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超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具及其使用方法

676   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:蘇州科藝油氣工程設(shè)備服務(wù)有限公司  
2023-12-21 15:24:49
權(quán)利要求書: 1.一種超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于,包括:

外鉆桿(1),所述外鉆桿(1)沿自身軸向開有外桿腔(11),所述外鉆桿(1)具有旋轉(zhuǎn)以及推進(jìn)的動作;

內(nèi)鉆桿(2),所述內(nèi)鉆桿(2)配置在外桿腔(11)內(nèi),所述內(nèi)鉆桿(2)具有旋轉(zhuǎn)以及推進(jìn)的動作,所述內(nèi)鉆桿(2)沿自身軸向開有泥漿通道(21);

過渡接頭(3),所述過渡接頭(3)與外鉆桿(1)進(jìn)土端之間設(shè)有限位組件(4)以限定過渡接頭(3)大體上沿著外鉆桿(1)軸線滑動并可與外鉆桿(1)的軸線形成傾斜角;

所述過渡接頭(3)的一端與內(nèi)鉆桿(2)之間通過通漿分動器(5)連接以實(shí)現(xiàn)泥漿分配的同時內(nèi)鉆桿(2)轉(zhuǎn)動而過渡接頭(3)滑動,所述過渡接頭(3)的另一端機(jī)械固定有螺桿鉆具(6),所述螺桿鉆具(6)的軸線與內(nèi)鉆桿(2)的軸線之間形成造斜角;

導(dǎo)向組件(7),所述導(dǎo)向組件(7)包括導(dǎo)向探棒(72)用于監(jiān)控螺桿鉆具(6)的姿態(tài)并傳輸給地面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述限位組件(4)包括設(shè)置在過渡接頭(3)外壁的花鍵槽(41)以及沿著外鉆桿(1)軸線設(shè)置的導(dǎo)向花鍵(42),所述導(dǎo)向花鍵(42)滑動配合在花鍵槽(41)內(nèi),所述導(dǎo)向花鍵(42)與花鍵槽(41)間隙配合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述過渡接頭(3)的外壁還凸出設(shè)有阻攔部(8),所述阻攔部(8)與外鉆桿(1)的進(jìn)土端抵接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述導(dǎo)向組件(7)還包括設(shè)置在過渡接頭(3)與螺桿鉆具(6)之間的無磁鉆鋌(71),所述無磁鉆鋌(71)的兩端分別與過渡接頭(3)和螺桿鉆具(6)固定連接,所述導(dǎo)向探棒(72)設(shè)置在無磁鉆鋌(71)內(nèi)部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述無磁鉆鋌(71)包括:

外殼(711),所述外殼(711)的兩端分別與過渡接頭(3)和螺桿鉆具(6)螺紋裝配,所述外殼(711)內(nèi)設(shè)有腔體(7111);

分漿座(712),所述分漿座(712)設(shè)有兩個并間隔固定在所述腔體(7111)內(nèi),所述分漿座(712)上沿著外殼(711)軸向均開有分漿通道(7121);

探棒倉(713),所述探棒倉(713)固定在兩個分漿座(712)之間,所述探棒倉(713)的兩端與分漿座(712)之間密封。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述無磁鉆鋌(71)外壁上與腔體(7111)連通開有導(dǎo)通槽(9),所述無磁鉆鋌(71)內(nèi)壁同軸設(shè)有尼龍內(nèi)殼(10)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述內(nèi)鉆桿(2)與通漿分動器(5)之間還設(shè)有轉(zhuǎn)換接頭(16),所述轉(zhuǎn)換接頭(16)的一端與內(nèi)鉆桿(2)螺紋配合,所述轉(zhuǎn)換接頭(16)的另一端與通漿分動器(5)之間螺紋配合。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于:所述通漿分動器(5)包括:

外套(51),所述外套(51)內(nèi)壁同軸固定設(shè)有第一深溝球軸承(52)以及第一推力圓錐滾子軸承(53);

與過渡接頭(3)固定連接的第一連接軸(54),所述第一連接軸(54)與第一深溝球軸承(52)以及第一推力圓錐滾子軸承(53)配合以使得第一連接軸(54)與外套(51)相互轉(zhuǎn)動,所述第一連接軸(54)上同軸開有第一通道(541)用于泥漿通過;

