[实用新型]一种钻机恒负载控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻探机械工程领域，特别是一种钻机的负载控制装置。

背景技术

钻机钻井施工过程中，随着钻进孔深度的增加，钻具（一般包括钻杆、套管等）自重不断增加，这些重量最终传导至钻头的切削刀齿上，然而切削刀齿所能承受的负载是有限的，在同等条件下，切削刀齿的寿命与其所受载荷负相关。

在钻机钻进过程中，钻具回转的同时进行压入，钻机的回转扭矩和压入力通过钻具传递到钻头上，一般情况下压入力越大，钻具的回转阻力越大，需要钻机提供越大的回转扭矩来破碎岩石。然而钻头的压入力和回转扭矩不是越大越好，在保证钻头有效破碎和钻掘孔底岩石的前提下，必须要考虑适当延长钻头刀齿的使用寿命和钻机的使用寿命，才能保证单一钻孔中钻进过程的连续性和可靠性，因此需要将钻头的压入力和回转扭矩控制在一定范围内。

由于钻孔不断加深，无法将增加的钻具自重纳入钻进压力及回转扭矩值的设定中，即无法准确地维持钻头刀齿处的压入力或回转扭矩值在允许的范围内，特别是在钻进深度较大深井钻进或钻进直径较大的大直径套管钻进时，随着钻孔的加深，钻杆或套管重量显著增加，当施加于钻头的钻具重量和钻机压入力的总和超过钻头切削刀齿的极限承载力时，造成钻头刀齿因超负荷而产生破坏或早期磨损失效的情况，钻头无法有效切削岩石钻进不进尺，只能强制提钻换钻头，而在深井或大直径套管钻进的施工中提钻或再次下钻具容易造成塌孔或埋钻具的事故，所造成的损失是巨大的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种钻机恒负载控制装置，能根据钻头切削刀齿的极限承载力来控制钻进压入力，使其在极限承载力以内运转，延长切削刀齿的使用寿命，减少钻探事故的发生。

本实用新型的技术问题是以下述技术方案实现的：

一种钻机恒负载控制装置，它包括钻机系统、液压回路和控制液压回路的负载控制装置，所述钻机系统包括钻头刀齿、套管和卡盘装置，所述液压回路包括油箱、液压泵和油缸，油缸通过卡盘装置驱动套管及套管底部的钻头刀齿；油缸的无杆腔和有杆腔分别通过无杆腔管路和有杆腔管路与油箱连接，所述负载控制装置包括控制器、电比例阀、设置在无杆腔管路上的第一压力传感器和第一电比例减压阀、设置在有杆腔管路上的第二压力传感器和第二电比例减压阀；所述第一压力传感器和第二压力传感器将液压信号传送至控制器，控制器输出的控制信号通过电比例阀和电比例减压阀控制油缸内活塞的运动。  

上述钻机恒负载控制装置，增设第三压力传感器、回转马达和回转油路，第三压力传感器与控制器连接。

上述钻机恒负载控制装置，所述油缸为压拔油缸。

本实用新型根据钻头刀齿的极限承载力来设定钻机系统的运转负载，并且能够按照所设定负载准确控制钻进压入力和回转扭矩，随着钻孔深入钻具设备的重量增加，使钻头刀齿所承受的荷载在其极限承载的范围内，从而延长刀齿的使用寿命，减少换钻头时事故的发生。同时钻头刀齿在设定的恒负载下稳定运转，带动钻机旋转的发动机系统功率利用率最高，进尺速度最快。

附图说明

图1是本实用新型压入力控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型扭矩控制装置的结构示意图。

图中各标号清单为：1、钻头刀齿，2、套管，3、卡盘装置，4、液压杆，5、有杆腔，6、无杆腔，7、第一压力传感器，8、第二压力传感器，9、控制器，10、第一电比例减压阀，11、第二电比例减压阀，12、电比例阀，13、油箱， 14、溢流阀，15、液压泵，16、第三压力传感器，17、回转马达。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。