[发明专利]一种与深海钻机配套的自动接杆保压取样装置及使用方法

权利要求书

1.一种与深海钻机配套的自动接杆保压取样装置，包括设置在深海钻机上的钻管及内衬管存储机构（1）、主机械手（6）和含样内衬管保压装配机构（2），所述主机械手（6）和含样内衬管保压装配机构(2)一起完成含样内衬管的保压装配过程；

所述钻管及内衬管存储机构（1）包括钻管存储仓（7）、内衬管存储仓（8）、钻管控制夹（11）、内衬管控制夹（12）、斜坡槽（13）、若干钻管（9）与内衬管（10）；两个钻管存储仓（7）和三个内衬管存储仓（8）并排设置，其中两个钻管存储仓（7）内装钻管（9），钻管存储仓（7）内最底部的钻管（9）预先安装上钻头和内衬管（10）；三个内衬管存储仓（8）中有两个内衬管存储仓（8）装内衬管（10），第三个内衬管存储仓（8）置空；钻管存储仓（7）和内衬管存储仓（8）的底部分别安装有钻管控制夹（11）和内衬管控制夹（12），通过控制机构可以按指令自动放下一个钻管（9）或内衬管（10）；其中斜坡槽（13）利用钻管（9）及内衬管（10）的自重，使钻管（9）及内衬管（10）从左到右运动，至运送主机械手（14）,其中在斜坡槽(13)最右端有一弯道,可以促使运动的钻管（9）或内衬管（10）停住,待运送主机械手(14)抓取；

所述主机械手（6）包括运送主机械手（14）、回收主机械手（15）及连接件（16），两个机械手均可实现升降、旋转、伸缩功能，运送主机械手（14）位于钻管及内衬管存储机构（1）的底部，且通过升降、旋转和伸缩后可从斜坡槽（13）抓取钻管（9）或内衬管（10）；回收主机械手（15）位于钻管及内衬管存储机构（1）的顶部，且通过升降、旋转和伸缩后抓取含样内衬管（10）或装配好的含样保压钻管（9）；

所述含样内衬管保压装配机构（2）包括辅助机械手（17）、装配机械手（18）、保压盖（19）、旋盖机构（20）、保压盖存储机构（21），和主机械手（6）一同完成内衬管的保压装配过程；辅助机械手（17）、装配机械手（18）两个机械手均可实现升降、旋转、伸缩功能；辅助机械手（19）位于深孔钻进平台（5）的同心圆周上，且通过升降、旋转和伸缩后可从运送主机械手（14）抓取钻管（9）；装配机械手（18）也位于深孔钻进平台（5）的同心圆周上，且通过旋转、伸缩可将保压盖（19）套装在辅助机械手（19）抓取的钻管（9）处；旋盖机构（20）安装于装配机械手（18）内，通过旋转一定角度可拧紧保压盖（19）；保压盖存储机构（21）位于装配机械手（18）初始位置附近，分为完全对齐的上下两个保压盖存储仓，可存储一定数量的保压盖（19），中间留出一定距离的空间，可放入一段钻管（9）；

以上所有机构运动所需的能量均由钻机液压动力系统（3）提供。

2.如权利要求1所述的一种与深海钻机配套的自动接杆保压取样装置，其使用方法包括下钻及回收和保压装配两个部分，具体步骤如下：

1.下钻及回收过程：

1）开始钻孔前，钻管（9）和内衬管（10）依次排列并分别存储于钻管存储仓（7）和内衬管存储仓（8）内；

2）开始钻孔，钻管控制夹（11）打开,使一根钻管（9）顺利落入斜坡槽(13),钻管（9）在重力作用下运动至斜坡槽(13)最右边弯道处，运送主机械手（14）抓取钻管（9），此时钻管（9）的两端由两个运送主机械手（14）同时抓取并抬升至适当高度，左侧的运送主机械手（14）移动至钻管（9）的中心位置固定，另一运送主机械手（14）松开，仅由一个运送主机械手（14）将钻管（9）旋转至竖直状态，并运送至深孔钻进平台（5）并由动力头下钻，下钻完毕由绳索取回含样内衬管（10），并通过回收主机械手（15）抓取至预先置空的内衬管存储仓（8）顶部放下,含样内衬管（10）在重力作用下落入内衬管存储仓（8）底部；

3）一次钻管（9）下钻及含样内衬管（10）回收完毕，进行下一次下钻及回收过程，按“内衬管（10）— 钻管（9）”顺序下钻，并回收含样内衬管（10），循环若干次直至全部钻管（9）下钻完毕，全部含样内衬管（10）回收完毕；

保压装配过程：

1）装配前，全部内衬管（10）存储于内衬管存储仓（8）内，全部钻管（9）位于钻机平面以下；

2）装配开始：内衬管控制夹（12）打开，含样内衬管（10）在重力作用下运动至斜坡槽（13）最右端弯道处，运送主机械手（14）抓取含样内衬管（10）传递给装配机械手（18），抓取过程与钻管（9）类似；动力头回收顶部钻管（9），由运送主机械手（14）抓取该钻管（9）传递给辅助机械手（17）；装配机械手（18）抬升至一定高度，辅助机械手（17）伸缩至装配机械手（18）正下方，装配机械手（18）将含样内衬管（10）下放至钻管（9），钻管（9）将含样内衬管（10）套在内部,此时钻管（9）作为保压管使用；辅助机械手（17）将装有含样内衬管（10）的钻管（9）移送至保压盖存储机构（21），置于上下保压盖存储仓之间，其轴线与保压盖中心线重合，上下保压盖存储仓分别推出一个保压盖,辅助机械手（17）固定钻管（9），装配机械手(18)对钻管(9)两头进行压盖封装并保压；

 3）装配完毕，回收主机械手（15）将保压完毕的钻管（9）重新存放于钻管存储仓（7）内适当位置；

4）循环执行上述步骤若干次，直至全部钻管（9）装配完毕，并回收至钻管及内衬管存储机构（1）。