一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备的制作方法

1.本发明涉及石油开采技术领域，具体为一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备。


背景技术：

2.石油开采是指在有石油储存的地方对石油进行挖掘、提取的行为。在开采石油的过程中，油气从储层流入井底，又从井底上升到井口的驱动方式。石油钻机一般有起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统和监测显示仪表、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统，具备起下钻能力、旋转钻进能力、循环洗井能力等，在石油钻机的钻进控制系统中，主要通过控制转盘来转动钻杆。
3.在钻井时钻头会出现较大的磨损，在钻头磨损量过大时需要及时更换钻头，以保证钻井作业的安全性，现有的钻井设备对钻头的更换一般采用人工手动更换的方式，需要首先对钻头进行磨损量的测量，接着将磨损的钻头拆下后再换上新的钻头，整个过程需要耗费较长的时间，影响钻井的作业效率。


技术实现要素：

4.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备，解决了现有技术中对于钻井设备对于钻头的更换需要耗费较长的时间，影响钻井作业效率的问题。
5.（二）技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备，包括机架，所述机架的顶部设置有固定架，且固定架的背面设置有安装架，所述机架的底部设置有移动架，所述固定架的内部活动设置有钻井机构，且钻井机构包括钻杆和钻头，所述钻杆的底端设置有连接座，且连接座的内部与钻头的顶端螺纹连接，所述钻杆表面的上方设置有卡环，且卡环的表面设置有连接架，所述连接架的内部开设有与卡环相配合的卡槽，且卡槽的内部与卡环的表面转动连接，所述固定架内壁的两侧均设置有固定板，且两个固定板相对的一侧分别与连接架的两侧滑动连接，两个所述固定板的内部均设置有升降组件，所述钻杆的顶端设置有旋转组件；所述安装架的内部设置有换杆机构，且换杆机构位于安装架的内部滑动设置；所述换杆机构包括位于安装架内部的活动架，且活动架的底部与机架的顶部滑动连接，所述活动架的内部对称设置有两个活动框，且两个活动框的内部均转动设置有卡料框，所述活动框的正面设置有调节电机，且调节电机输出轴的表面设置有调节齿轮，所述卡料框的周面设置有齿圈，且齿圈的表面与调节齿轮的表面啮合传动，所述活动架内壁的正面与背面对称设置有四个伺服电缸一，且四个伺服电缸一驱动轴的一端分别与两个活动框的顶部固定连接。
6.优选的，所述升降组件包括两个位于固定板内部的升降块，所述固定板的内部转动设置有螺杆，且螺杆的表面与升降块的内部螺纹内连接，所述连接架的两侧分别延伸至两个固定板的内部，且连接架的两侧分别与两个升降块的一侧固定连接，所述固定板的顶部设置有安装框，且安装框的顶部设置有升降电机，所述升降电机输出轴的一端延伸至安装框的内部，且两个螺杆的顶端均延伸至安装框的内部转动连接，所述升降电机输出轴的表面与两个螺杆的表面均设置有传动轮，且三个传动轮的表面之间通过链条传动连接。
7.优选的，所述旋转组件包括旋转电机，所述连接架顶部的后方设置有固定框，且旋转电机位于固定框的内部，所述旋转电机输出轴的表面设置有驱动齿轮，所述钻杆的底端贯穿固定框并延伸至固定框的内部，且钻杆位于固定框内部的表面设置有从动齿轮，所述驱动齿轮的表面与从动齿轮的表面啮合传动。
8.优选的，所述活动架的右侧设置有连接块，所述安装架内壁的正面与背面均设置有伺服电缸二，且两个伺服电缸二驱动轴的一端均与连接块的一侧固定连接。
9.优选的，所述连接架的正面通过合页铰接有活动环，且活动环的一侧通过螺栓与连接架的内部固定连接。
10.优选的，所述固定架内部下方的两侧均设置有冲洗喷头，且固定架的左侧还架设有图像采集传感器。
11.优选的，所述固定架内壁的右侧开设有与固定框相配合的滑槽，且滑槽的内部对称设置有两个滑杆，两个所述滑杆的顶端均贯穿固定框，且两个滑杆的表面均与固定框的内部滑动连接。
