一种自动化提钻作业方法与流程

本发明涉及地质钻探，尤其涉及一种自动化提钻作业方法。

背景技术：

1、使用立轴钻机进行作业的传统地质钻探方式，其作业衔接环节高度依赖人工操作。通常情况下，每个班组至少需要配置3至4人，包括钻机操作工、井架工以及孔口操作工。其中，井架工需长期在高空进行钻杆的排放与摘挂钩操作；在进行提钻卸扣操作时，钻杆接头处因管柱内外存在的显著压力差，常引发钻井液骤然喷溅，与此同时，被提升的钻杆内部所存留的钻井液，在脱离孔内液面支撑后瞬时受重力作用倾泻于孔口区域，形成二次喷溅，孔口操作工则需承担孔口机台面清理以及孔口防污与减污作业，如手动刮泥、遮挡等。上述环节均依赖人工完成，不仅劳动强度大、作业效率低下，而且难以保证操作的一致性与及时性，同时高空作业与孔口操作环境也带来了显著的安全隐患。

2、因此，亟需一种自动化提钻作业方法，有效减少井场工作人员数量，降低操作人员的劳动强度，并全面提升作业效率。

技术实现思路

1、（一）要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种自动化提钻作业方法，其解决了在地质钻探井场工作部分环节依赖人工操作，劳动强度大、作业效率低的技术问题。

3、（二）技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、本发明实施例提供一种自动化提钻作业方法，采用电传动立轴钻机、无缆吊卡、二层台排管机、拧管机和孔口减污装置，孔口减污装置包括设置于拧管机上方的挡推机构和设置于拧管机下方的清洗机构，通过如下方法进行提钻：

6、s1、将孔口处待提升钻杆的上端套设提引接头，电传动立轴钻机带动无缆吊卡下降并卡接于提引接头上；

7、s2、无缆吊卡上升提起上方钻杆，至下方钻杆的上端接头露出拧管机夹持位置，提升过程中清洗机构对钻杆外壁及接头进行喷淋清洗；

8、s3、拧管机对上方钻杆卸扣，卸扣时挡推机构切换至遮挡位置，对接头处喷溅钻井液进行遮挡，卸扣完毕，挡推机构切换至推偏位置，将已卸扣的上方钻杆推离下方钻杆轴线使其位于收集槽上方，待钻杆内钻井液排放完毕后，挡推机构切换至收缩位置以让出操作空间；

9、s4、二层台排管机的机械手环持上方钻杆上部，其下部放置于台面杆架内，机械手跟随移动至上方钻杆底端落地，无缆吊卡解除卡持；

10、s5、二层台排管机的机械手将上方钻杆上部移送至指梁内，完成单根钻杆提钻；

11、s6、重复s1至s5，直至完成全部钻杆提钻。

12、优选地，无缆吊卡包括吊卡主体、环形开口锁块、电动马达和电池，吊卡主体的前侧设有容纳提引接头的锁紧空间且锁紧空间的一侧开口，吊卡主体的背部开设有容纳电动马达和电池的容纳空间，电池为电动马达供电，环形开口锁块位于吊卡主体的上方；

13、在步骤s1中，电动马达接收信号发出器发出的控制信号，驱动环形开口锁块沿第一方向回转，以封闭锁紧空间的上方，从而将提引接头锁紧于锁紧空间内；

14、在步骤s4中，电动马达接收信号发出器发出的控制信号，驱动环形开口锁块沿与第一方向相反的第二方向回转，以敞开锁紧空间的上方，从而解除对提引接头的卡持。

15、优选地，锁紧空间和提引接头均为回转型结构；

16、步骤s1中，在无缆吊卡下降套设提引接头时，利用锁紧空间与提引接头均为回转体结构的配合，以使提引接头周向自动对中定位。

17、优选地，电动马达的输出轴上设有驱动齿轮，环形开口锁块的外侧设有啮合齿，驱动齿轮穿过吊卡主体背面的缺口与环形开口锁块的啮合齿相啮合，以将旋转动力传递至环形开口锁块，驱动其回转完成步骤s1中锁紧或步骤s4中解锁动作。

