工程钻机的钻头刀具更换装置及更换方法与流程

281 编辑：中冶有色技术网来源：亨通海洋工程有限公司

2023-10-18 13:50:36

1.本发明涉及钻机技术领域，尤其是指一种工程钻机的钻头刀具更换装置及更换方法。

背景技术：

2.现有工程钻机的钻头重量较大，需要更换钻头上的刀具时，需要借助井架上的龙门吊，利用龙门吊的起吊绳索将整个钻头吊起至地面以上，然后使得井架倾倒一定角度，才可以将钻头取下放置于地面上，之后再对钻头刀具进行更换，整个操作过程需耗费较长的时间，操作繁琐且操作不便，导致操作效率较低，不利于保证钻井作业的施工进度，无法满足施工需求。

技术实现要素：

3.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中钻头刀具不便于更换，操作效率较低的缺陷。

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种工程钻机的钻头刀具更换装置，包括门架和机械手，所述机械手用于和所述门架相连接，所述门架上部连接有滑架，所述滑架可沿所述门架竖直滑移，所述滑架上连有动力头，所述动力头上可拆卸地连接有抱紧装置，所述门架下部连接有底座，所述底座上连接有封口平车，所述封口平车包括可水平相向运动的第一车体和第二车体，所述第一车体和第二车体合拢时，所述第一车体和第二车体之间形成第一夹持空间。

5.在本发明的一个实施例中，所述第一车体上连接有第一弧形抱卡，第二车体上均连接有第二弧形抱卡，所述第一车体和第二车体合拢时，所述第一弧形抱卡和第二弧形抱卡形成圆形的所述第一夹持空间。

6.在本发明的一个实施例中，所述第一弧形抱卡可滑移地连接在第一车体上，所述第二弧形抱卡可滑移地连接在第二车体上。

7.在本发明的一个实施例中，所述底座上设置有滑轨，所述第一车体和第二车体均可滑移地连接在所述滑轨上。

8.在本发明的一个实施例中，所述抱紧装置包括可相向运动的第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂和第二夹持臂均由液压缸驱动运动，所述第一夹持臂和第二夹持臂合拢时，所述第一夹持臂和第二夹持臂之前形成第二夹持空间。

9.一种利用上述任一项所述的更换装置进行钻头刀具更换的方法，所述钻头包括钻头主体，所述钻头主体的上部可拆卸地连接有过渡钻杆，下部连接有钻头部，所述钻头部上连接有刀具，该方法包括以下步骤，

10.步骤1)、利用抱紧装置抱紧所述过渡钻杆，并驱动滑架沿门架上升至第一高度；

11.步骤2)、驱动封口平车的第一车体和第二车体相向运动，直至钻头主体被夹持在第一车体和第二车体之间的第一夹持空间中；

12.步骤3)、利用机械手抓住钻头主体的上部；

13.步骤4)、将抱紧装置从动力头上拆下，并将过渡钻杆从钻头主体上拆下；

14.步骤5)、将钻头主体连接在动力头上；

15.步骤6)、驱动封口平车的第一车体和第二车体背离运动，使得封口平车松开所述钻头主体；

16.步骤7)、并驱动滑架沿门架上升至第二高度；

17.步骤8)对钻头部上的刀具进行更换。

18.在本发明的一个实施例中，所述钻头部包括扩孔钻头和超前钻头，所述超前钻头位于所述扩孔钻头的下方，所述扩孔钻头和超前钻头上均连接有刀具。

19.在本发明的一个实施例中，所述钻头主体上连接有过渡接头，所述过渡钻杆和所述过渡钻头通过螺栓连接。

20.在本发明的一个实施例中，所述钻头主体上连接有导向器。

21.在本发明的一个实施例中，步骤5)中，将钻头主体连接在动力头上的方法包括：作业人员站在吊篮中，并将吊篮起吊至动力头处，然后由作业人员将钻头主体连接在动力头上。

22.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

23.本发明所述的钻头刀具更换装置和方法，能够快速进行钻头刀具的更换，大大提高了钻头刀具的更换操作效率，利于保证施工进度。

附图说明

24.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

25.图1是本发明的工程钻机的钻头刀具更换装置的结构示意图；

26.图2是封口平车的俯视结构示意图；

27.图3是钻头的结构示意图；

28.图4是本发明进行钻头刀具更换的第一种状态图；

29.图5是本发明进行钻头刀具更换的第二种状态图；

30.图6是本发明进行钻头刀具更换的第三种状态图；

31.图7是本发明进行钻头刀具更换的第四种状态图；

32.说明书附图标记说明：1、门架；2、机械手；3、滑架；4、动力头；5、抱紧装置；51、第一夹持臂；52、第二夹持臂；6、底座；7、封口平车；71、第一车体；72、第二车体；73、第一弧形抱卡；74、第二弧形抱卡；8、钻头；81、钻头主体；82、扩孔钻头；83、超前钻头；84、刀具；85、过渡接头；86、导向器；9、过渡钻杆。

