[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

说明书

技术领域

本发明属于海洋勘探机械设备技术领域，涉及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。

背景技术

海底拥有大量矿藏资源，海洋资源的开发，特别是深海底赋存的各种矿产资源开发是一个新开发的技术领域。由于深海底复杂的地质、洋流、压力等环境条件，研制在深海运用的遥控钻进及取样设备，特别是深海钻进遥控接卸钻杆的大型海底取样钻机是当今世界的前沿技术。专利200920064592.8公开了一种海底自动接杆钻机用旋转式钻管存储机构。该机构将钻管存储于分度圆盘存储架内，通过分度圆盘的定角度旋转来实现钻管的取用与回收。该机构结构复杂，且对操作性要求较高，同时受分度圆盘尺寸限制，其存储钻管的数量有限，不利于较深孔工况下的钻进。专利190310107888.0公开了一种带预进给和预定位装置的深海取芯器。该机构利用两个平行安装的预推进液压缸代替机构复杂的机械手臂，大大简化取芯器的机构。但是该机构对于样品无法保压存储，不利于含甲烷等易挥发成分的样品的获取。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种与深海钻机配套的自动接杆保压取样装置及其使用方法。

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、主机械手和含样内衬管保压装配机构，所述主机械手和含样内衬管保压装配机构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包括钻管存储仓、内衬管存储仓、钻管控制夹、内衬管控制夹、斜坡槽、若干钻管与内衬管；两个钻管存储仓和三个内衬管存储仓并排设置，其中两个钻管存储仓内装钻管，钻管存储仓内最底部的钻管预先安装上钻头和内衬管；三个内衬管存储仓中有两个内衬管存储仓装内衬管，第三个内衬管存储仓置空；钻管存储仓和内衬管存储仓的底部分别安装有钻管控制夹和内衬管控制夹，通过控制机构可以按指令自动放下一个钻管或内衬管；其中斜坡槽利用钻管及内衬管的自重，使钻管及内衬管从左到右运动，至运送主机械手,其中在斜坡槽最右端有一弯道,可以促使运动的钻管或内衬管停住,待运送主机械手抓取。

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

所述含样内衬管保压装配机构包括辅助机械手、装配机械手、保压盖、旋盖机构、保压盖存储机构，和主机械手一同完成内衬管的保压装配过程；辅助机械手、装配机械手两个机械手均可实现升降、旋转、伸缩功能；辅助机械手位于深孔钻进平台的同心圆周上，且通过升降、旋转和伸缩后可从运送主机械手抓取钻管；装配机械手也位于深孔钻进平台的同心圆周上，且通过旋转、伸缩可将保压盖套装在辅助机械手抓取的钻管处；旋盖机构安装于装配机械手内，通过旋转一定角度可拧紧保压盖；保压盖存储机构位于装配机械手初始位置附近，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，中间留出一定距离的空间，可放入一段钻管。

以上所有机构运动所需的能量均由钻机液压动力系统提供。

本装置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，钻管和内衬管依次排列并分别存储于钻管存储仓和内衬管存储仓内；

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

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

2．保压装配过程：

1）装配前，全部内衬管存储于内衬管存储仓内，全部钻管位于钻机平面以下；