與轉(zhuǎn)換接頭(16)固定連接的第二連接軸(55),所述第二連接軸(55)固定在外套(51)的一端,所述第一連接軸(54)的端部設(shè)有空芯軸(56),所述空芯軸(56)與第一連接軸(54)轉(zhuǎn)動密封配合,所述第二連接軸(55)上同軸開有第二通道(551)用于泥漿通過。

9.一種導(dǎo)向鉆具的使用方法,基于權(quán)利要求1?8任意一項所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其特征在于,具有以下操作:a、直線鉆進(jìn),操作外鉆桿(1)和內(nèi)鉆桿(2)同步旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,過渡接頭(3)跟著外鉆桿(1)旋轉(zhuǎn)從而帶動螺桿鉆具(6)旋轉(zhuǎn),內(nèi)鉆桿(2)的同步進(jìn)給帶動過渡接頭(3)和螺桿鉆具(6)進(jìn)給;

b、需要變向時,外鉆桿(1)在需要變向的位置靜止,地面人員利用導(dǎo)向組件(7)傳遞的數(shù)據(jù)調(diào)整螺桿鉆具(6)的傾斜方向,操作內(nèi)鉆桿(2)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給帶動過渡接頭(3)以及螺桿鉆具(6)沿著造斜角方向直線進(jìn)給,從而鉆出傾斜的孔道;當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,內(nèi)鉆桿(2)回到初始位置,旋轉(zhuǎn)外鉆桿(1),此時泥漿馬達(dá)(61)外殼(711)與外鉆桿(1)一起旋轉(zhuǎn),沿著傾斜的孔道直線進(jìn)給,從而完成從一個方向的直線進(jìn)給到另一方向的直線進(jìn)給。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種導(dǎo)向鉆具的使用方法,其特征在于:在步驟b中,當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,也可不用操作內(nèi)鉆桿(2)回到初始位置,而是操作外鉆桿(1)進(jìn)給,直到導(dǎo)向花鍵(42)完全回縮到花鍵槽(41)內(nèi),然后再按照步驟a實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給。