12.优选的，钻井设备的工作方法，具体包括以下步骤：第一步、移动架带动机架和固定架移动至钻井区域，利用升降组件驱动钻杆和钻头在机架的内部进行下降；第二步、在钻杆下降的同时，利用旋转组件驱动钻杆和钻头进行转动，利用转动的钻头进行旋转式钻井作业；第三步、在钻头配合钻杆进行钻井作业后，将钻头升至两个冲洗喷头之间，保持钻头进行低速转动的同时，利用两个冲洗喷头对钻头进行冲洗，将钻头表面的泥块冲洗干净后，通过图像采集传感器对钻头进行尺寸信息采集，分析钻头的磨损量是否需要进行更换；第四步、在对钻头进行更换时，利用换料机构对磨损的钻头进行更换，接着将新的钻头和连接座之间进行装配连接，使用新的钻头继续进行钻井作业。
13.（三）有益效果本发明提供了一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备。与现有技术相比具备以下有益效果：（1）通过在机架的一侧设置换料机构，在对钻头进行更换的时候，利用换料机构中的两个卡料框实现对旧的钻头拆除，接着将新的钻头和连接座之间完成装配，实现对钻头的自动更换和装配处理，无需人工对钻头进行更换处理，利用卡料框和调节电机之间的配合，不仅提高了对钻头的更换效率，相较于人工更换的方式也更加省力，钻头和连接座之间的装配更加牢固，同时还有效避免了在更换钻头的过程中发生钻头掉落到钻井中的情况出现，保证了钻头更换过程中的安全稳定性。
14.（2）通过在机架的内部设置升降组件和旋转组件，利用升降组件和旋转组件两者
之间的配合工作，两个升降块带动钻杆在固定架中进行上下升降，旋转电机通过驱动齿轮和从动齿轮的啮合传动，使钻杆进行稳定的自转，钻杆和钻头作为一个整体进行旋转式钻井作业，进一步地提高了钻井效率。
15.（3）通过在机架的一侧设置冲洗喷头，同时在机架的一侧设置图像采集传感器，在钻头升出钻井时，利用冲洗喷头对钻头进行冲洗，再利用图像采集传感器对钻头进行尺寸信息采集，避免钻头表面的泥块造成图像信息采集的误差，利用图像采集传感器对钻头的尺寸数据进行比对，进而实现对钻头磨损量的快速确定，无需人工对钻头的磨损量进行测量，降低了操作人员的劳动强度，同时也有效提高对钻头的信息采集效率，在确定钻头磨损量超过最大磨损量时，立即控制换料机构对钻头进行自动更换，对于钻头的磨损量确认到钻头的更换均实现自动化处理，进一步提高钻井设备的钻井效率。
附图说明
16.图1为本发明一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备结构的示意图；图2为本发明一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备结构的侧视图；图3为本发明固定板与连接架内部结构的侧视图；图4为本发明安装框内部结构的侧视图；图5为本发明固定框内部结构的侧视图；图6为本发明安装架与活动架结构的剖视图；图7为本发明连接座与钻头结构的剖视图。
17.图中，10、机架；20、固定架；30、安装架；40、移动架；50、活动环；60、冲洗喷头；101、钻杆；102、钻头；103、卡环；104、连接架；105、卡槽；106、固定板；107、连接座；201、升降块；202、螺杆；203、安装框；204、升降电机；205、传动轮；206、链条；301、旋转电机；302、固定框；303、驱动齿轮；304、从动齿轮；401、活动架；402、活动框；403、卡料框；404、调节电机；405、调节齿轮；406、齿圈；407、伺服电缸一；408、连接块；409、伺服电缸二；501、滑槽；502、滑杆。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1：请参阅图1
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7所示，一种带有防护处理功能的石油开采用钻井设备，包括机架10，机架10的顶部设置有固定架20，且固定架20的背面设置有安装架30，机架10的底部设置有移动架40，其中移动架40由移动履带和驱动轮组成，驱动轮的表面与移动履带的内表面采用啮合传动连接。
20.固定架20的内部活动设置有钻井机构，且钻井机构包括钻杆101和钻头102，机架10内部且位于钻头102的正下方开设有钻孔，钻杆101的底端设置有连接座107，且连接座107的内部与钻头102的顶端螺纹连接，钻杆101表面的上方设置有卡环103，且卡环103的表面设置有连接架104，连接架104的内部开设有与卡环103相配合的卡槽105，且卡槽105的内
部与卡环103的表面转动连接，通过卡环103和卡槽105之间的配合连接，使连接架104和钻杆101之间进行配合连接，固定架20内壁的两侧均设置有固定板106，且两个固定板106相对的一侧分别与连接架104的两侧滑动连接，两个固定板106的内部均设置有升降组件，钻杆101的顶端设置有旋转组件。
