專利名稱：一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及地質(zhì)鉆探機械，具體說就是一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置。
背景技術(shù)：
地質(zhì)鉆探是尋找地下礦藏和研究地質(zhì)構(gòu)造的主要手段。現(xiàn)有的鉆探設(shè)備通常有八大系統(tǒng):起升、旋轉(zhuǎn)、鉆井液循環(huán)、傳動、控制、動力驅(qū)動、鉆機底座和鉆機設(shè)備系統(tǒng)。具體的就是井架、天車、絞車、游動滑車、大鉤、動力水龍頭、固相控制設(shè)備、地面管匯、泥漿罐、泥漿凈化設(shè)備、震動篩、除砂器、除泥器、離心機和配電。其中，起升、循環(huán)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是鉆機的三大工作機組，其主要目的是通過鉆桿把地面上的動力扭矩傳送到井底的鉆頭上，通過鉆頭對巖石體實施破碎，破碎后的巖石塊被動力水龍頭所噴射的循環(huán)液帶到地面，依此完成鉆探作業(yè)。但是，當(dāng)所鉆探的地質(zhì)深度過大時，鉆桿自身在傳遞動力扭矩時會產(chǎn)生極大地變形和扭曲而影響鉆探的繼續(xù)進行即深度受限。同時，鉆桿的造價昂貴，使用與操作極其繁瑣，地面上的配套設(shè)備也過于龐大?，F(xiàn)有地質(zhì)鉆探設(shè)備技術(shù)與方法有如下缺點與不足:①造價高，鉆探深度受限；②操作繁瑣，設(shè)備龐大，鉆探進度緩慢。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置，它改變了現(xiàn)有鉆探技術(shù)中動力扭矩的傳遞方式，完全取消鉆桿。具體是在一根空心軸上均勻地設(shè)置多個相同的電動機轉(zhuǎn)子，每個電動機轉(zhuǎn)子都配套設(shè)置對應(yīng)的電動機定子、電動機定子殼、軸承、密封圈，它們所形成的電動機單元體在空心軸上是串聯(lián)關(guān)系。通過外殼體把空心軸和電動機單元體完全封閉以形成動力電機組件?？招妮S就是動力電機組件的動力輸出軸。通過封閉的、帶有鋼絲線的電纜為動力電機組件完成送電。動力電機組件設(shè)置在井底并為鉆頭直接提供動力扭矩，因此省掉了鉆桿。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:它是由井下動力單元、套管單元和地面綜和輔助單元所構(gòu)成。1、井下動力單元是由動力電機組件、送電電纜、動力水龍頭、聯(lián)軸器、鉆頭組成。動力電機組件包括多個相同的電動機轉(zhuǎn)子、多個相同的電動機定子、多個相同的電動機定子殼和軸承，它們經(jīng)一根空心軸串聯(lián)后再經(jīng)外殼體完全封閉則構(gòu)成動力電機組件。外殼體的內(nèi)部使用絕緣的液體對所有的空隙處給予填充，外殼體與空心軸之間設(shè)置軸承和密封圈。外殼體的內(nèi)壁面上通過若干個短柱與每一臺電動機定子殼連接?？招妮S的上端與外殼體的上端面一齊，空心軸的下端通過空心的聯(lián)軸器與鉆頭連接。外殼體的上端面上設(shè)置空心短管，空心短管的內(nèi)、外側(cè)壁面上均設(shè)置螺紋?？招亩坦艿耐饴菁y根據(jù)需要連接配重環(huán)，空心短管的內(nèi)螺紋根據(jù)需要連接取芯裝置或者是動力水龍頭。如果是為了取得巖芯和鉆探深度，則空心短管的內(nèi)螺紋連接取芯裝置，此時的動力水龍頭則直接插到井底；如果不需要取得巖芯而只是獲得鉆探深度，則空心短管的內(nèi)螺紋連接動力水龍頭，鉆頭則使用破碎式的。外殼體上端面左側(cè)設(shè)置空心細管，空心細管里安置活塞桿，活塞桿的上端露出空心細管的上端口，活塞桿的下端與絕緣的液體接觸以保持外殼體之內(nèi)、外的壓力平衡?；钊麠U的兩端均設(shè)置卡簧圈。外殼體的外壁面上設(shè)置縱向的穩(wěn)定翼板，穩(wěn)定翼板動配合地卡在穩(wěn)定槽里。