說明書: 超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具及其使用方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請涉及定向鉆孔的技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具及其使用方法。背景技術(shù)[0002] 水平定向鉆鉆孔是典型的非開挖工程施工技術(shù),其能夠在不對地表建筑樣貌造成較大影響的前提下在地下鉆出一定軌跡的深孔,目前廣泛應(yīng)用在地下管道或者電纜鋪設(shè)等領(lǐng)域。[0003] 常規(guī)定向鉆機(jī)的導(dǎo)向鉆具一般包括鉆桿以及設(shè)置在鉆桿入土端的螺桿鉆具,其中,螺桿鉆具與鉆桿之間形成一定傾斜角度,該角度成為造斜角,一般為2°以下,在水平定向鉆機(jī)上設(shè)有動力頭用于帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給。[0004] 其具有兩種工作狀態(tài),1、正常直線進(jìn)給的情況下,鉆桿被帶動旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)給,螺桿鉆具跟著鉆桿旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)給從而沿著直線進(jìn)給;2、需要改變方向的情況下,確定鉆頭進(jìn)給所需的方向,調(diào)整螺桿鉆具的傾斜方向,待確認(rèn)螺桿鉆具的傾斜方向后,動力頭帶動鉆桿僅進(jìn)給而不旋轉(zhuǎn),則鉆桿跟隨螺桿鉆具的傾斜方向移動實(shí)現(xiàn)方向的改變,待造斜一定深度的孔則動力頭帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)以及進(jìn)給,再實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給的過程。根據(jù)需要,這樣的操作循環(huán)數(shù)次,最后鉆頭出土,完成導(dǎo)向。[0005] 但是在實(shí)際施工過程中發(fā)現(xiàn)比較棘手的問題,即該種導(dǎo)向鉆具難以實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的鉆孔導(dǎo)向施工過程,一般達(dá)到2000米以上就很困難了,這是因為隨著鉆孔距離不斷增大,鉆桿和孔壁的摩擦阻力會不斷增大,鉆桿自身的旋轉(zhuǎn)扭矩在傳遞過程中也會不斷減少,造成鉆桿的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給產(chǎn)生的切削力嚴(yán)重不足,繼續(xù)鉆進(jìn)變得十分困難,可能需要多次嘗試才能夠鉆進(jìn),效率低下,施工困難。發(fā)明內(nèi)容[0006] 為了解決上述技術(shù)問題,本申請?zhí)峁┮环N超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具及其使用方法,其能夠穩(wěn)定順暢地實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離鉆孔導(dǎo)向的功能,極大地降低超遠(yuǎn)距離定向鉆孔的施工難度,有效提高相應(yīng)施工效率。[0007] 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:[0008] 第一方面,本申請?zhí)岢隽艘环N超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其包括:[0009] 外鉆桿,所述外鉆桿沿自身軸向開有外桿腔,所述外鉆桿具有旋轉(zhuǎn)以及推進(jìn)的動作;[0010] 內(nèi)鉆桿,所述內(nèi)鉆桿配置在外桿腔內(nèi),所述內(nèi)鉆桿具有旋轉(zhuǎn)以及推進(jìn)的動作,所述內(nèi)鉆桿沿自身軸向開有泥漿通道;[0011] 過渡接頭,所述過渡接與外鉆桿進(jìn)土端之間設(shè)有限位組件以限定過渡接頭大體上沿著外鉆桿軸線滑動并可與外鉆桿的軸線形成傾斜角;[0012] 所述過渡接頭的一端與內(nèi)鉆桿之間通過通漿分動器連接以實(shí)現(xiàn)泥漿分配的同時內(nèi)鉆桿轉(zhuǎn)動而過渡接頭滑動,所述過渡接頭的另一端機(jī)械固定有螺桿鉆具,所述螺桿鉆具的軸線與內(nèi)鉆桿的軸線之間形成造斜角;[0013] 導(dǎo)向組件,所述導(dǎo)向組件包括導(dǎo)向探棒用于監(jiān)控螺桿鉆具的姿態(tài)并傳輸給地面。[0014] 實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案,直線鉆進(jìn)過程為,外鉆桿旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,由于限位組件的限制,過渡接頭跟著外鉆桿旋轉(zhuǎn)從而帶動螺桿鉆具旋轉(zhuǎn),內(nèi)鉆桿與外鉆桿同步進(jìn)給以使得過渡接頭和螺桿鉆具完成進(jìn)給動作,此時,螺桿鉆具旋轉(zhuǎn)的同時進(jìn)給從而形成直線孔道,完成直線鉆進(jìn);需要調(diào)整方向時,外鉆桿在需要變向的位置完全靜止,利用導(dǎo)向組件調(diào)整好螺桿鉆具的傾斜方向,內(nèi)鉆桿旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,由于通漿分動器的作用使得過渡接頭以及螺桿鉆具沿著造斜角方向直線進(jìn)給,從而鉆出傾斜的孔道,螺桿鉆具自身的鉆頭是轉(zhuǎn)動的以實(shí)現(xiàn)對地下巖土的旋轉(zhuǎn)切削,當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,內(nèi)鉆桿回到初始位置,旋轉(zhuǎn)外鉆桿,此時泥漿馬達(dá)外殼與外鉆桿一起旋轉(zhuǎn),沿著傾斜的孔道直線進(jìn)給,從而完成從一個方向的直線進(jìn)給到另一方向的直線進(jìn)給。本方案具有以下明顯優(yōu)勢,在變向時的推進(jìn)力主要是內(nèi)鉆桿,而內(nèi)鉆桿是懸在外桿腔內(nèi)的,由于外鉆桿的支撐保護(hù)作用,在超遠(yuǎn)距離變向時內(nèi)鉆桿的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)自身不會受到地下巖土層的摩擦力,一方面實(shí)際受到摩擦力的部分只有螺桿鉆具和過渡接頭的部分長度,極大減小了螺桿鉆具變向前進(jìn)時受到的摩擦力,另一方面由于內(nèi)鉆桿外壁不受摩擦力以及通漿分動器的設(shè)定使得內(nèi)鉆桿可以旋轉(zhuǎn)進(jìn)給,從而能夠較穩(wěn)定的傳遞推力,能夠非常穩(wěn)定高效地實(shí)現(xiàn)變向的傾斜孔道鉆進(jìn)過程,能夠非常順暢地實(shí)現(xiàn)超長距離的變向?qū)蜻^程。[0015] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述限位組件包括設(shè)置在過渡接頭外壁的花鍵槽以及沿著外鉆桿軸線設(shè)置的導(dǎo)向花鍵,所述導(dǎo)向花鍵滑動配合在花鍵槽內(nèi),所述導(dǎo)向花鍵與花鍵槽間隙配合。[0016] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述過渡接頭的外壁還凸出設(shè)有阻攔部,所述阻攔部與外鉆桿的進(jìn)土端抵接。[0017] 實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案,在直線鉆進(jìn)過程中,不僅可以內(nèi)鉆桿推進(jìn)帶動過渡接頭直線進(jìn)給,由于外鉆桿的進(jìn)土端與限位部抵接還可以利用外鉆桿自身的推進(jìn)力帶動過渡接頭直線進(jìn)給,從而有效提高了過渡接頭和螺桿鉆具在直線推進(jìn)的推進(jìn)力,進(jìn)一步保證超遠(yuǎn)距離鉆進(jìn)的順暢性。