座上；第一链条的一端连接在连接座上部，第一链条的另一端依次绕过顶部滑轮上部、双排滑动滚轮下部，然后固定在推进架体上；第二链条的一端连接在连接座下部，第二链条的另一端依次绕过底部滚轮下部、双排滑动滚轮上部，然后固定在推进架体上。

所述顶部滚轮通过顶部滚轮轴安装在顶部滚轮座上，顶部滚轮座通过螺栓安装在推进架体上端；所述底部滚轮通过底部滚轮轴安装在推进架体下端。

所述加压提升油缸的尾端通过螺栓安装在推进架体的顶部，油缸活塞下端连接双排滑动滚轮座，所述双排滑动滚轮通过双排滑动滚轮轴安装在双排滑动滚轮座上。

作为本发明的进一步改进，所述加压提升油缸的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀。

作为本发明的进一步改进，所述油泵与油箱之间连接有吸油滤油器，所述回油管上连接有回油过滤器。

本发明与已有技术相比，优点在于：结构巧妙合理，在钻机的液压系统中实现自动浮动补偿的功能，使用安全可靠，而且制造成本基本没有增加、维护更方便，完全能够满足海上钻机作业的工艺需要，在产品的技术层次和自动化程度上有所提升。

附图说明

图1为本发明的工作情况示意简图。

图2为本发明的结构示意图。

附图标记说明：1-船体、2-浮动钻进机构、3-钻杆、4-连接螺栓、5-动力头、6-连接座、7-螺栓、8-连接螺栓、9-第-链条、10-双排滑动滚轮、11-双排滑动滚轮轴、12-双排滑动滚轮座、13-球头盖、14-内六角螺栓、15-连接螺栓、16-顶部滚轮、17-顶部滚轮轴、18-螺栓、19-顶部滚轮座、20-加压提升油缸、21-油缸活塞、22-推进架体、23-第-油管、24-第二油管、25-平衡阀、26-、27-控制阀、28-、29-回油管、30-回油过滤器、31-油泵、32-吸油滤油器、33-电机、34-进油管、35-油箱、36-螺栓、37-第二链条、38-底部滚轮、39-底部滚轮轴。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示，本发明安装在船体1上，主要由浮动钻进机构2、第一油管23、第二油管24、平衡阀25、压力表26、控制阀27、溢流阀28、回油管29、回油滤油器30、油泵31、吸油滤油器32、电机33、进油管34、油箱35、螺栓36、第二链条37、底部滚轮38、底部滚轮轴39等零部件组成。

如图2所示，所述浮动钻进机构2主要由钻杆3、动力头5、连接座6、第一链条9、双排滑动滚轮10、双排滑动滚轮座12、顶部滚轮16、顶部滚轮座19、加压提升油缸20、推进架体22、第二链条37和底部滚轮38组成；顶部滚轮16、底部滚轮38分别设置在推进架体22的上、下端，顶部滚轮16通过顶部滚轮轴17安装在顶部滚轮座19上，顶部滚轮座19利用螺栓18连接在推进架体22的上端；加压提升油缸20的尾端也利用螺栓18连接在推进架体22的顶部，双排滑动滚轮10连接在油缸活塞21上，双排滑动滚轮10可以随着油缸活塞21的伸缩自由滑动；钻杆3通过自身螺纹连接在动力头5上，动力头5通过螺栓7连接在连接座6上，连接座6可以在推进架体22上滑动；第一链条9的一端通过连接螺栓8连接在连接座6上部，第一链条9的另一端依次绕过顶部滑轮16上部、双排滑动滚轮10下部，然后通过连接螺栓15固定在推进架体22上；第二链条37的一端通过连接螺栓4连接在连接座6下部，第二链条37的另一端依次绕过底部滚轮38下部、双排滑动滚轮10上部，然后通过连接螺栓36固定在推进架体22上。

如图2所示，所述双排滑动滚轮10通过双排滑动滚轮轴11安装在双排滑动滚轮座12上，双排滑动滚轮座12利用内六角螺栓14、球头盖13连接在油缸活塞21下端的球头上。

如图2所示，所述加压提升油缸20的无杆腔油口通过第一油管23与控制阀27的第一工作油口相连通，加压提升油缸20的有杆腔油口通过第二油管24与控制阀27的第二工作油口相连通，加压提升油缸20的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀25，用于避免上下运动的冲击。所述控制阀27的进油口通过进油管34与油泵31和吸油滤油器32相连通，油泵31与电机33相连，电机33待定油泵工作，吸进液压油，吸油滤油器32用于过滤液压油中的杂质，防止堵塞；控制阀27的回油口通过回油管29与油箱35相连通，回油管29上连接有回油过滤器30，回油过滤器30也用于过滤液压油中的杂质，防止堵塞。

所述控制阀27可采用意大利海德液控股份公司生产的型号为HC-D6/3的控制阀，该控制阀上集成有压力表26和溢流阀28，压力表26可方便观测系统的压力，便于控制，溢流阀28可在系统压力过大时打开，保障系统安全运行。

本发明的工作过程及工作原理如下：

海浪上升时，船体1随之上升，为使连接在钻杆3上的钻具继续保留在孔底进行钻进操作，动力头5需要下行；船体1和加压提升油缸20上升时，加压提升油缸20的无杆腔容积变大，压力下降，溢流阀28处于关闭状态；电机33驱动油泵31输出液压油，液压油经控制阀27进入加压提升油缸20的无杆腔内，推动油缸活塞21下行，进而带动双排滑动滚轮10同步下行，由于第一链条9的一端固定在推进架体22上，双排滑动滚轮10的下行必牵动第一链条9下行，第一链条9经过顶部滚轮16的转向牵动连接座6和动力头5上行；在动力头5上行的同时，第二链条37连接在连接座6下部的一端随之上行，第二链条37的另一端跟随双排滑动滚轮10同步下行，整套装置组成一整体，完成了动力头5向上提升的动作，且动力头5上行的行程距离是油缸活塞21伸出行程的2倍。

海浪下降时，船体1随之下降，为防止船体1和浮动钻进装置下降时形成的冲击力导致设备毁损，动力头5需要上行；船体1和加压提升油缸20上升时，加压提升油缸20的无杆腔承受油缸活塞21的压力，溢流阀28打开，加压提升油缸20无杆腔内的液压油从溢流阀28经由回油过滤器30回到油箱35内。