1.本发明涉及一种潜孔钻机套管卸扣装置，属于潜孔钻机的钻探施工领域。
背景技术：
2.潜孔钻机是浅层地热能地埋管孔和水源井钻探的常用设备，基本工作原理是利用压缩空气做为动力，通过冲击器带动钎头冲击岩土，岩土碎屑在气流作用下，经钻杆和钻孔之间的空隙返出地面。在遇到松软或者破碎底层时，为防止气流冲击造成塌孔，需在钻孔内侧放置套管，待孔内作业完成后，再将套管拔出。目前常见的套管拔出作业过程是：在井口处放置套管夹板，钻机提起套管后，人工拧紧夹板螺栓，放止下套管下坠，再用套管链钳人工卸扣。由于现场泥水较多，且套管丝扣较紧，经常需要一边用锤敲击，一边转动链钳，工人劳动时间长、强度大。因此研发一种潜孔钻机专门的拆卸套管装置，是本领域的亟待解决的问题。
技术实现要素：
3.本发明的目的就是针对潜孔钻机套管的卸扣问题，公开了一种潜孔钻机套管卸扣装置，可以通过本装置一次性完成套管拔出过程的下套管的锁紧固定，上部套管的夹紧和丝扣的连续旋转拆卸。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种潜孔钻机套管卸扣装置，包括下底板部分和上底板部分，上底板部分在旋转卸扣时可沿导向柱向上移动；所述的下底板部分包括下底板、夹紧油缸、下夹紧块和导向柱等；所述的上底板部分包括上底板、液压马达减速机、旋转锁紧机构等；所述的旋转锁紧机构与上底板旋转卡环连接，并可绕中心转动；所述的下底板和上底板通过导向柱连接，在导向柱的轴肩定位处放置有橡胶缓冲套。卸扣装置通过下底板与潜孔钻机的井口操作台连接。
5.所述的下底板中心开有中心孔，直径大于套管直径20mm；所述的夹紧油缸固定在下底板上，左右对称分布，所述的活塞杆与下夹紧块连接，下夹紧块可在下底板上随活塞杆左右移动；所述的下夹紧块接触夹紧套管部分加工成弧形，弧度直径和套管直径相等。
6.所述的上底板中心开有中心孔，直径大于套管直径20mm；所述的旋转卡环通过螺栓固定于上底板，并与中心孔同心，在旋转卡环内侧放置旋转垫片，降低旋转锁紧机构的转动摩擦力；所述的液压马达减速机固定于上底板，通过减速机齿轮与旋转锁紧机构的齿轮相连；所述的旋转锁紧结构包括旋转环、固定卡板、移动卡块、连杆、丝套、丝杆、销轴和手轮等组成，移动卡块和丝套通过连杆和销轴连接，利用杠杆倍增原理，通过旋转丝杆，然后连杆带动移动卡块，实现松开或夹紧套管。移动卡块锁紧套管时，连杆大于或等于水平止点位置。
7.所述的旋转环内径大于套管外径4mm；下部加工有凹槽与旋转卡环连接；外侧加工有齿轮与减速机齿轮连接；在左侧内侧面加工三个竖槽，与横向中心成60
°
分布，分别放置
三个固定卡板，三个卡板内弧直径与套管直径相同，中心与套管中心重合；左侧延中心加工有横向和竖向滑槽，移动卡块和丝套可在滑槽内滑动。
8.所述的移动卡块内侧弧面直径与套管直径相同，向套管外侧移动时可形成大于2mm间隙；在内弧面加工有花纹，放置夹紧时套管滑动；在弧面对侧加工有销轴连接结构。
9.所述的丝套与丝杆连接，随丝杆转动，在滑槽内上下运动，并加工有销轴连接结构。
10.所述的导向柱有四根，分别固定于下底板四角处，上底板可在导向柱上柱面随丝扣旋转滑动，上柱面长度大于套管丝扣长度，在导向柱顶部有位置定位螺母，轴肩的橡胶套用于缓冲卸扣结束时上底板下落的冲击。
11.本发明的有益效果如下：本发明通过套管卸扣装置的下底板部分固定下套管和上底板部分的液压马达减速机带动旋转锁紧机构旋转拆卸上套管，实现潜孔钻机施工中套管的拔出，替代原来低效高强度的人工操作，该装置结构简单，使用方便。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明现有技术中的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍：图1卸扣装置结构原理图图2卸扣装置俯视图其中：1下底板， 2上底板，3导向柱，4缓冲套，5螺母，6夹紧油缸，7活塞杆，8下夹紧块，9液压马达减速机，10减速机齿轮，11旋转锁紧机构，12旋转卡环，13旋转垫片，14旋转环，15固定卡板，16移动卡块，17连杆，18丝套，19丝杆，20丝套销，21移动卡块销，22压板，23手轮，24下套管，25上套管。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明进一步说明。