[0018] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述導(dǎo)向組件還包括設(shè)置在過渡接頭與螺桿鉆具之間的無磁鉆鋌,所述無磁鉆鋌的兩端分別與過渡接頭和螺桿鉆具固定連接,所述導(dǎo)向探棒設(shè)置在無磁鉆鋌內(nèi)部。[0019] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述無磁鉆鋌包括:[0020] 外殼,所述外殼的兩端分別與過渡接頭和螺桿鉆具螺紋裝配,所述外殼內(nèi)設(shè)有腔體;[0021] 分漿座,所述分漿座設(shè)有兩個并間隔固定在所述腔體內(nèi),所述分漿座上沿著外殼軸向均開有分漿通道;[0022] 探棒倉,所述探棒倉固定在兩個分漿座之間,所述探棒倉的兩端與分漿座之間密封。[0023] 實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案,公開了一種導(dǎo)向組件的具體結(jié)構(gòu),為了泥漿的分配專門設(shè)計了對應(yīng)的無磁鉆鋌的具體結(jié)構(gòu),以使得泥漿流暢通過導(dǎo)向組件并通往螺桿鉆具內(nèi)。[0024] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述無磁鉆鋌外壁上與腔體連通開有導(dǎo)通槽,所述無磁鉆鋌內(nèi)壁同軸設(shè)有尼龍內(nèi)殼。[0025] 實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案,導(dǎo)通槽是為了導(dǎo)向探棒的信號比較容易傳輸?shù)降孛?,而尼龍?nèi)殼則是保證泥漿在腔體內(nèi)流動。[0026] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述內(nèi)鉆桿與通漿分動器之間還設(shè)有轉(zhuǎn)換接頭,所述轉(zhuǎn)換接頭的一端與內(nèi)鉆桿螺紋配合,所述轉(zhuǎn)換接頭的另一端與通漿分動器之間螺紋配合。[0027] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,所述通漿分動器包括:[0028] 外套,所述外套內(nèi)壁同軸固定設(shè)有第一深溝球軸承以及第一推力圓錐滾子軸承;[0029] 第一連接軸,所述第一連接軸與第一深溝球軸承以及第一推力圓錐滾子軸承配合以使得第一連接軸與外套相互轉(zhuǎn)動,所述第一連接軸上同軸開有第一通道用于泥漿通過;[0030] 第二連接軸,所述第二連接軸固定在外套的一端,所述第一連接軸的端部設(shè)有空芯軸,所述空芯軸與第一連接軸轉(zhuǎn)動密封配合,所述第二連接軸上同軸開有第二通道用于泥漿通過。[0031] 另一方面,本申請還提出了一種導(dǎo)向鉆具的使用方法,基于以上所述的超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,具有以下操作:[0032] a、直線鉆進(jìn),操作外鉆桿和內(nèi)鉆桿同步旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,過渡接頭跟著外鉆桿旋轉(zhuǎn)從而帶動螺桿鉆具旋轉(zhuǎn),內(nèi)鉆桿的同步進(jìn)給帶動過渡接頭和螺桿鉆具進(jìn)給;[0033] b、需要變向時,外鉆桿在需要變向的位置靜止,地面人員利用導(dǎo)向組件傳遞的數(shù)據(jù)調(diào)整螺桿鉆具的傾斜方向,操作內(nèi)鉆桿旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給帶動過渡接頭以及螺桿鉆具沿著造斜角方向直線進(jìn)給,從而鉆出傾斜的孔道;當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,內(nèi)鉆桿回到初始位置,旋轉(zhuǎn)外鉆桿,此時泥漿馬達(dá)外殼與外鉆桿一起旋轉(zhuǎn),沿著傾斜的孔道直線進(jìn)給,從而完成從一個方向的直線進(jìn)給到另一方向的直線進(jìn)給。[0034] 作為本方案的其中一個可選實(shí)施方案,在步驟b中,當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,也可不用操作內(nèi)鉆桿回到初始位置,而是操作外鉆桿進(jìn)給,直到導(dǎo)向花鍵完全回縮到花鍵槽內(nèi),然后再按照步驟a實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給。[0035] 實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案,相較于原步驟b,本方案中外鉆桿在進(jìn)給過程中還受到限位組件的限位作用以使得外鉆桿更加準(zhǔn)確地進(jìn)入到造斜后的斜孔內(nèi),保證導(dǎo)向的準(zhǔn)確性和流暢性。[0036] 綜上所述,本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果:[0037] 1.通過設(shè)置外鉆桿作為外部支撐,在外鉆桿內(nèi)部設(shè)置內(nèi)鉆桿,內(nèi)鉆桿的端部通過通漿分動器連接過渡接頭,過渡接頭在限位組件的限制下沿著直線移動,在導(dǎo)向造斜孔時,利用內(nèi)鉆桿帶動過渡接頭移動,內(nèi)鉆桿不會受到外部的摩擦力,并且造斜時只有過渡接頭的部分和螺桿鉆具外壁受到摩擦力,極大地減少造斜壓力從而使得造斜孔時非常高效順暢,能夠有效實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的鉆孔導(dǎo)向過程;[0038] 2.通過設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的通漿分動器,能夠較好的適應(yīng)轉(zhuǎn)動配合的工作需要以及通泥漿的需求;[0039] 3.通過設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向組件,以實(shí)現(xiàn)泥漿通過的同時并且能夠放置導(dǎo)向探棒實(shí)現(xiàn)流暢的信息傳遞。附圖說明[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0041] 圖1是超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具的剖面視圖;[0042] 圖2是主要用于展示超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具變向過程的示意圖;[0043] 圖3是主要展示導(dǎo)向組件的剖面圖;[0044] 圖4是主要展示通漿分動器結(jié)構(gòu)的剖面圖。[0045] 附圖標(biāo)記:1、外鉆桿;11、外桿腔;2、內(nèi)鉆桿;21、泥漿通道;3、過渡接頭;4、限位組件;41、花鍵槽;42、導(dǎo)向花鍵;5、通漿分動器;51、外套;52、第一深溝球軸承;53、第一推力圓錐滾子軸承;54、第一連接軸;541、第一通道;542、第一密封壓蓋;55、第二連接軸;551、第二通道;56、空芯軸;561、第二密封壓蓋;57、第二深溝球軸承;58、第二推力圓錐滾子軸承;6、螺桿鉆具;61、泥漿馬達(dá);62、牙輪鉆頭;7、導(dǎo)向組件;71、無磁鉆鋌;711、外殼;7111、腔體;712、分漿座;7121、分漿通道;713、探棒倉;72、導(dǎo)向探棒;8、阻攔部;9、導(dǎo)通槽;10、尼龍內(nèi)殼;16、轉(zhuǎn)換接頭。