21.在使用时，移动架40带动机架10和固定架20移动至钻井区域，将钻头102和钻杆101底端的连接座107进行连接，利用升降组件带动钻杆101在固定架20的内部进行升降，同时旋转组件驱动钻杆101进行旋转，通过钻杆101底端的钻头102进行旋转式钻井，进而有效提高钻井效率。
22.安装架30的内部设置有换杆机构，且换杆机构位于安装架30的内部滑动设置，在钻头102出现磨损时，利用换杆机构对磨损的钻头102进行快速更换。
23.作为上述实施例中的进一步补充，升降组件包括两个位于固定板106内部的升降块201，固定板106的内部转动设置有螺杆202，且螺杆202的表面与升降块201的内部螺纹内连接，连接架104的两侧分别延伸至两个固定板106的内部，且连接架104的两侧分别与两个升降块201的一侧固定连接，通过两个升降块201的滑移带动连接架104在机架10的内部进行上下的滑移，固定板106的顶部设置有安装框203，且安装框203的顶部设置有升降电机204，升降电机204输出轴的一端延伸至安装框203的内部，且两个螺杆202的顶端均延伸至安装框203的内部转动连接，升降电机204输出轴的表面与两个螺杆202的表面均设置有传动轮205，且三个传动轮205的表面之间通过链条206传动连接。
24.在使用时，通过升降电机204输出轴带动表面的传动轮205进行转动，链条206驱动两个螺杆202表面的传动轮205进行同步转动，使两个螺杆202进行自转，由于两个螺杆202的表面分别与两个升降块201的内部螺纹连接，螺杆202在转动的同时，升降块201在安装板的内部进行向上或向下的滑移，滑移的方向根据螺杆202的旋向控制，螺杆202顺时针转动时，升降块201向下滑移，螺杆202逆时针转动时，升降块201向上滑移，升降块201的滑移会带动连接架104进行同步运动，进而实现钻杆101在机架10内部的升降运动。
25.作为上述实施例中的进一步补充，旋转组件包括旋转电机301，连接架104顶部的后方设置有固定框302，且旋转电机301位于固定框302的内部，旋转电机301输出轴的表面设置有驱动齿轮303，钻杆101的底端贯穿固定框302并延伸至固定框302的内部，且钻杆101位于固定框302内部的表面设置有从动齿轮304，驱动齿轮303的表面与从动齿轮304的表面啮合传动。
26.在使用时，通过旋转电机301带动输出轴表面的驱动齿轮303进行转动，驱动齿轮303带动啮合的从动齿轮304进行转动，进而使钻杆101的表面在连接架104的内部进行转动，钻杆101的转动带动底端设置的钻头102进行转动，利用转动的钻头102进行旋转式钻井作业，有效提高钻井效率。
27.作为上述实施例中的进一步补充，换杆机构包括位于安装架30内部的活动架401，且活动架401的底部与机架10的顶部滑动连接，活动架401的内部对称设置有两个活动框402，且两个活动框402的内部均转动设置有卡料框403，其中卡料框403的内部设置有与钻头102相配合的卡料架，活动框402的正面设置有调节电机404，且调节电机404输出轴的表面设置有调节齿轮405，卡料框403的周面设置有齿圈406，且齿圈406的表面与调节齿轮405的表面啮合传动，活动架401内壁的正面与背面对称设置有四个伺服电缸一407，且四个伺
服电缸一407驱动轴的一端分别与两个活动框402的顶部固定连接，活动架401的右侧设置有连接块408，安装架30内壁的正面与背面均设置有伺服电缸二409，且两个伺服电缸二409驱动轴的一端均与连接块408的一侧固定连接。
28.在使用时，将更换的新钻头102装入位于右侧的卡料框403中，在对钻头102进行更换时，通过伺服电缸二409带动左侧的卡料框403运动至钻头102的正下方，两个伺服电缸一407带动活动框402上升，卡料框403对钻头102的底端进行限位卡料，接着调节电机404通过驱动调节齿轮405转动，使卡料框403在活动框402的内部进行自转，将钻头102从连接座107的内部转出，接着将右侧的卡料框403推至连接座107的正下方，同样利用两个伺服电缸一407带动活动框402上升，调节电机404配合调节齿轮405带动卡料框403在活动框402的内部进行转动，将卡料框403中新的钻头102和连接座107之间进行装配，通过换料机构实现对钻头102的自动更换和装配处理，不仅提高了对钻头102的更换效率，同时还有效避免了在更换钻头102的过程中发生钻头102掉落到钻井中的情况出现，保证了钻头102更换过程中的安全稳定性。