14.其中卸扣装置具体结构如下：包括下底板部分和上底板部分；所述的下底板部分包括下底板1、夹紧油缸6、下夹紧块8和导向柱3等；所述的上底板部分包括上底板2、液压马达减速机9、旋转锁紧机构11等；所述的旋转锁紧机构11与上底板2的旋转卡环12连接，并可绕中心转动；所述的下底板1和上底板2通过导向柱3连接，在导向柱3的轴肩定位处放置有橡胶缓冲套4。
15.进一步的，所述的下底板1中心开有中心孔，直径大于套管24直径20mm；进一步的，所述的夹紧油缸6固定在下底板1上，左右对称分布，所述的活塞杆7与下夹紧块8连接，下夹紧块8可在下底板1上随活塞杆7左右移动；进一步的，所述的下夹紧块8接触夹紧套管24部分加工成弧形，弧度直径和套管直径相等，同时在弧形面上加工有花纹，防止套管在转动过程中转动。
16.进一步的，所述的上底板2中心开有中心孔，直径大于套管直径20mm；进一步的，所述的旋转卡环12通过螺栓固定于上底板2，并与中心孔同心，在旋转卡环12内侧放置旋转垫片13，降低旋转锁紧机构11的转动摩擦力；
进一步的，所述的液压马达减速机9固定于上底板2，通过减速机齿轮10与旋转锁紧机构11的齿轮相连；进一步的，所述的旋转锁紧结构11包括旋转环14、固定卡板15、移动卡块16、连杆17、丝套18、丝杆19、销轴20/21和手轮23等组成，移动卡块16和丝套18通过连杆17和销轴20/21连接，利用杠杆倍增原理，通过旋转丝杆19，然后连杆17带动移动卡块16，实现松开或夹紧套管25。移动卡块21锁紧套管25时，连杆16大于或等于水平止点位置。
17.进一步的，所述的旋转环14内径大于套管25外径4mm；下部加工有凹槽与旋转卡环12连接；外侧加工有齿轮与减速机齿轮10连接；在左侧内侧面加工三个竖槽，与横向中心成60
°
分布，分别放置三个固定卡板15，三个卡板内弧直径与套管25直径相同，中心与套管25中心重合；左侧延中心加工有横向和竖向滑槽，移动卡块16和丝套18可在滑槽内滑动。
18.进一步的，所述的移动卡块16内侧弧面直径与套管直径相同，向套管25外侧移动时可形成大于2mm间隙；在内弧面加工有花纹，放置夹紧时套管25滑动；在弧面对侧加工有销轴21连接结构。
19.进一步的，所述的丝套18与丝杆19连接，随丝杆19转动，在滑槽内上下运动，并加工有销轴22连接结构。
20.进一步的，所述的导向柱3有四根，分别固定于下底板1四角处，上底板2可在导向柱3上柱面随丝扣旋转滑动，上柱面长度大于套管25丝扣长度，在导向柱3顶部有位置定位螺母5，轴肩的橡胶套用于缓冲卸扣结束时上底板下落的冲击。
21.利用上述装置进行卸扣的安全操作工艺，其步骤为：步骤一：将上述装置通过下底板1连接在潜孔钻机井口操作平台上，保证下底板1中心与套管24的中心重合，然后连接夹紧油缸6的控制油管，操作控制阀将使夹紧油缸6的活塞杆7带动下夹紧块8外移，接着旋转手柄23，控制移动卡块16外移，行成与套管的间隙，再移动潜孔钻机使套管25从卸扣装置的中心孔通过。
22.步骤二：开动钻机卷扬，将套管24向上拔出，当上套管25和下套管24的螺纹连接部分到达下夹紧块8和固定卡板15之间时，停止提升；然后操纵控制阀，使夹紧油缸6带动下夹紧块8向中心移动，从而夹紧下套管24，到达一定压力后停止加压。
23.步骤三：转动手轮23，使得丝杆19带动丝套18和连杆17运动，将移动卡块16向上套管25中心滑动，从而夹紧上套管25，到达一定扭矩后，停止旋转。
24.步骤四：启动液压马达减速机9，使其通过减速机齿轮10带动旋转锁紧机构11做逆时针转动（套管是反扣），此时卸扣装置的上底板2随丝扣旋转沿导向柱3上升，知道丝扣全部卸出。
25.步骤五：缓慢操作钻机卷扬，将上套管25处于吊装状态，反向转动手柄23解除套管锁紧，将上套管25吊出。再将套管吊具连接在下套管24的螺纹处，操纵钻机卷扬，带有预紧力后，松开夹紧油缸6。
26.重复以上步骤，直到套管全部拔出。
27.实施例：潍坊信息产业园地源热泵项目，地埋管孔施工中套管起拔应用。此项目设计孔深120米，初期地质勘察表明上部40米为土质结构，使用潜孔锤钻进工艺，极易产生塌孔，造成钻井事故，需在上层部分下放套管，套管外径146mm。其中有2台潜孔钻机安装有本装置进行钻
井施工，其他钻机仍采用传统人工套管卸扣方式，前期钻进过程与其他钻机差别不大，但在套管提升阶段，采用本装置的钻机工作进度比其他钻机大幅提高，并且工人劳动强度也大幅降低。技术特征：
