浅水环境钻孔用可倾斜式钻机

804 编辑：中冶有色技术网来源：广西新港湾工程有限公司

2023-12-18 14:07:15

权利要求书： 1.一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，包括主钻架、副钻架、钻架支撑架、钻杆推进装置、钻杆和卡盘，其特征在于，所述主钻架为门框结构，并通过支撑件及螺栓与船舶甲板边沿固定；所述钻架支撑架一端安装于船舶甲板上，另一端安装于所述主钻架的钻架横杆上，所述钻架支撑架为液压伸缩杆，通过所述钻架支撑架的伸缩调整所述主钻架与船舶甲板间的角度；所述副钻架固定在所述主钻架上，所述副钻架的延伸方向平行于所述主钻架的长度方向；所述钻杆推进装置安装在所述副钻架上部，所述钻杆推进装置的输出端与所述钻杆相连，并驱动所述钻杆平行于所述副钻架的延伸方向推进或缩回；所述卡盘通过液压活塞安装于所述副钻架下部，并能相对所述副钻架上下滑动。

2.根据权利要求1所述的一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述钻架支撑架包括支撑件、液压缸和液压活塞杆，所述支撑件安装在船舶甲板上，所述液压缸一端通过螺栓与所述支撑件安装，另一端与所述液压活塞杆驱动连接，所述液压活塞杆另一端与所述主钻架的钻架横杆相连。

3.根据权利要求1所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述副钻架包括间隔平行设置的两块定位板，以及平行设于两块定位板之间的倒L形固定板，所述倒L形固定板上部固定有所述钻杆推进装置，两块所述定位板安装有所述液压活塞及卡盘。

4.根据权利要求3所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述倒L形固定板上还设有滑轨，所述钻杆推进装置由液压系统驱动，沿所述滑轨滑动。

5.根据权利要求1所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述副钻架下部还固定安装有扶管钳，所述扶管钳安装在所述卡盘下方。

6.根据权利要求5所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述扶管钳包括钳架和钳卡，所述钳架一端与副钻架的定位板固定，另一端设有凹弧形钳口，所述钳卡设置在所述凹弧形钳口处，并通过钳销与所述钳架铰接，所述钳卡与所述钳架之间还设有弹簧，所述钳卡有两个，两个钳卡钳合时形成圆形卡槽。

7.根据权利要求1所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述主钻架高度为3m。

8.根据权利要求1所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，其特征在于，所述主钻架竖直时，与所述钻架支撑架呈30°角。

说明书：一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机技术领域[0001] 本实用新型水下钻孔用钻机技术领域，特别涉及一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机。

背景技术[0002] 在浅水条件爆破施工中，爆破软质岩需要形成台阶时，这时钻倾斜孔进行爆破作业，使得抵抗线分布均匀，爆后不易产生大块和残留根底，台阶比较稳固，台阶坡面容易保

持，同时对下一台阶面破坏小，爆破后岩堆的形状比较好，能取得较高施工效率。现有的水

下钻孔装置几乎为垂直钻架，无法满足浅水条件台阶施工的倾斜钻孔的需要，导致施工效

果不能达到预期。因此有必要研制一种可倾斜式的钻架，用于浅水条件下形成台阶时的倾

斜钻孔施工，使倾斜孔施工作业顺利进行，解决垂直钻孔对台阶破坏面大、台阶形成度不高

的问题。

[0003] 专利“一种用于钻机的偏转机构及使用方法”(CN111764827A)公开一种用于钻机的偏转机构，包括底座、第一滑动单元、角度调节单元、偏转单元和钻臂；所述第一滑动单

元、角度调节单元、偏转单元和钻臂均置于所述底座上部，所述钻臂安装在所述偏转单元上

方。当钻臂需要到特殊的地点工作时，能够对钻臂位置进行全面的调节。但该偏转机构的角

度单元安装在第一滑动单元上，结构仍不够简洁，钻臂作业时的稳定性也有待提高。

实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于提供一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，解决垂直钻孔对台阶破坏面大、台阶形成度不高，现有钻机偏转机构操作不够便捷、稳定性较差的问题。

[0005] 具体技术方案如下：[0006] 一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，包括主钻架、副钻架、钻架支撑架、钻杆推进装置、钻杆和卡盘，所述主钻架为门框结构，并通过支撑件及螺栓与船舶甲板边沿固定；所

述钻架支撑架一端安装于船舶甲板上，另一端安装于所述主钻架的钻架横杆上，所述钻架

支撑架为液压伸缩杆，通过所述钻架支撑架的伸缩调整所述主钻架与船舶甲板间的角度；

所述副钻架固定在所述主钻架上，所述副钻架的延伸方向平行于所述主钻架的长度方向；

所述钻杆推进装置安装在所述副钻架上部，所述钻杆推进装置的输出端与所述钻杆相连，

并驱动所述钻杆平行于所述副钻架的延伸方向推进或缩回；所述卡盘通过液压活塞安装于

所述副钻架下部，并能相对所述副钻架上下滑动。

[0007] 优选的，所述钻架支撑架包括支撑件、液压缸和液压活塞杆，所述支撑件安装在船舶甲板上，所述液压缸一端通过螺栓与所述支撑件安装，另一端与所述液压活塞杆驱动连