18、优选地，无缆吊卡还包括限位凸轮和两个限位微动开关，限位凸轮设置于驱动齿轮上方，限位微动开关设置于吊卡主体的固定壳上；

19、在驱动齿轮转动时，带动设置于该驱动齿轮上方的限位凸轮同步转动；

20、当环形开口锁块回转至步骤s1中锁紧或步骤s4中解锁到位时，限位凸轮分别触发两个限位微动开关，以控制电动马达停止旋转，实现锁紧或解锁的定位。

21、优选地，在步骤s3中，挡推机构包括固定架、折叠组件、护罩和伸缩驱动件；

22、固定架设置于钻机的安装架上，折叠组件的固定端与固定架铰接，折叠组件的移动端与护罩铰接，伸缩驱动件的固定端与固定架铰接，伸缩驱动件的移动端与折叠组件铰接；

23、在步骤s3中，当伸缩驱动件通过驱动折叠组件展开带动护罩位于遮挡位置时，护罩遮挡于孔口上方两个钻杆的接头处；

24、在步骤s3中，当伸缩驱动件通过驱动折叠组件展开带动护罩位于推偏位置时，护罩推动上方钻杆偏离下方钻杆的轴线；

25、在步骤s3中，当伸缩驱动件通过驱动折叠组件折叠带动护罩位于收缩位置时，护罩退出孔口上方的作业区域。

26、优选地，在步骤s3中，护罩处于遮挡位置时，护罩的一侧开口形成遮挡区域，遮挡区域呈半包围结构，以将两个钻杆的接头处遮挡于护罩内侧。

27、优选地，挡推机构还包括橡胶挡板，橡胶挡板设置于护罩上以遮挡避让空间；

28、在步骤s3中，当挡推机构切换至推偏位置时，橡胶挡板能够穿过下方钻杆。

29、优选地，清洗机构包括安装座和清洗本体，清洗本体通过安装座可拆卸安装于拧管机安装板的下方；

30、清洗本体呈圆环状并套设于钻杆的外部，清洗本体的内侧沿周向均匀开设多个喷淋出口；

31、在步骤s2中，通过清洗本体内侧沿周向均匀开设的多个喷淋出口，对上升中的钻杆外壁及接头进行周向全方位喷淋，以清除附着泥浆。

32、优选地，二层台排管机包括二层台架和机械手，二层台架设置于四角塔上，机械手一端与二层台架连接、另一端用于夹持上方钻杆，且二层台架上设有指梁；

33、在步骤s4中，机械手环持上方钻杆上部，并跟随移动至上方钻杆底端落地，将其下部放置于台面杆架内；

34、在步骤s5中，机械手将上方钻杆上部移送至指梁内，完成单根钻杆的排放。

35、（三）有益效果

36、本发明的有益效果是：

37、本发明的一种自动化提钻作业方法，通过电传动立轴钻机、无缆吊卡、二层台排管机、拧管机和孔口减污装置的协同配合，实现了提钻的自动化作业，有效解决了传统地质钻探中人工依赖度高、劳动强度大、效率低且高空作业安全隐患突出的问题。该方法中，无缆吊卡在空中能够自动完成提引接头的解锁作业，孔口减污装置的清洗机构在提升过程中同步对钻杆外壁及接头进行全方位喷淋清洗，拧管机自动卸扣并由孔口减污装置的挡推机构依次完成喷溅遮挡、钻杆推偏及让出操作空间。自动化操作实现了塔上及高空区域完全无需人员值守，从根本上杜绝了高空坠落风险；此外，孔口减污装置中清洗机构和挡推机构的清洗、遮挡和挡推相结合的方式有效减少了钻井液对孔口台面和井场的污染，改善了作业环境，降低了环保压力。

1.一种自动化提钻作业方法，其特征在于：采用电传动立轴钻机、无缆吊卡、二层台排管机、拧管机和孔口减污装置，孔口减污装置包括设置于拧管机上方的挡推机构和设置于拧管机下方的清洗机构，通过如下方法进行提钻：

2.如权利要求1所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

3.如权利要求2所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

4.如权利要求3所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

6.如权利要求1所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

7.如权利要求6所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

8.如权利要求6所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

9.如权利要求1所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：

10.如权利要求1所述的自动化提钻作业方法，其特征在于：