[发明专利]用于钻探设备的钻探驱动器

说明书

本发明涉及用于钻探设备的钻探驱动器，其具有马达，驱动器轴由马达旋转地驱动，驱动器轴以可旋转的方式支撑在具有轴承布置的壳体中，轴承布置至少具有径向轴承、第一轴向轴承和第二轴向轴承，其中，第一力测量装置布置在第一轴向轴承上用于确定第一轴向轴承上的第一轴向力，第二力测量装置布置在第二轴向轴承上用于确定第二轴向轴承上的第二轴向力。此外，本发明涉及尤其用于油或气体钻探的钻探设备，其具有钻探桅杆，具有钻探工具的钻柱沿着钻探桅杆布置，其中，根据本发明的钻探驱动器以可移位的方式支撑在钻探桅杆上以旋转地驱动钻柱。

本发明涉及一种用于钻探设备的钻探驱动器，并涉及一种尤其用于油或气体钻探的钻探设备。

尤其用于油和气体钻探操作的钻探驱动器通常具有驱动钻柱的驱动器轴。驱动器轴由轴承布置来支撑，轴承布置用于在轴向位置和在径向位置稳定驱动器轴。

为了承受和传递驱动扭矩以及由钻柱产生的径向弯曲力，可以提供径向轴承。这些径向轴承可以是圆柱滚柱轴承和锥形滚柱轴承，其轴向力分量可以抵消额外的轴向轴承。为了承受在轴向方向上作用的驱动器轴的力，通常提供轴向轴承。

由于在用于油和气体的钻探中钻探进度以及钻头的磨损在很大程度上取决于钻头的负荷的事实，所以除了磨削材料的耐磨性外，对于钻探设备的操作而言需要尽可能精确地知道钻头上的负荷。为此目的，如所已知的，钻头具有例如测量施加在钻头上的压力并通过管线或其他传动装置将其沿向上方向转发给钻探员的传感器。从钻头传输测量值涉及相当大的努力，并且由额外的误差源标记。

测量钻头上的负荷的另一种可能性是在钻柱开始之前在旋转驱动器下方安装负荷测量单元。由于负荷测量单元在操作期间与驱动器轴共同旋转，因此必须配备能量存储以将测量值传输给钻探员。

此外，测量不准确性的促成因素是在轴承布置中起主导作用的预应力，通过该预应力施加在驱动器轴上的所施加负荷偏离钻头上的负荷。

因此，本发明基于此目的而提供一种能够分别对钻头和驱动器轴上的实际负荷实现尤其简单的而又精确的确定的用于钻探设备的钻探驱动器。

该目的一方面通过具有权利要求1的特征的用于钻探设备的钻探驱动器且另一方面通过具有权利要求12的特征的尤其用于油和气体钻探的钻探设备来实现。在各个从属权利要求中陈述了本发明的优选实施例。

根据本发明的用于钻探设备的钻探驱动器的特征在于，所述钻探驱动器具有马达，驱动器轴由所述马达旋转地驱动，所述驱动器轴以可旋转的方式支撑在具有轴承布置的壳体中，所述轴承布置至少具有径向轴承、第一轴向轴承和第二轴向轴承，其中，第一力测量装置布置在所述第一轴向轴承上用于确定所述第一轴向轴承上的第一轴向力，第二力测量装置布置在所述第二轴向轴承上用于确定所述第二轴向轴承上的第二轴向力。

本发明的第一个基本思想在于以下事实：提供一种具有用于钻柱和/或钻头的驱动器轴的轴承布置的钻探驱动器，其在各个轴承的区域中具有被设计为确定在相应的轴承之前和/或之后轴的负荷的力测量装置。

本发明的第二个基本思想在于通过由所述力测量装置确定的数据来确定实际地作用在轴承布置下方的驱动器轴或钻探装置（例如，钻头、钻柱）上的力，尤其是负荷，即，建立与施加到所述轴承布置上方的驱动器轴上的负荷的偏差。

本发明的优选实施例在于第一轴向轴承被设计为承载驱动器轴的轴向主负荷的锥形滚柱轴承。第一轴向轴承尤其可以被设计为基本上承受在抽取期间驱动器轴的拉伸负荷和/或在钻孔的生产期间作用在驱动器轴上的载荷。基本上，可以由负荷直接通过可设置在例如轴承布置上方的相应装置以及经由围绕着轴尤其是包含轴承布置的壳体二者作用在驱动器轴上。由于轴向轴承的锥形形状，所以这能够承受轴向力分量以及径向力分量。因此，借助于第一轴向轴承，可以轴向和径向地引导驱动器轴。