具体实施方式

33.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

34.参照图1-图2所示，本实施例公开了一种工程钻机的钻头刀具更换装置，包括门架1和机械手2，机械手2用于连接在门架1上，门架1上部连接有滑架3，滑架3可沿门架1竖直滑

移，滑架3上连有动力头4，动力头4上可拆卸地连接有抱紧装置5，门架1下部连接有底座6，底座6上连接有封口平车7，封口平车7包括可水平相向运动的第一车体71和第二车体72，第一车体71和第二车体72合拢时，第一车体71和第二车体72之间形成第一夹持空间。

35.动力头4和抱紧装置5之间可通过螺栓连接。

36.在其中一个实施方式中，第一车体71上连接有第一弧形抱卡73，第二车体72上均连接有第二弧形抱卡74，第一车体71和第二车体72合拢时，第一弧形抱卡73和第二弧形抱卡74形成圆形的第一夹持空间，用于夹持钻杆或钻头8。

37.进一步地，第一弧形抱卡73可滑移地连接在第一车体71上，第二弧形抱卡74可滑移地连接在第二车体72上，以便于灵活调节第一弧形抱卡73和第二弧形抱卡74的位置。

38.第一弧形抱卡73和第二弧形抱卡74可由气缸或液压缸驱动运动。

39.在其中一个实施方式中，底座6上设置有滑轨，第一车体71和第二车体72均可滑移地连接在滑轨上，以对封口平车7运动起到较好的导向作用。

40.在其中一个实施方式中，抱紧装置5包括可相向运动的第一夹持臂51和第二夹持臂52，第一夹持臂51和第二夹持臂52均由液压缸驱动运动，第一夹持臂51和第二夹持臂52合拢时，第一夹持臂51和第二夹持臂52之前形成第二夹持空间，用于夹持钻杆。

41.如图3所示，钻头8包括钻头主体81，钻头主体81的上部可拆卸地连接有过渡钻杆9，下部连接有钻头部，钻头部上连接有刀具84；进行钻井作业时，需要将过渡钻杆9和其他钻杆相连接而保证钻井深度。

42.本实施例还公开了一种钻头刀具更换方法，该工艺包括以下步骤，

43.步骤1)、如图4所示，利用抱紧装置5抱紧过渡钻杆9，并驱动滑架3沿门架1上升至第一高度；

44.利用抱紧装置5抱紧过渡钻杆9时，驱动第一夹持臂51和第二夹持臂52相向运动，直至过渡钻杆9夹持在第一夹持臂51和第二夹持臂52之间的第二夹持空间中。

45.步骤2)、驱动封口平车7的第一车体71和第二车体72相向运动，直至钻头主体81被夹持在第一车体71和第二车体72之间的第一夹持空间中；

46.步骤3)、如图5所示，利用机械手2抓住钻头主体81的上部；

47.步骤4)、将抱紧装置5从动力头4上拆下，并将过渡钻杆9从钻头主体81上拆下；

48.步骤5)、如图6所示，将钻头主体81连接在动力头4上；

49.步骤6)、驱动封口平车7的第一车体71和第二车体72背离运动，使得封口平车7松开钻头主体81；

50.步骤7)、驱动滑架3沿门架1上升至第二高度，高度可根据现场工况进行设定，以便于后续钻头刀具84的更换为准。

51.步骤8)对钻头部上的刀具84进行更换，该更换可以采用人工更换方式。

52.可以理解地，在进行步骤1)之前，需要将钻杆从过渡钻杆9上移除。

53.上述过程中，机械手2可以在步骤1)之前安装在门架1上，也可以在步骤3)时，将机械手2安装在门架1上，然后再机械手2抓住钻头主体81的上部。

54.在其中一个实施方式中，钻头部包括扩孔钻头82和超前钻头83，超前钻头83位于扩孔钻头82的下方，扩孔钻头82和超前钻头83上均连接有刀具84。

55.进行钻井作业时，一般先利用超前钻头83钻到基岩，再利用扩孔钻头82进行扩孔。

56.在其中一个实施方式中，钻头主体81上连接有过渡接头85，过渡钻杆9和过渡钻头8通过螺栓连接，以便于安装和拆卸。

57.在其中一个实施方式中，钻头主体81上连接有导向器86，以便于在进行钻井作业时支撑井壁，并使的钻头8部保持正中。

58.在其中一个实施方式中，步骤5)中，将钻头主体81连接在动力头4上的方法包括：作业人员站在吊篮中，并将吊篮起吊至动力头4处，然后由作业人员将钻头主体81连接在动力头4上。