接，所述液压活塞杆另一端与所述主钻架的钻架横杆相连。

[0008] 优选的，所述副钻架包括间隔平行设置的两块定位板，以及平行设于两块定位板之间的倒L形固定板，所述倒L形固定板上部固定有所述钻杆推进装置，两块所述定位板安

装有所述液压活塞及卡盘。

[0009] 优选的，所述倒L形固定板上还设有滑轨，所述钻杆推进装置由液压系统驱动，沿所述滑轨滑动。

[0010] 优选的，所述副钻架下部还固定安装有扶管钳，所述扶管钳安装在所述卡盘下方。[0011] 优选的，所述扶管钳包括钳架和钳卡，所述钳架一端与副钻架的定位板固定，另一端设有凹弧形钳口，所述钳卡设置在所述凹弧形钳口处，并通过钳销与所述钳架铰接，所述

钳卡与所述钳架之间还设有弹簧，所述钳卡有两个，两个钳卡钳合时形成圆形卡槽。

[0012] 优选的，所述主钻架高度为3m。[0013] 优选的，所述主钻架竖直时，与所述钻架支撑架呈30°角。[0014] 与现有的技术相比，本实用新型具有如下有益效果：[0015] 1.本实用新型将钻架通过钻架支撑架支撑安装，其中，钻架支撑架采用液压伸缩结构，可通过钻架支撑架的液压活塞杆的伸出或收缩，将钻架调整角度，使钻架倾斜，以达

到倾斜钻孔的施工要求，保证施工的质量和效率。

[0016] 2.本实用新型的钻架采用相配合的主钻架和副钻架，通过主钻架来调节角度，通过副钻架来固定装置钻孔装置，结构简单且稳固。其中，副钻架下方安装有卡盘和扶管钳，

可在钻孔前更好地完成套管铺设工作，套管除了卡盘的卡紧外，同时还有扶管钳的辅助限

位，使得套管受力面增大、竖向受力点增多，可减少水流冲击等对套管的影响，使钻孔孔位

更准确。

[0017] 3.本实用新型结构简单，操作方便，可根据设计的倾斜孔的角度需要调节钻机的角度，以完成倾斜钻孔施工。

附图说明[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图

中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

[0019] 图1是本实用新型所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机的安装示意图。[0020] 图2是本实用新型所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机的钻架支撑架与主钻架安装示意图。

[0021] 图3是本实用新型所述的主钻架的结构示意图。[0022] 图4是本实用新型所述的主钻架与副钻架的安装结构示意图。[0023] 图中标记为：主钻架1、钻架竖杆1?1、钻架横杆1?2、副钻架2、定位板2?1、固定板2?2、钻架支撑架3、支撑件3?1、液压缸3?2、液压活塞杆3?3、钻杆推进装置4、钻杆5、卡盘6、扶

管钳7、钳架7?1、钳卡7?2。

具体实施方式[0024] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的

实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

[0025] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的

方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0026] 在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术

语“第一”、“第二”、“第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示

或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特

征的先后关系。

[0027] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介

间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理

解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面根据本实用新型的整体结构，对其实施例进

行说明。

[0028] 实施例1[0029] 如图1所示，一种浅水环境钻孔用可倾斜式钻机，包括主钻架1、副钻架2、钻架支撑架3、钻杆推进装置4、钻杆5、卡盘6和扶管钳7。所述主钻架1作为整个钻机的主框架，副钻架

2固定安装在主钻架1上，钻杆推进装置4安装于副钻架2上部，并通过液压系统驱动，在副钻

架2上的滑轨滑动将钻杆5推进，钻架支撑架3为通过液压活塞推动或收缩完成钻架角度调

节。本申请将钻架1通过钻架支撑架3支撑安装，可通过钻架支撑架3的液压活塞杆3?3的伸

出或收缩，将钻架1调整角度，使钻架倾斜，以达到倾斜钻孔的需要。

[0030] 具体的，所述主钻架1包括间隔平行设置的钻架竖杆1?1和钻架横杆1?2，所述钻架竖杆1?1通过支撑件及螺栓与船舶甲板边沿铰接，所述钻架横杆1?2两端分别与所述钻架竖

杆1?1的端部固定。所述主钻架1整体为门框结构。本实施例中，所述主钻架1高度为3m。当

然，在其它实施例中，所述主钻架1的大小也可以根据需要调整。

[0031] 具体的，结合图2?3，所述钻架支撑架3包括支撑件3?1、液压缸3?2和液压活塞杆3?3。所述钻架支撑架3一端通过所述活动支撑件3?1安装于船舶甲板上，另一端安装于主钻架