具體實(shí)施方式[0046] 以下結(jié)合附圖1?4對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1

[0047] 參照圖1,為本申請實(shí)施例公開的一種超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具,其包括外鉆桿1,外鉆桿1沿自身軸向開有外桿腔11,外鉆桿1在使用時一端與定向鉆機(jī)的動力頭連接從而具有旋轉(zhuǎn)以及推進(jìn)的動作,在遠(yuǎn)距離鉆進(jìn)時多根外鉆桿1之間螺紋配合連接,外鉆桿1遠(yuǎn)離定向鉆機(jī)的另一端為進(jìn)土端;還包括內(nèi)鉆桿2,內(nèi)鉆桿2同軸向配置在外桿腔11內(nèi),內(nèi)鉆桿2使用時與定向鉆機(jī)的另一動力頭連接從而具有獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)以及推進(jìn)的動作,內(nèi)鉆桿2沿自身軸向開有泥漿通道21用于泥漿通過,內(nèi)鉆桿2另一端部距離外鉆桿1的進(jìn)土端留有一定距離;還包括過渡接頭3,過渡接頭3與外鉆桿1的進(jìn)土端之間設(shè)有限位組件4以限定過渡接頭3大體上沿外鉆桿1軸線滑動,并且限位組件4的設(shè)置需要給予過渡接頭3一定的傾斜避讓空間,以使得過渡接頭3推進(jìn)時可以稍微傾斜角度,在后續(xù)會做解釋說明,在本實(shí)施例中限位組件4包括開設(shè)在過渡接頭3外壁的若干花鍵槽41以及沿著外鉆桿1軸線設(shè)置在外鉆桿1內(nèi)壁的導(dǎo)向花鍵42,導(dǎo)向花鍵42滑動配合在花鍵槽41內(nèi),導(dǎo)向花鍵42與花鍵槽41間隙配合,過渡接頭3的外壁上還凸起設(shè)有阻攔部8,阻攔部8與外鉆桿1的進(jìn)土端抵接。在螺桿鉆具6與過渡接頭3之間還設(shè)有導(dǎo)向組件7,導(dǎo)向組件7包括導(dǎo)向探棒72用于監(jiān)控螺桿鉆具6的鉆進(jìn)姿態(tài)并上傳給地面。