穩(wěn)定槽固定在井底部套管的內(nèi)壁面上，穩(wěn)定槽是由長條形的金屬板條與套管底部的內(nèi)壁面連接后而形成的，長條形的金屬板條的上端互相搭接。穩(wěn)定槽的底端是封閉的。起保護井壁作用的套管從地面一直延伸到井底，在套管的下部之外壁面上設(shè)置若干個縱向的、呈三角形突起的鎖定翼，突出套管外壁面的鎖定翼卡在井壁的巖石體內(nèi)，依此來增加套管和井壁之間的摩擦力。套管實時受到來自井壁的壓力、摩擦力、自重力、以及地面上所外露的套管的鎖固處理，這樣可為套管提供防止在井體里產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的阻力。因此，當(dāng)動力電機組件的空心軸為鉆頭提供扭矩時，套管則為其提供了反扭矩，鉆頭也就獲得了的動力扭矩，依靠動力電機組件的重力對鉆頭施加壓力，鉆頭則實現(xiàn)向地下鉆進的目的。 通過封閉的、帶有鋼絲線的電纜為動力電機組件完成送電。循環(huán)液通過動力水龍頭噴出后攜帶著巖石碎塊沿套管返回地面而實現(xiàn)循環(huán)。動力水龍頭是供循環(huán)液通過的管道。鋼絲繩的一端與外殼體連接，鋼絲繩的另一端通過地面上的設(shè)備來控制動力電機組件的升、降及調(diào)節(jié)鉆頭所受到的壓力的大小。2、套管單元的套管分為若干節(jié):套管是隨著鉆頭深度的下進，從地面上的井口處陸續(xù)地接入單節(jié)的鋼材質(zhì)圓筒而形成的整體長筒即套管，套管從地面井口處一直延伸到井底。井體里的套管不僅起到保護井壁的作用，還對動力電機組件提供反扭矩而使鉆頭獲得動力扭矩。3、地面綜和輔助單元包括井口之上的全部設(shè)備組件。主要設(shè)備有:天車、絞車、游動滑車、固相控制設(shè)備、地面管匯、泥漿罐、泥漿凈化設(shè)備、震動篩、除砂器、除泥器、離心機和配電等設(shè)備。另需配備一個控制間，根據(jù)傳感器的信號來控制井底鉆頭的轉(zhuǎn)速和鉆進速度。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的套管底部展開結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0029]
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型作進一步說明。實施例1:結(jié)合圖1，為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置，它是由井下動力單元、套管單元和地面綜和輔助單元構(gòu)成。1、井下動力單元是由動力電機組件、送電電纜(17)、聯(lián)軸器(2)、鉆頭(I)、動力水龍頭(5)組成。動力電機組件是由一根空心軸(12)、外殼體(10)、多個相同的電動機轉(zhuǎn)子(14)、多個相同的電動機定子(13)、多個相同的電動機定子殼(11)及軸承和密封圈構(gòu)成。每個電動機轉(zhuǎn)子(14)以串聯(lián)的方式固定在空心軸(12)上并與電動機定子(13)和電動機定子殼(11) 一起形成電動機單元體?？招妮S(12)是電動機單元體的傳動軸。電動機單元體經(jīng)外殼體(10)封閉后構(gòu)成動力電機組件。空心軸(12)與外殼體(10)之間設(shè)置密封圈和軸承。外殼體(10)內(nèi)部的空隙處用絕緣的液體給予填充?？招妮S(12)的上端與外殼體(10)的上端面一齊，空心軸(12)的下端通過空心的聯(lián)軸器(2)與鉆頭(I)連接。外殼體(10)的上端面處設(shè)置空心短管(19)，空心短管(19)的內(nèi)、外側(cè)壁面上均設(shè)置螺紋。空心短管(19)上的內(nèi)螺紋連接取芯裝置或者是動力水龍頭(5)?？招亩坦?19)上的外螺紋根據(jù)需要連接配重環(huán)。取芯裝置是現(xiàn)有的定型設(shè)備。電動機單元體中的每個電動機定子殼(11)都與外殼體(10)的內(nèi)側(cè)壁通過若干個短桿連接固定。外殼體(10)上端面左側(cè)所設(shè)置的空心細管內(nèi)設(shè)置活塞桿(15)，活塞桿(15)的底端與絕緣的液體接觸，活塞桿(15)的頂端露出空心細管的頂端，活塞桿(15)的兩端均設(shè)置卡簧圈。