[发明专利]用于在钻岩中操控钻杆柱部件的装置和方法以及钻岩机

说明书

技术领域

本发明涉及用于相对于钻机操控钻杆柱部件的操控装置，其中，该操控装置包括夹持单元，该夹持单元用于夹持待置于钻机的有效钻杆柱位置A中或待从钻机的有效钻杆柱位置A移除的钻杆柱部件。本发明还涉及对应的方法和配备有这种操控装置的钻岩机。

背景技术

用于勘探的岩芯钻探通常通过钻岩机执行，其中，钻杆柱部件安置在有效钻杆柱位置中、借助于绞车在钻孔中提升或降低。绞索借助于吊栓紧固至最上的钻杆柱部件。由于岩芯钻探用于提取钻出岩芯以待研究，因此使用管状的钻杆柱部件。在提升钻杆柱期间——这经常被执行用以更换钻头，管柱被逐个提升，由此，各个管借助于钻机的旋转装置与下管保持器的协作而彼此松开。

现今，管从钻杆柱移除的最后松开至少部分地通过操作者手动执行，其中，该操控包括管最后脱扣、提升、以及导引至管装料架的区域。

在降低钻杆柱期间，反向执行工作步骤，使得呈管形式的新钻杆柱部件相继提升至其与钻杆柱对准的位置并通过操作者螺纹连接在一起。这些工作步骤使人有压力并且对操作者带来遭受提升和夹紧伤害的不容忽视的风险。

岩芯钻探通常执行到相当深的深度，诸如例如达到1000m至2000m之间的钻探深度。由于在操作中钻头经受磨损，必须相当经常地更换钻头，这导致必须将整个钻头从钻孔中提升出来，拆卸成钻杆柱部件，移除磨损的钻头并用新的钻头替换磨损的钻头，于是能够再次将钻杆柱降低到孔中。于是钻探另一段距离直到钻头必须再次更换为止等。在钻探过程中，冲洗液旋转开关(swivel)连接至钻杆柱的最上端以供给冲洗液用以将在钻探期间崩解的岩石物质移走。

发明内容

本发明的目的是提供一种上述种类的装置，其中，讨论并至少部分解决了根据上文所述的问题。这根据上文所述的操控装置得到实现，操控装置的特征在于，夹持单元在给送梁的区域中绕第一摆动轴线在a)第一位置与b)第二位置之间以能够摆动的方式支承，第一位置与所述有效钻杆柱位置对准，第二位置与用于待置于所述有效钻杆柱位置中或从所述有效钻杆柱位置移除的钻杆柱部件的输送位置对准，其中，操控装置包括摆臂，摆臂具有用于支承钻杆柱部件的支承装置并且能够绕第二摆动轴线在用于钻杆柱部件的加载位置与所述输送位置之间摆动，其中，导引梁能够在其与第一摆动轴线和第二摆动轴线的相应区域相连的端部区域中进行紧固，以及其中，导引梁形成用于所述第二位置处的夹持单元以及用于输送位置处的摆臂的机械止动。

通过夹持单元的可摆动性获得的是，夹持单元在第一位置处设置成将待彼此连接的钻杆柱部件的端部有效地对准。据此，能够实现待连接及待分离的钻杆柱部件之间的总体准确对准，从而安全地允许钻杆柱部件在螺纹连接操作期间的适当操控，并且从而避免螺纹损坏——这可能为错误的螺纹结合尝试所造成的结果。同样重要的是对准并控制螺纹连接分开。

通过能够摆动至第二位置所获得的是，夹持单元在该第二位置处将能够在输送位置处接合钻杆柱部件的端部，以便以对应的方式在此位置在将吊栓螺纹连接到被夹持的钻杆柱部件上或从被夹持的钻杆柱部件松脱、或者将冲洗液旋转开关(在钻杆柱的最后一个钻杆柱部件的情况下)螺纹连接到被夹持钻杆柱部件上或从被夹持钻杆柱部件松脱之前提供对准。夹持单元因此提供将吊栓或旋转开关紧固到处于输送位置处的钻杆柱部件上。

夹持装置的摆臂提供了被支承的钻杆柱部件从用于钻杆柱部件的加载位置摆动至所述输送位置，加载位置例如适当地为水平位置，输送位置通常为被支承钻杆柱部件的倾斜位置。

钻杆柱部件能够手动地或者通过任何本身已知的运输方法转移至加载位置。于是提供了在输送位置处与处于第二位置处的夹持单元的协作对准。

根据本发明，为了有效地并安全地确保夹持单元与由摆臂支承的钻杆柱部件之间的准确对准，设置导引梁，导引梁形成处于所述第二位置的夹持单元以及处于输送位置的摆臂的机械止动。出于此目的，导引梁能够在其与第一轴线和第二轴线的相应区域相连的端部区域进行紧固。该结构导致例如在给送梁的不同倾斜角的情况下、在用于钻机的支承件的变化的倾斜角和钻机的部分的不同竖直位置的情况下，钻机的在每个调节位置中的导引梁一方面能够通过所述机械止动或多或少自动地提供设定基准，另一方面还能够或多或少自动地提供由摆臂承载的钻杆柱部件的相对于夹持单元的适当端部定位。

本发明在其操控时产生主要优点。应指出的是，对于将用于岩芯钻探的钻杆柱部件螺纹连接在一起的对准要求非常严格。因此不容许待螺纹连接在一起的部件的对准偏差多于1°。较大的角度偏差很可能导致失效的螺纹连接以及更严重地引起螺纹损坏。