[0048] 參照圖1,內(nèi)鉆桿2靠近進(jìn)土端的一端部螺紋固定有轉(zhuǎn)換接頭16,轉(zhuǎn)換接頭16的另一端機(jī)械固定連接有通漿分動器5,通漿分動器5的另一端與過渡接頭3的一端機(jī)械固定連接,在本實(shí)施例中為螺紋配合,通漿分動器5的作用是為了實(shí)現(xiàn)泥漿分配的同時內(nèi)鉆桿2轉(zhuǎn)動時過渡接頭3不跟著轉(zhuǎn)動而是在限位組件4的限制下大體上沿著外鉆桿1的軸線滑動,過渡接頭3的另一端同軸線機(jī)械固定有導(dǎo)向組件7用于地下鉆進(jìn)的位置信息傳輸,在導(dǎo)向組件7的另一端還固定設(shè)有螺桿鉆具6,本實(shí)施例中螺桿鉆具6為常規(guī)的泥漿馬達(dá)61加上牙輪鉆頭62的配合,泥漿馬達(dá)61的內(nèi)圈用于帶動牙輪鉆頭62鉆旋轉(zhuǎn)切削地下巖土,而泥漿馬達(dá)61的外殼711的軸線與外鉆桿1的軸線呈一定角度傾斜固定連接,而該傾斜的角度即為造斜角。過渡接頭3在移動時的傾斜角度一般為2°以下,與造斜角適應(yīng)即可。

