CN112240168A - 一种水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法，包括有钻头和钻杆配合单元，所述钻头侧面圆形阵列排布有换向异形孔，所述换向异形孔的左侧面固定有限位块，所述换向异形孔的右端通过转轴转动连接有换向控制块，所述换向控制块的左侧设置为内凹圆弧面，所述换向控制块与限位块左右对应设置，所述换向控制块的左半部外侧面内通过转轴转动连接有后向钻轮，所述钻头的内部活动穿插有弧形顶圈。本水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法，首先可利用外部的吸污泵通过钻头和钻杆吸取钻井液，减小钻井液的浓度，减小土块颗粒数，进而便于管道的安装，且可在不更换钻头的情况下完成扩孔工作，操作简单，降低工作人员的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及水平定向钻机技术领域，具体为一种水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法。
背景技术
千米定向技术是利用钻机的定向纠偏功能，通过测量系统的精确测量和自动分析，及时控制和处理钻头，进而控制钻进轨迹，因其单孔成孔距离长、探测范围大、劳动强度低等优点，进而被广泛应用，根据技术调查报告显示，弯接头与钻杆之间有一定夹角而不是成一条直线，进而以此进行换向；但是在钻杆进行定向钻进时，由于钻进液为水和膨润土混合的粘稠的液体，因而在钻井液中会含有少量的固体土块等，这些固体土块难以处理，在进行管道插入钻孔内时，会阻碍管道的安装；在定向钻机进行扩孔时，需要将小孔径的钻头换下，接着换上另一个大口径钻头，更换麻烦。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法，首先可利用外部的吸污泵通过钻头和钻杆吸取钻井液，减小钻井液的浓度，减小土块颗粒数，进而便于管道的安装，且可在不更换钻头的情况下完成扩孔工作，操作简单，降低工作人员的劳动强度，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水平定向钻机的导向钻杆，包括有钻头和钻杆配合单元，所述钻头侧面圆形阵列排布有换向异形孔，所述换向异形孔的左侧面固定有限位块，所述换向异形孔的右端通过转轴转动连接有换向控制块，所述换向控制块的左侧设置为内凹圆弧面，所述换向控制块与限位块左右对应设置，所述换向控制块的左半部外侧面内通过转轴转动连接有后向钻轮，所述钻头的内部活动穿插有弧形顶圈，所述弧形顶圈与换向控制块左右对应设置，所述钻头的右端侧面圆形阵列排布有钻槽，所述钻头的右侧固定有前附块，所述前附块和钻头之间圆形阵列排布有第二循环孔，所述前附块的侧面圆形阵列排布有前置钻杆，所述前置钻杆的外侧面弧形阵列排布有增摩擦槽。
在第一次打孔时，换向控制块位于换向异形孔内，此时钻头和前置钻杆进行钻孔，在进行扩孔时，弧形顶圈向外顶动换向控制块，使换向控制块和后向钻轮进行反向扩孔，可在不更换钻机钻头的情况下完成初步钻孔和扩孔的过程；所述钻杆配合单元包括有第一外接管、第二外接管、连接杆、第一传动管、第二传动管、第一内插管和第二内插管，所述第二内插管的右端活动穿插在钻头的内部右侧内，第二循环孔的左端位于第二内插管内，所述第一内插管活动穿过钻头的左端，所述第一内插管与钻头之间圆形阵列排布有第一循环孔，所述第一内插管穿过弧形顶圈，所述第二内插管位于第一内插管内，第一内插管的左端外螺纹套接有第一传动管，所述第二内插管的左端内螺纹穿过有第二传动管，所述第一传动管的左端外螺纹套接有第二外接管，所述第二传动管的左端内螺纹套接有第一外接管，所述第二传动管的左端和第一传动管的左端之间设置有连接杆，通过第一循环孔和第二循环孔交替进行喷液和吸液，在初步钻孔时，保证水优先打湿前附块前方的土层，在向后扩孔时，保证水优先打湿后向钻轮后方的土层，使得钻孔方便；
进一步的，还包括有吸杂孔，圆形阵列排布在第一传动管的侧面，通过吸杂孔可吸取第一传动管外的钻井液。
进一步的，还包括有内嵌螺纹柱和配合钻块，所述内嵌螺纹柱的左端固定有配合钻块，所述内嵌螺纹柱和配合钻块螺纹穿过前附块的右半部侧面，通过配合钻块可配合前置钻杆进行初步打孔。
进一步的，还包括有挂钩，固定在内嵌螺纹柱的右侧，通过挂钩可拉接管道。
进一步的，还包括有密封橡胶板，固定在换向控制块的下半部侧面，通过密封橡胶板增加换向控制块和换向异形孔的密封性。
进一步的，还包括有密封块，固定在换向控制块的左侧面下端，通过密封块进一步增加换向控制块和换向异形孔的密封性，且保证限位块抵压换向控制块的稳定性。