59.其中，步骤8)中进行刀具84更换时，具体可采用以下方式：

60.如图6所示，对于扩孔钻头82：驱动滑架3沿门架1上升至第二高度后，使得扩孔钻头82位于封口平车7上部，此时操作人员只需在封口平车7上进行扩孔钻头82上的刀具84更换即可；或者也可以在封口平车7上安装作业平台进行刀具84的更换；

61.如图7所示，对于超前钻头83：驱动滑架3沿门架1上升至第二高度后，使得超前钻头83位于封口平车7上部，此时操作人员只需在封口平车7上进行超前钻头83上的刀具84更换即可；或者也可以在封口平车7上安装作业平台进行刀具84更换。

62.上述方法不仅可以用于刀具的更换，还可以进行刀具的清洗和维护。

63.上述实施例的钻头刀具更换装置和方法，无需借助龙门吊，也无需倾倒井架，大大提高了钻头刀具的更换操作效率。

64.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。技术特征：

1.一种工程钻机的钻头刀具更换装置，其特征在于：包括门架和机械手，所述机械手用于和所述门架相连接，所述门架上部连接有滑架，所述滑架可沿所述门架竖直滑移，所述滑架上连有动力头，所述动力头上可拆卸地连接有抱紧装置，所述门架下部连接有底座，所述底座上连接有封口平车，所述封口平车包括可水平相向运动的第一车体和第二车体，所述第一车体和第二车体合拢时，所述第一车体和第二车体之间形成第一夹持空间。2.根据权利要求1所述的工程钻机的钻头刀具更换装置，其特征在于：所述第一车体上连接有第一弧形抱卡，第二车体上均连接有第二弧形抱卡，所述第一车体和第二车体合拢时，所述第一弧形抱卡和第二弧形抱卡形成圆形的所述第一夹持空间。3.根据权利要求2所述的工程钻机的钻头刀具更换装置，其特征在于：所述第一弧形抱卡可滑移地连接在第一车体上，所述第二弧形抱卡可滑移地连接在第二车体上。4.根据权利要求1所述的工程钻机的钻头刀具更换装置，其特征在于：所述底座上设置有滑轨，所述第一车体和第二车体均可滑移地连接在所述滑轨上。5.根据权利要求1所述的工程钻机的钻头刀具更换装置，其特征在于：所述抱紧装置包括可相向运动的第一夹持臂和第二夹持臂，所述第一夹持臂和第二夹持臂均由液压缸驱动运动，所述第一夹持臂和第二夹持臂合拢时，所述第一夹持臂和第二夹持臂之前形成第二夹持空间。6.一种利用权利要求1-5任一项所述的更换装置进行钻头刀具更换的方法，钻头包括钻头主体，所述钻头主体的上部可拆卸地连接有过渡钻杆，下部连接有钻头部，所述钻头部上连接有刀具，其特征在于：该方法包括以下步骤，步骤1)、利用抱紧装置抱紧所述过渡钻杆，并驱动滑架沿门架上升至第一高度；步骤2)、驱动封口平车的第一车体和第二车体相向运动，直至钻头主体被夹持在第一车体和第二车体之间的第一夹持空间中；步骤3)、利用机械手抓住钻头主体的上部；步骤4)、将抱紧装置从动力头上拆下，并将过渡钻杆从钻头主体上拆下；步骤5)、将钻头主体连接在动力头上；步骤6)、驱动封口平车的第一车体和第二车体背离运动，使得封口平车松开所述钻头主体；步骤7)、并驱动滑架沿门架上升至第二高度；步骤8)、对钻头部上的刀具进行更换。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述钻头部包括扩孔钻头和超前钻头，所述超前钻头位于所述扩孔钻头的下方，所述扩孔钻头和超前钻头上均连接有刀具。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述钻头主体上连接有过渡接头，所述过渡钻杆和所述过渡钻头通过螺栓连接。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述钻头主体上连接有导向器。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤5)中，将钻头主体连接在动力头上的方法包括：作业人员站在吊篮中，并将吊篮起吊至动力头处，然后由作业人员将钻头主体连接在动力头上。

技术总结

本发明涉及一种工程钻机的钻头刀具更换装置及更换方法，该装置包括门架和机械手，机械手用于和所述门架相连接，门架上部连接有滑架，滑架可沿门架竖直滑移，滑架上连有动力头，动力头上可拆卸地连接有抱紧装置，门架下部连接有底座，底座上连接有封口平车，封口平车包括可水平相向运动的第一车体和第二车体，第一车体和第二车体合拢时，第一车体和第二车体之间形成第一夹持空间。本发明还公开了一种利用上述更换装置进行刀具更换的方法。本发明能够快速进行钻头刀具的更换，大大提高了钻头刀具的更换操作效率，利于保证施工进度。利于保证施工进度。利于保证施工进度。

技术研发人员：钱骏丁志宏丁明刘从明徐克

受保护的技术使用者：亨通海洋工程有限公司

技术研发日：2022.12.13

技术公布日：2023/3/21

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)