通過封閉的、帶有鋼絲繩的送電電纜(17)為動力電機組件完成送電。外殼體(10)的外壁面上設(shè)置縱向的穩(wěn)定翼板(4),穩(wěn)定翼板(4)動配合地卡在穩(wěn)定槽(8)里。穩(wěn)定槽(8)固定在井底部套管(3)的內(nèi)壁面上，穩(wěn)定槽(8)是由金屬板條(20)與套管(3)底部的內(nèi)壁面連接后而形成的，金屬板條(20)的上端互相搭接固定。穩(wěn)定槽(8)的底端是封閉的。傳感器(9)設(shè)置在外殼體(10)的里面。動力水龍頭(5)是循環(huán)液管道的總稱，泥漿泵通過動力水龍頭(5)把循環(huán)液送到井底。2、套管單元包括從地面到井底的全部套管(3)。套管(3)是由多個單節(jié)的圓筒在井口處依據(jù)鉆頭的下進深度，單節(jié)連接后依靠自重和壓力送入井體里的長圓筒即套管(3)。套管(3)從地面井口處一直延伸到井底。在套管(3)的下部之外壁面上設(shè)置若干個縱向的呈三角形突起的鎖定翼(6)，突出套管(3)外壁面的鎖定翼(6)卡在井壁(21)的巖石體(7)內(nèi)，依此來增加套管(3)和井壁(21)之間的摩擦力。套管(3)實時受到來自井壁(21)巖石的壓力、摩擦力、自重力、以及地面上所外露的套管(3)的鎖固處理，這些力可阻止套管(3)在井體里轉(zhuǎn)動。因此，當(dāng)動力電機組件中的空心軸(12)為鉆頭(I)提供扭矩時，套管(3)則為動力電機組件提供了反扭矩，鉆頭(I)也就獲得了動力扭矩，依靠動力電機組件的重量、配重環(huán)的重量則實現(xiàn)鉆頭(I)的鉆進目的。[0045]3、地面綜和輔助單元包括井口之上的全部設(shè)備組件(18)。主要的常規(guī)設(shè)備有:天車、絞車、游動滑車、大鉤、固相控制設(shè)備、地面管匯、泥漿罐、泥漿凈化設(shè)備、泥漿泵、震動篩、除砂器、除泥器、離心機和配電等。單獨配備的鋼絲繩(16)的一端與井下的外殼體(10)連接后通過地面的設(shè)備來控制動力電機組件的提升和鉆頭(I)所受到壓力的大小調(diào)節(jié)。泥漿泵與動力水龍頭(5)連接。實施例2:結(jié)合圖2，為本實用新型的A-A截面結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置。電動機轉(zhuǎn)子(14)固定在空心軸(12)上并與電動機定子(13)和電動機定子殼(11)一起形成電動機單元體。外殼體(10)內(nèi)側(cè)壁面通過短柱與電動機定子殼(11)連接。外殼體(10)的外壁面上設(shè)置縱向的穩(wěn)定翼板(4)，穩(wěn)定翼板(4)動配合地卡在凹形的穩(wěn)定槽(8)里，穩(wěn)定槽(8)固定在井底部套管(3)的內(nèi)壁面上。套管(3)被井壁(21)包圍，套管(3)的外壁面上設(shè)置若干個縱向的呈三角形突起的鎖定翼(6)，突出套管(3)外壁面的鎖定翼(6)卡在井壁(·21)的巖石體(7)內(nèi)。動力水龍頭(5)沿套管(3)的內(nèi)壁面通過。實施例3:結(jié)合圖3，為本實用新型的套管底部展開結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置。穩(wěn)定槽(8)之間是平行和縱向均勻排列的，穩(wěn)定槽(8)是由金屬板條(20)固定在套管(3)的內(nèi)壁面上而形成的，金屬板條(20)的上端互相搭接固定，金屬板條(20)的下端封閉的。實施例4:結(jié)合圖1，結(jié)合圖2，結(jié)合圖3，本實用新型提供了一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置。其原理是:在井底設(shè)置的動力電機組件直接為鉆頭提供動力扭矩，依靠井里的套管為動力電機組件提供反扭矩，因此可以省掉龐大的鉆桿。