进一步的，还包括有换向板，固定在钻头的侧面，其左端厚度尺寸大于右端厚度尺寸，通过换向板可在不转动钻头而推动钻头右移时改变钻头的钻进方向。
本发明还包括一种水平定向钻机的导向钻杆的施工方法，包括以下步骤：
1)通过第一外接管和第二外接管转动安装在外界的水道管路中，钻机的动力装置带动第一外接管和第二外接管转动并左右移动，进而使本设备整体进行转动并左右移动；
2)初步扩孔时，前置钻杆、钻槽和配合钻块相互配合进行向左钻孔，第一外接管进水，第二外接管吸水，在进行扩孔时，弧形顶圈向外顶动换向控制块，换向控制块和后向钻轮进行向右钻孔，第二外接管进水，第一外接管吸水，且在扩孔时，挂钩挂接管道，使扩孔和安装管道同时进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法，具有以下好处：
1、在第一次打孔时，换向控制块位于换向异形孔内，此时钻头和前置钻杆进行钻孔，在进行扩孔时，弧形顶圈向外顶动换向控制块，使换向控制块和后向钻轮进行反向扩孔，可在不更换钻机钻头的情况下完成初步钻孔和扩孔的过程，通过第一循环孔和第二循环孔交替进行喷液和吸液，在初步钻孔时，保证水优先打湿前附块前方的土层，在向后扩孔时，保证水优先打湿后向钻轮后方的土层，使得钻孔方便。
2、通过吸杂孔可吸取第一传动管外的钻井液，通过配合钻块可配合前置钻杆进行初步打孔，通过挂钩可拉接管道，通过密封橡胶板增加换向控制块和换向异形孔的密封性，通过密封块进一步增加换向控制块和换向异形孔的密封性，且保证限位块抵压换向控制块的稳定性，通过换向板可在不转动钻头而推动钻头右移时改变钻头的钻进方向。
3、本水平定向钻机的导向钻杆及其施工方法，首先可利用外部的吸污泵通过钻头和钻杆吸取钻井液，减小钻井液的浓度，减小土块颗粒数，进而便于管道的安装，且可在不更换钻头的情况下完成扩孔工作，操作简单，降低工作人员的劳动强度。
附图说明
图1为本发明水平定向钻机的导向钻杆的结构示意图；
图2为本发明水平定向钻机的导向钻杆的左视结构示意图；
图3为本发明A-A处截面结构示意图。
图中：1换向控制块、2后向钻轮、3第一循环孔、4钻头、5钻杆配合单元、51第一外接管、52第二外接管、53连接杆、54第一传动管、55第二传动管、56第一内插管、57第二内插管、6吸杂孔、7换向板、8钻槽、9第二循环孔、10内嵌螺纹柱、11挂钩、12增摩擦槽、13前置钻杆、14前附块、15换向异形孔、16密封橡胶板、17弧形顶圈、18配合钻块、19限位块、20密封块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
实施例一：一种水平定向钻机的导向钻杆，包括有钻头4和钻杆配合单元5；钻头4侧面圆形阵列排布有换向异形孔15，换向异形孔15的左侧面固定有限位块19，换向异形孔15的右端通过转轴转动连接有换向控制块1，换向控制块1的左侧设置为内凹圆弧面，换向控制块1与限位块19左右对应设置，换向控制块15的左半部外侧面内通过转轴转动连接有后向钻轮2，钻头4的内部活动穿插有弧形顶圈17，弧形顶圈17与换向控制块1左右对应设置，钻头4的右端侧面圆形阵列排布有钻槽8，钻头4的右侧固定有前附块14，前附块14和钻头4之间圆形阵列排布有第二循环孔9，前附块14的侧面圆形阵列排布有前置钻杆13，前置钻杆13的外侧面弧形阵列排布有增摩擦槽12，在第一次打孔时，换向控制块1位于换向异形孔15内，此时钻头4和前置钻杆13进行钻孔，在进行扩孔时，弧形顶圈17向外顶动换向控制块1，使换向控制块1和后向钻轮2进行反向扩孔，可在不更换钻机钻头的情况下完成初步钻孔和扩孔的过程。
钻杆配合单元5包括有第一外接管51、第二外接管52、连接杆53、第一传动管54、第二传动管55、第一内插管56和第二内插管57，第二内插管57的右端活动穿插在钻头4的内部右侧内，第二循环孔9的左端位于第二内插管57内，第一内插管56活动穿过钻头4的左端，第一内插管56与钻头4之间圆形阵列排布有第一循环孔3，第一内插管56穿过弧形顶圈17，第二内插管57位于第一内插管56内，第一内插管56的左端外螺纹套接有第一传动管54，第二内插管57的左端内螺纹穿过有第二传动管55，第一传动管54的左端外螺纹套接有第二外接管52，第二传动管55的左端内螺纹套接有第一外接管51，第一传动管54的左端外部尺寸等于右端内部尺寸，第二传动管55的左端内部尺寸等于右端外部尺寸，第二传动管55的左端和第一传动管54的左端之间设置有连接杆53，通过第一循环孔3和第二循环孔9交替进行喷液和吸液，在初步钻孔时，保证水优先打湿前附块14前方的土层，在向后扩孔时，保证水优先打湿后向钻轮2后方的土层，使得钻孔方便，且由于第一传动管54的左端外径尺寸等于右端内径尺寸、第二传动管55的左端内径尺寸等于右端外径尺寸，可使多个第一传动管54相互螺纹连接、多个第二传动管55相互螺纹连接，进而增加第一传动管54和第二传动管55的数量，以此进行远距离打孔，还包括有吸杂孔6，圆形阵列排布在第一传动管54的侧面，通过吸杂孔6可吸取第一传动管54外的钻井液。