[0049] 基于以上結(jié)構(gòu),可獲知直線鉆進(jìn)過程為:外鉆桿1旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,由于導(dǎo)向花鍵42和花鍵槽41的限位,過渡接頭3會被外鉆桿1帶動旋轉(zhuǎn)從而帶動螺桿鉆具6旋轉(zhuǎn),螺桿鉆具6自身在泥漿馬達(dá)61的工作下帶動牙輪鉆頭62旋動破壞地下巖土層,螺桿鉆具6的軸線繞著外鉆桿1的軸線做360環(huán)繞運(yùn)動從而形成直線鉆進(jìn),此時內(nèi)鉆桿2旋轉(zhuǎn)推進(jìn),內(nèi)鉆桿2與外鉆桿1同步進(jìn)給以使得過渡接頭3和螺桿鉆具6完成進(jìn)給動作,同時外鉆桿1的進(jìn)土端與阻攔部8的抵接也會給予過渡接頭3和螺桿鉆具6以鉆進(jìn)的動力,相較于傳統(tǒng)技術(shù)來說直線鉆進(jìn)的過程較為順暢,螺桿鉆具6旋轉(zhuǎn)的同時進(jìn)給從而形成直線孔道,完成直線鉆進(jìn)。[0050] 參照圖1和圖2,需要調(diào)整方向時,外鉆桿1在需要變向的位置靜止,利用導(dǎo)向組件7調(diào)整好螺桿鉆具6的傾斜方向,內(nèi)鉆桿2旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,由于通漿分動器5的作用使得內(nèi)鉆桿2旋動推進(jìn)時過渡接頭3和螺桿鉆具6沿著造斜角方向直線進(jìn)給,牙輪鉆頭62轉(zhuǎn)動切削地下巖層,從而鉆出傾斜的孔道,而此時過渡接頭3能夠有一定傾斜角所以才能夠跟著螺桿鉆具6沿著傾斜的直線運(yùn)動,這就是上述中需要花鍵槽41和導(dǎo)向花鍵42需要間隙配合的原因,當(dāng)傾斜孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,內(nèi)鉆桿2回到初始位置,旋轉(zhuǎn)外鉆桿1,此時螺桿鉆具6與外鉆桿1一起旋轉(zhuǎn),沿著傾斜的孔道直線進(jìn)給,重復(fù)以上過程使得方向的導(dǎo)向,從而完成從一個方向的直線進(jìn)給到另一方向的直線進(jìn)給。[0051] 本方案產(chǎn)生了以下明顯優(yōu)勢,在變向時的推進(jìn)力主要是內(nèi)鉆桿2,而內(nèi)鉆桿2是懸在外桿腔11內(nèi)的,由于外鉆桿1的支撐保護(hù)作用,在超遠(yuǎn)距離直線鉆進(jìn)或者變向鉆進(jìn)時內(nèi)鉆桿2的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)自身都不會受到地下巖土層的摩擦力,一方面由于內(nèi)鉆桿2外壁不受摩擦力以及通漿分動器5的設(shè)定使得內(nèi)鉆桿2在推進(jìn)時可以旋轉(zhuǎn)進(jìn)給,從而能夠較穩(wěn)定的傳遞推力,能夠非常穩(wěn)定高效地實(shí)現(xiàn)變向的傾斜孔道鉆進(jìn)過程,在直線進(jìn)給時也能夠提供較為穩(wěn)定的推力,與外鉆桿1的推力結(jié)合,能夠非常順暢地實(shí)現(xiàn)超長距離的變向?qū)蛞约爸本€進(jìn)給過程,另一方面實(shí)際受到摩擦力的部分只有螺桿鉆具6和過渡接頭3的部分長度,極大減小了螺桿鉆具6變向前進(jìn)時受到的摩擦力,進(jìn)一步保證了超遠(yuǎn)距離鉆孔的順暢性。[0052] 參照圖1和圖3,導(dǎo)向組件7還包括設(shè)置在過渡接頭3與螺桿鉆具6之間的無磁鉆鋌71,無磁鉆鋌71的兩端分別與過渡接頭3和螺桿鉆具6固定連接,導(dǎo)向探棒72設(shè)置在無磁鉆鋌71內(nèi)部,無磁鉆鋌71包括:外殼711,外殼711的兩端分別與過渡接頭3和螺桿鉆具6螺紋裝配,外殼711內(nèi)設(shè)有腔體7111;分漿座712,分漿座712設(shè)有兩個并間隔利用螺栓固定在腔體

7111內(nèi),分漿座712上沿著外殼711軸向均開有分漿通道7121;還包括探棒倉713,探棒倉713固定在兩個分漿座712之間,導(dǎo)向探棒72裝載在探棒倉713內(nèi),探棒倉713的兩端與分漿座

712之間密封,以使得泥漿流暢通過導(dǎo)向組件7并通往螺桿鉆具6內(nèi)。無磁鉆鋌71外壁上與腔體7111連通開有導(dǎo)通槽9,無磁鉆鋌71內(nèi)壁同軸設(shè)有尼龍內(nèi)殼10,導(dǎo)通槽9是為了導(dǎo)向探棒