權(quán)利要求1.一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置，它是由井下動力單元、套管單元和地面綜和輔助單元構(gòu)成； 井下動力單元是由動力電機組件、送電電纜(17)、聯(lián)軸器(2)、鉆頭 (I)、動力水龍頭(5)組成； 動力電機組件是由一根空心軸(12)、外殼體(10)、多個相同的電動機轉(zhuǎn)子(14)、多個相同的電動機定子(13)、多個相同的電動機定子殼(11)及軸承和密封圈構(gòu)成； 每個電動機轉(zhuǎn)子(14)以串聯(lián)的方式固定在空心軸(12)上并與電動機定子(13)和電動機定子殼(11) 一起形成電動機單元體；電動機單元體經(jīng)外殼體(10)封閉后構(gòu)成動力電機組件；空心軸(12)與外殼體(10)之間設(shè)置密封圈和軸承；外殼體(10)內(nèi)部的空隙處用絕緣的液體給予填充； 空心軸(12)的上端與外殼體(10)的上端面一齊，空心軸(12)的下端通過空心的聯(lián)軸器(2)與鉆頭(I)連接； 外殼體(10)的上端面處設(shè)置空心短管(19)，空心短管(19)的內(nèi)、外側(cè)壁面上均設(shè)置螺紋；空心短管(19)上的內(nèi)螺紋連接取芯裝置或者是動力水龍頭(5);空心短管(19)上的外螺紋根據(jù)需要連接配重環(huán)； 電動機單元體中的每個電動機定子殼(11)都與外殼體(10)的內(nèi)側(cè)壁通過若干個短桿連接固定； 外殼體(10)上端面左側(cè)所設(shè)置的空心細管內(nèi)設(shè)置活塞桿(15)，活塞桿(15)的底端與絕緣的液體接觸，活塞桿(15)的頂端露出空心細管的頂端，活塞桿(15)的兩端均設(shè)置卡簧圈； 通過封閉的、帶有鋼絲線的送電電纜(17)為動力電機組件完成送電； 外殼體(10)的外壁面上設(shè)置縱向的穩(wěn)定翼板(4),穩(wěn)定翼板(4)動配合地卡在穩(wěn)定槽(8)里；穩(wěn)定槽(8)固定在井底部套管(3)的內(nèi)壁面上，穩(wěn)定槽(8)是由金屬板條(20)與套管(3 )底部的內(nèi)壁面連接后而形成的，金屬板條(20 )的上端互相搭接固定；穩(wěn)定槽(8 )的底端是封閉的； 套管單元包括從地面到井底的全部套管(3);套管(3)是由多個單節(jié)的圓筒在井口處依據(jù)鉆頭的下進深度，單節(jié)連接后依靠自重和壓力送入井體里的長圓筒即套管(3)； 套管(3)的下部之外壁面上設(shè)置若干個縱向的呈三角形突起的鎖定翼(6)； 地面綜和輔助單元包括井口之上的全部設(shè)備組件(18);單獨配備的鋼絲繩(16)的一端與井下的外殼體(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置，其特征在于:所述的動力水龍頭(5)沿套管(3)的內(nèi)壁面通過。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置，其特征在于:所述的穩(wěn)定槽(8)之間是平行和縱向均勻排列的。
專利摘要本實用新型提供一種無鉆桿式地質(zhì)鉆探裝置，它是地質(zhì)鉆探機械。由井下動力單元、套管單元、地面綜和輔助單元所構(gòu)成。具體是在空心軸上設(shè)置多個相同的電動機轉(zhuǎn)子，每個電動機轉(zhuǎn)子都配套設(shè)置對應(yīng)的定子、定子殼、軸承、密封圈以構(gòu)成電動機單元體。通過外殼體把電動機單元體完全封閉以形成動力電機組件。外殼體的內(nèi)部使用絕緣的液體給予填充并設(shè)置活塞桿以平衡內(nèi)外的壓差。外殼體與空心軸之間設(shè)置軸承和密封圈。動力電機組件設(shè)置在井底并為鉆頭直接提供動力扭矩，因此省掉了鉆桿。井內(nèi)套管底部內(nèi)壁設(shè)置穩(wěn)定槽，外壁設(shè)置縱向鎖定翼。外殼體通過穩(wěn)定翼板與穩(wěn)定槽配合而獲得由套管提供的反扭矩。通過封閉的、帶有鋼絲繩電纜為動力電機組件完成送電。
文檔編號E21B17/00GK202990848SQ20132000080
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月1日
發(fā)明者岳中珩 申請人:岳中珩