29.实施例2：本发明中连接架104的正面通过合页铰接有活动环50，且活动环50的一侧通过螺栓与连接架104的内部固定连接，通过活动环50在连接架104上的活动配合连接，使钻杆101以及表面的卡环103能够方便的在连接架104的内部进行装配连接，在对钻杆101进行维护检修的时候，也能够快速的对钻杆101在连接架104的内部进行拆卸。
30.实施例3：本发明中固定架20内部下方的两侧均设置有冲洗喷头60，且固定架20的左侧还架设有图像采集传感器，具体为ccd图像传感器，在钻头102配合钻杆101进行钻井作业后，将钻头102升至两个冲洗喷头60之间，保持钻头102进行低速转动的同时，利用两个冲洗喷头60对钻头102进行冲洗，将钻头102表面的泥块冲洗干净后，通过图像采集传感器对钻头102进行尺寸信息采集，并将采集到的钻头102尺寸信息传输至模数转换模块转换成尺寸数据信息q，最后将钻头102的尺寸数据信息q送至控制终端中，采集的钻头102尺寸数据信息q在控制终端中和允许最大磨损量的钻头102尺寸数据信息k进行比对，当采集到的尺寸数据信息q≤允许最大磨损量的钻头102尺寸数据信息k时，立即将对比结果反馈至操作人员的控制端，操作人员启动换料机构对钻头102进行及时更换；当采集到的尺寸数据信息q＞允许最大磨损量的钻头102尺寸数据信息k时，继续通过钻头102配合钻杆101进行旋转式钻井作业。
31.实施例4：本发明中固定架20内壁的右侧开设有与固定框302相配合的滑槽501，且滑槽501的内部对称设置有两个滑杆502，两个滑杆502的顶端均贯穿固定框302，且两个滑杆502的表面均与固定框302的内部滑动连接，利用两个滑杆502能够保证固定框302在固定架20内部上下滑移的稳定性，避免钻杆101在转动的过程中发生晃动，提高钻头102进行钻井作业的安全性。另外位于安装框203和固定框302的内部均设置有进油嘴，通过进油嘴向安装框203和固定框302内部的链条206和驱动齿轮303等零件进行润滑处理。
32.实施例5：请参阅图1
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7所示，本发明中还公开了一种带有防护处理功能的石油开采用钻井
设备工作方法，具体包括以下步骤：第一步、移动架40带动机架10和固定架20移动至钻井区域，升降电机204输出轴带动表面的传动轮205进行转动，链条206驱动两个螺杆202表面的传动轮205进行同步转动，使两个螺杆202进行自转，螺杆202在转动的同时，升降块201在安装板的内部进行向下滑移，两个升降块201带动连接架104向下移动，使钻杆101带动钻头102整体下降；第二步、在钻杆101下降的同时，旋转电机301带动输出轴表面的驱动齿轮303进行转动，驱动齿轮303带动啮合的从动齿轮304进行转动，进而使钻杆101的表面在连接架104的内部进行转动，钻杆101的转动带动底端设置的钻头102进行转动，利用转动的钻头102进行旋转式钻井作业；第三步、在钻头102配合钻杆101进行钻井作业后，将钻头102升至两个冲洗喷头60之间，保持钻头102进行低速转动的同时，利用两个冲洗喷头60对钻头102进行冲洗，将钻头102表面的泥块冲洗干净后，通过图像采集传感器对钻头102进行尺寸信息采集，并将采集到的钻头102尺寸信息传输至模数转换模块转换成尺寸数据信息q，最后将钻头102的尺寸数据信息q送至控制终端中，采集的钻头102尺寸数据信息q在控制终端中和允许最大磨损量的钻头102尺寸数据信息k进行比对，当采集到的尺寸数据信息q≤允许最大磨损量的钻头102尺寸数据信息k时，立即将对比结果反馈至操作人员的控制端，操作人员启动换料机构对钻头102进行及时更换；当采集到的尺寸数据信息q＞允许最大磨损量的钻头102尺寸数据信息k时，继续通过钻头102配合钻杆101进行旋转式钻井作业；第四步、在对钻头102进行更换时，将更换的新钻头102装入位于右侧的卡料框403中，在对钻头102进行更换时，通过伺服电缸二409带动左侧的卡料框403运动至钻头102的正下方，两个伺服电缸一407带动活动框402上升，卡料框403对钻头102的底端进行限位卡料，接着调节电机404通过驱动调节齿轮405转动，使卡料框403在活动框402的内部进行自转，将钻头102从连接座107的内部转出，接着将右侧的卡料框403推至连接座107的正下方，同样利用两个伺服电缸一407带动活动框402上升，调节电机404配合调节齿轮405带动卡料框403在活动框402的内部进行转动，将卡料框403中新的钻头102和连接座107之间进行装配。
33.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。