1.一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：包括下底板部分和上底板部分，上底板部分在旋转卸扣时可沿导向柱向上移动；所述的下底板部分包括下底板、夹紧油缸、下夹紧块和导向柱等；所述的上底板部分包括上底板、液压马达减速机、旋转锁紧机构等；所述的旋转锁紧机构与上底板旋转卡环连接，并可绕中心转动；所述的下底板和上底板通过导向柱连接，在导向柱的轴肩定位处放置有橡胶缓冲套；卸扣装置通过下底板与潜孔钻机的井口操作台连接。2.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的下底板中心开有中心孔，直径大于套管直径。3.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的夹紧油缸固定在下底板上，左右对称分布，所述的活塞杆与下夹紧块连接，下夹紧块可在下底板上随活塞杆左右移动。4.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的下夹紧块接触夹紧套管部分加工成弧形，弧度直径和套管直径相等，同时在弧形面上加工有花纹，防止套管在转动过程中转动。5.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的上底板中心开有中心孔，直径大于套管直径。6.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的旋转卡环通过螺栓固定于上底板，并与中心孔同心，在旋转卡环内侧放置旋转垫片，降低旋转锁紧机构的转动摩擦力。7.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的旋转锁紧结构包括旋转环、固定卡板、移动卡块、连杆、丝套、丝杆、销轴和手轮等组成，移动卡块和丝套通过连杆和销轴连接，利用杠杆倍增原理，通过旋转丝杆，然后连杆带动移动卡块，实现松开或夹紧套管，移动卡块锁紧套管时，连杆大于或等于水平止点位置。8.如权利要求7所述的旋转锁紧结构，其特征在于：所述的旋转环内径大于套管外径4mm；下部加工有凹槽与旋转卡环连接；外侧加工有齿轮与减速机齿轮连接；在左侧内侧面加工三个竖槽，与横向中心成60
°
分布，分别放置三个固定卡板，三个卡板内弧直径与套管直径相同，中心与套管中心重合；左侧延中心加工有横向和竖向滑槽，移动卡块和丝套可在滑槽内滑动。9.如权利要求7所述的旋转锁紧结构，其特征在于：所述的移动卡块内侧弧面直径与套管直径相同，向套管外侧移动时可形成大于2mm间隙；在内弧面加工有花纹，放置夹紧时套管滑动；在弧面对侧加工有销轴连接结构。10.如权利要求1所述的一种潜孔钻机套管卸扣装置，其特征在于：所述的导向柱有四根，分别固定于下底板四角处，上底板可在导向柱上柱面随丝扣旋转滑动，上柱面长度大于套管丝扣长度，在导向柱顶部有位置定位螺母，轴肩的橡胶套用于缓冲卸扣结束时上底板下落的冲击。
技术总结
本发明公开了一种潜孔钻机套管卸扣装置，可以通过本装置一次性完成套管拔出过程的下套管的锁紧固定，上部套管的夹紧和丝扣的连续旋转拆卸。本装置包括下底板部分和上底板部分，上底板部分在旋转卸扣时可沿导向柱向上移动；所述的下底板部分包括下底板、夹紧油缸、下夹紧块和导向柱等；所述的上底板部分包括上底板、液压马达减速机、旋转锁紧机构等；所述的旋转锁紧机构与上底板旋转卡环连接，并可绕中心转动；所述的下底板和上底板通过导向柱连接，在导向柱的轴肩定位处放置有橡胶缓冲套。卸扣装置通过下底板与潜孔钻机的井口操作台连接。装置通过下底板与潜孔钻机的井口操作台连接。装置通过下底板与潜孔钻机的井口操作台连接。
技术研发人员：张霄 张海勇 戚厚羿 徐士友 申登峦 霍兴胜
受保护的技术使用者：山东坊能新动能科学研究院有限公司
技术研发日：2020.06.10
技术公布日：2021/12/10
声明：
“潜孔钻机套管卸扣装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：山东坊能新动能科学研究院有限公司
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2024年08月08日 ~ 10日 
