[发明专利]新型深海自动接杆保压取样钻机及使用方法

权利要求书

1. 新型深海自动接杆保压取样钻机，包括外框架（8）、支撑调平机构（5）、钻管存储机构（1）、内衬管存储机构（2）、含样内衬管保压装配机构（3）、主机械手（6）及钻机液压动力控制系统（4），所述主机械手（6）和含样内衬管保压装配机构(3)一起完成含样内衬管的保压装配过程；

所述钻管存储机构（1）包括钻管存储仓（10）、钻管控制夹（11）、钻管斜坡槽（12）、若干钻管（9）；两个钻管存储仓（10）并排设置，内装若干钻管（9），钻管存储仓（10）内最底部的钻管（9）预先安装上钻头和内衬管（16）；钻管存储仓（10）的底部安装有钻管控制夹（11），通过控制机构可以按指令自动放下一个钻管（9）；其中钻管斜坡槽（12）利用钻管（9）的自重，使钻管（9）从左到右运动，至钻管运送主机械手（13）,其中在钻管斜坡槽(12)最右端有一弯道,可以促使运动的钻管（9）停住,待钻管运送主机械手(13)抓取；

所述内衬管存储机构（2）包括内衬管存储仓（16）、内衬管控制夹（18）、内衬管斜坡槽（19）、若干内衬管（17）；三个内衬管存储仓（16）并排设置，三个内衬管存储仓（16）有两个内衬管存储仓（16）装内衬管（17），第三个内衬管存储仓（16）置空；内衬管存储仓（16）的底部安装有内衬管控制夹（18），通过控制机构可以按指令自动放下一个内衬管（17）；其中内衬管斜坡槽（19）利用内衬管（17）的自重，使内衬管（17）从左到右运动，至内衬管运送主机械手（20）,其中在内衬管斜坡槽(19)最右端有一弯道,可以促使运动的内衬管（17）停住,待内衬管运送主机械手(20)抓取；

所述主机械手（6）包括钻管运送主机械手（13）、钻管回收主机械手（14）、内衬管运送主机械手（20）、内衬管回收主机械手（21）及连接件（15），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（13）、内衬管运送主机械手（20）分别位于钻管存储机构（1）、内衬管存储机构（2）的底部，且通过升降、旋转和伸缩后可从钻管斜坡槽（12）或内衬管斜坡槽（19）抓取钻管（9）或内衬管（17）；钻管回收主机械手（14）、内衬管回收主机械手（21）分别位于钻管存储机构（1）及内衬管存储机构（2）的顶部，且通过升降、旋转和伸缩后抓取含样内衬管（17）或装配好的含样保压钻管（9）；

所述含样内衬管保压装配机构（3）包括辅助机械手（22）、装配机械手（23）、保压盖（26）、旋盖机构（24）、保压盖存储机构（25），和主机械手（6）一同完成内衬管的保压装配过程；辅助机械手（22）、装配机械手（23）均可实现升降、旋转、伸缩功能；辅助机械手（22）位于深孔钻进平台（7）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（13）抓取钻管（9）；装配机械手（23）也位于深孔钻进平台（7）的同心圆周上，且通过旋转、伸缩可将保压盖（26）套装在辅助机械手（22）抓取的钻管（9）处；旋盖机构（24）安装于装配机械手（23）内，通过旋转一定角度可拧紧保压盖（26）；保压盖存储机构（25）位于装配机械手（23）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（26），中间留出设定距离的空间，可放入一段钻管（9）；

所述外框架（8）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（9）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（17）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（4）提供。

2.如权利要求1所述的新型深海自动接杆保压取样钻机，其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（9）和内衬管（17）依次排列并分别存储于钻管存储仓（10）和内衬管存储仓（16）内；

2）开始钻孔，钻管控制夹（11）打开,使第一根钻管（9）顺利落入钻管斜坡槽(12),钻管（9）在重力作用下运动至钻管斜坡槽(12)最右边弯道处，钻管运送主机械手（13）抓取钻管（9），此时钻管（9）的两端由两个钻管运送主机械手（13）同时抓取并抬升至适当高度，左侧的钻管运送主机械手（13）移动至钻管（9）的中心位置固定，另一钻管运送主机械手（13）松开，仅由一个钻管运送主机械手（13）将钻管（9）旋转至竖直状态，并运送至深孔钻进平台（7）并由动力头下钻，下钻完毕由绳索取回含样内衬管（17），并通过内衬管回收主机械手（21）抓取至预先置空的内衬管存储仓（16）顶部放下,含样内衬管（17）在重力作用下落入内衬管存储仓（16）底部；

3）一次钻管（9）下钻及含样内衬管（17）回收完毕，进行下一次下钻及回收过程，按“内衬管（17）— 钻管（9）”顺序下钻，并回收含样内衬管（17），循环若干次直至全部钻管（9）下钻完毕，全部含样内衬管（17）回收完毕；

保压装配过程：

1）装配前，全部内衬管（17）存储于内衬管存储仓（16）内，全部钻管（9）位于钻机平面以下；

2）装配开始：内衬管控制夹（18）打开，含样内衬管（17）在重力作用下运动至内衬管斜坡槽（19）最右端弯道处，内衬管运送主机械手（20）抓取含样内衬管（17）传递给装配机械手（23），抓取过程与钻管（9）类似；动力头回收顶部钻管（9），由钻管运送主机械手（13）抓取该钻管（9）传递给辅助机械手（22）；装配机械手（23）抬升至一定高度，辅助机械手（22）伸缩至装配机械手（23）正下方，装配机械手（23）将含样内衬管（17）下放至钻管（9），钻管（9）将含样内衬管（17）套在内部,此时钻管（9）作为保压管使用；辅助机械手（22）将装有含样内衬管（17）的钻管（9）移送至保压盖存储机构（25），置于上下保压盖存储仓之间，其轴线与保压盖中心线重合，上下保压盖存储仓分别推出一个保压盖,辅助机械手（22）固定钻管（9），装配机械手（23）对钻管(9)两头进行压盖封装并保压；

 3）装配完毕，钻管回收主机械手（14）将保压完毕的钻管（9）重新存放于钻管存储仓（10）内适当位置；

4）循环执行上述步骤若干次，直至全部钻管（9）装配完毕，并回收至钻管存储机构（1）。