1的钻架横杆1?2上。本实施例中，所述支撑件3?1安装位置与所述主钻杆1距离1.75m。所述

液压缸3?2与所述支撑件3?1铰接，可根据需要调整好所述液压缸3?2的角度后，再通过螺旋

将所述液压缸3?2与所述支撑件3?1固定好。所述液压缸3?2另一端与所述液压活塞杆3?3相

连，并驱动所述液压活塞杆3?3相对所述液压缸3?2伸出或收缩。所述液压活塞杆3?3另一端

与所述主钻架1的钻架横杆1?2铰接。可通过液压活塞杆3?3的伸出或收缩，将钻架1调整角

度，使钻架倾斜，以达到倾斜钻孔的需要。如可将主钻架1倾斜30°，以完成倾斜孔钻孔作业。

[0032] 具体的，结合图4，所述副钻架2固定在所述主钻架1的钻架横杆1?2上。所述副钻架2包括间隔平行设置的两块定位板2?1，以及平行设于两块定位板2?1之间的倒L形固定板2?

2，所述倒L形固定板2?2上部固定有所述钻杆推进装置4，所述钻杆推进装置4的输出端固定

有所述钻杆5。所述钻杆推进装置4带动所述钻杆5平行于所述定位板2?1上下滑动。所述定

位板2?1下端延伸至船舶甲板外侧下方。两块所述定位板2?1之间还设有所述卡盘6和扶管

钳7。通过调节钻架支撑架3即可带动主钻架1转动，从而带动所述副钻架2及与之固定的钻

杆推进装置4、钻杆5、卡盘6和扶管钳7转动至与船舶甲板呈一定倾斜角，从而实现倾斜钻孔

作业。

[0033] 具体的，所述卡盘6通过液压活塞安装于副钻架2的两块定位板2?1上，并通过滑轨平行于所述定位板2?1上下滑动。所述卡盘6可采用现有的卡盘。钻孔作业时，所述卡盘6用

于将套管钳紧并带动套管移动。

[0034] 具体的，所述扶管钳7固定安装于副钻架2的两块定位板2?1下部、以及所述卡盘6下方。所述扶管钳7包括钳架7?1和钳卡7?2，所述钳架7?1一端与副钻架2的定位板2?1固定，

另一端设有凹弧形钳口，所述钳卡7?2设置在所述凹弧形钳口处，并通过钳销与所述钳架7?

1铰接，所述钳卡7?2与所述钳架7?1之间还设有弹簧，所述钳卡7?2有两个，两个钳卡7?2分

别设有半圆形卡槽，两个钳卡7?2钳合时形成圆形卡槽，所述圆形卡槽用于进一步固定套

管。

[0035] 本实用新型所述的浅水环境钻孔用可倾斜式钻机的使用方法，包括以下步骤：[0036] (1)给卡盘6的液压系统通电，将卡盘6移动到套管附近，将套管钳紧。[0037] (2)移动卡盘6带动套管向下移动，直到套管穿过扶管钳，暂停移动。[0038] (3)将钻架支撑架3的液压系统启动，根据设计要求，控制钻架支撑架3的液压活塞杆3?3调整钻架的角度，固定。

[0039] (4)继续控制卡盘6带动套管移动，直到套管将水下岩面压紧。[0040] (5)启动钻杆推进装置4将钻杆5推进，进行倾斜孔钻孔作业。[0041] 工作原理及过程：[0042] 在施工过程中，当需要钻倾斜孔时，先启动控制卡盘6移动的液压系统，将卡盘6移动到套管附近，并将套管钳紧，然后带动套管移动，使套管穿过扶管钳7，暂停卡盘6向下移

动，再根据设计的倾斜孔角度，启动钻架支撑架3的液压系统，将钻架支撑架3的液压活塞杆

3?3缩回，使钻架倾斜到设计的角度，然后将钻架固定，继续控制卡盘6带动套管前进，直至

套管将水下岩面压紧。启动钻杆推进装置4，将钻杆5穿过套管推进，对水下岩面进行钻进，

即进行倾斜孔钻孔作业，钻到设计孔深后，将钻杆5收回。

[0043] 综上，本实用新型将钻架通过钻架支撑架支撑安装，可通过钻架支撑架的液压活塞杆的伸出或收缩，将钻架调整角度，使钻架倾斜，以达到倾斜钻孔的施工要求，保证施工

的质量和效率。通过设置相配合的主钻架和副钻架，结构简单且稳固。其中，副钻架下方安

装有卡盘和扶管钳，可在钻孔前更好地完成套管铺设工作，套管除了卡盘的卡紧外，同时还

有扶管钳的辅助限位，使得套管受力面增大、竖向受力点增多，可检减少流冲击等对套管的

影响，保证套管在工作过程不发生偏移，使得钻孔孔位准确。本实用新型结构简单，操作方

便，可根据设计的倾斜孔的角度需要调节钻机的角度，以完成倾斜钻孔施工。

[0044] 前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的，这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行

很多改变和变化，尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，但本具体实施例仅仅是对

本实用新型的解释，其并不是对实用新型的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可

以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，对示例性实施例进行选择和描述

的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够在

阅读完本说明书后可在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例

做出没有创造性贡献的修改、替换、变型以及各种不同的选择和改变，但只要在本实用新型

的权利要求范围内都受到专利法的保护。