72的信號比較容易傳輸?shù)降孛妫猃垉?nèi)殼10則是保證泥漿在腔體7111內(nèi)位于尼龍內(nèi)殼10和探棒倉713之間的空間流動。

[0053] 參照圖1和圖4,通漿分動器5包括外套51,外套51內(nèi)壁同軸固定設(shè)有第一深溝球軸承52以及第一推力圓錐滾子軸承53;還包括第一連接軸54,第一連接軸54與第一深溝球軸承52以及第一推力圓錐滾子軸承53配合以使得第一連接軸54與外套51相互轉(zhuǎn)動,具體為第一連接軸54的外壁與第一深溝球軸承52過盈配合,第一連接軸54位于外套51內(nèi)的端部有階梯抵接在第一推力圓錐滾子軸承53內(nèi)圈,第一連接軸54上同軸開有第一通道541用于泥漿通過,在外套51靠近第一連接軸54的一端螺栓連接有第一密封壓蓋542,在第一連接軸54位于外套51內(nèi)的端部螺栓固定有第二密封壓蓋561,第一密封壓蓋542和第二密封壓蓋561均能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動密封;還包括第二連接軸55,第二連接軸55固定在外套51的一端,具體為第二連接軸55的端部螺紋配合在外套51內(nèi),第一連接軸54的端部螺連接栓有空芯軸56,空芯軸56與第一連接軸54轉(zhuǎn)動密封配合,具體為在第一連接軸54與第二連接軸55相對的一端設(shè)有第二深溝球軸承57以及第二推力圓錐滾子軸承58,第一連接軸54的端部外壁與第二深溝球軸承57過盈配合,第二連接軸55的端部抵接第二推力圓錐滾子軸承58的外圈,第二連接軸

55上同軸開有第二通道551用于泥漿通過。

[0054] 當(dāng)內(nèi)鉆桿2轉(zhuǎn)動推進(jìn)時,帶動第一連接軸54、空芯軸56以及外套51整體繞著第二連接軸55的軸線轉(zhuǎn)動,此時第二連接軸55不會跟著轉(zhuǎn)動,只會被推進(jìn)移動,從而實(shí)現(xiàn)兩者轉(zhuǎn)動配合并且能夠順暢通泥漿的需求。實(shí)施例2

[0055] 參照圖2,本申請公開了一種基于以上導(dǎo)向鉆具的操作方法,具體包括:[0056] a、直線鉆進(jìn),操作外鉆桿1和內(nèi)鉆桿2同步旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給,過渡接頭3跟著外鉆桿1旋轉(zhuǎn)從而帶動螺桿鉆具6旋轉(zhuǎn),內(nèi)鉆桿2的同步進(jìn)給帶動過渡接頭3和螺桿鉆具6進(jìn)給;[0057] b、需要變向時,外鉆桿1在需要變向的位置完全靜止,地面人員利用導(dǎo)向組件7傳遞的數(shù)據(jù)調(diào)整螺桿鉆具6的傾斜方向,操作內(nèi)鉆桿2旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給帶動過渡接頭3以及螺桿鉆具6沿著造斜角方向直線進(jìn)給,從而鉆出傾斜的孔道;當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,內(nèi)鉆桿2回到初始位置,旋轉(zhuǎn)外鉆桿1,此時泥漿馬達(dá)61外殼711與外鉆桿1一起旋轉(zhuǎn),沿著傾斜的孔道直線進(jìn)給,從而完成從一個方向的直線進(jìn)給到另一方向的直線進(jìn)給。在該步驟中,當(dāng)傾斜的孔道的導(dǎo)向長度達(dá)到要求后,也可不用操作內(nèi)鉆桿2回到初始位置,而是操作外鉆桿1進(jìn)給,直到導(dǎo)向花鍵42完全回縮到花鍵槽41內(nèi),然后再按照步驟a實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給。[0058] 以上均為本申請的較佳實(shí)施例,并非依此限制本申請的保護(hù)范圍,故:凡依本申請的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化,均應(yīng)涵蓋于本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。



聲明:
“超長距離定向鉆機(jī)導(dǎo)向鉆具及其使用方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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