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例中，还包括有内嵌螺纹柱10和配合钻块18，内嵌螺纹柱10的左端固定有配合钻块18，内嵌螺纹柱10和配合钻块18螺纹穿过前附块14的右半部侧面，通过配合钻块18可配合前置钻杆13进行初步打孔，还包括有挂钩11，固定在内嵌螺纹柱10的右侧，通过挂钩11可拉接管道。
实施例三：
本实施例与实施例二的区别在于：
本实施例中，还包括有密封橡胶板16，固定在换向控制块1的下半部侧面，通过密封橡胶板16增加换向控制块1和换向异形孔15的密封性，还包括有密封块20，固定在换向控制块1的左侧面下端，通过密封块20进一步增加换向控制块1和换向异形孔15的密封性，且保证限位块19抵压换向控制块1的稳定性，还包括有换向板7，固定在钻头4的侧面，其左端厚度尺寸大于右端厚度尺寸，通过换向板7可在不转动钻头4而推动钻头4右移时改变钻头4的钻进方向。
本发明还包括一种水平定向钻机的导向钻杆的施工方法，包括以下步骤：
1)通过第一外接管51和第二外接管52转动安装在外界的水道管路中，钻机的动力装置带动第一外接管51和第二外接管52转动并左右移动，进而使本设备整体进行转动并左右移动；
2)初步扩孔时，前置钻杆13、钻槽8和配合钻块18相互配合进行向左钻孔，第一外接管51进水，第二外接管52吸水，在进行扩孔时，弧形顶圈17向外顶动换向控制块1，换向控制块1和后向钻轮2进行向右钻孔，第二外接管52进水，第一外接管51吸水，且在扩孔时，挂钩11挂接管道，使扩孔和安装管道同时进行。
在使用时：在进行初步钻孔时，第二外接管52向右推动第一传动管54，第一外接管51向右推动第二传动管55，第一传动管54带动第一内插管56右移，第二传动管55带动第二内插管57右移，第二内插管57带动钻头4右移，此时弧形顶圈17未抵触密封橡胶板16，换向控制块1被外界地层推入换向异形孔15内，挂钩11位于前附块14内，配合钻块18位于前附块14外，当钻头4转动时，配合钻块18、前置钻杆13和钻槽8进行钻地，此时水依次经过第一外接管51、第二传动管55、第二内插管57、第二循环孔9、外界土层、第一循环孔3、第一内插管56、第一传动管54和第二外接管52，水流优先将前附块14前方的土打湿，水流将地层的土块从第一循环孔3强行吸出。
当进行扩孔时向左拉动第一外接管51和第二外接管52，进而使弧形顶圈17向外顶动密封橡胶板16，进而使换向控制块1移出换向异形孔15，密封块20和换向控制块1抵住限位块19，此时换向控制块1与后向钻轮2共同进行钻孔，以此进行扩孔，此时使挂钩11位于前附块14外，配合钻块18位于前附块14内，挂钩11挂接外界的管道，以此进行扩孔的同时铺设管道，此时水流依次经过第二外接管52、第一传动管54、第一内插管56、第一循环孔3、外界土层、第二循环孔9、第二内插管57、第二传动管55和第一外接管51，水优先对后向钻轮2和换向控制块1钻进的土层进行打湿。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：包括有钻头(4)和钻杆配合单元(5)，所述钻头(4)侧面圆形阵列排布有换向异形孔(15)，所述换向异形孔(15)的左侧面固定有限位块(19)，所述换向异形孔(15)的右端通过转轴转动有换向控制块(1)，所述换向控制块(1)的左侧设置为内凹圆弧面，所述换向控制块(1)与限位块(19)左右对应设置，所述换向控制块(15)的左半部外侧面内通过转轴转动连接有后向钻轮(2)，所述钻头(4)的内部活动穿插有弧形顶圈(17)，所述弧形顶圈(17)与换向控制块(1)左右对应设置，所述钻头(4)的右端侧面圆形阵列排布有钻槽(8)，所述钻头(4)的右侧固定有前附块(14)，所述前附块(14)和钻头(4)之间圆形阵列排布有第二循环孔(9)，所述前附块(14)的侧面圆形阵列排布有前置钻杆(13)，所述前置钻杆(13)的外侧面弧形阵列排布有增摩擦槽(12)；
所述钻杆配合单元(5)包括有第一外接管(51)、第二外接管(52)、连接杆(53)、第一传动管(54)、第二传动管(55)、第一内插管(56)和第二内插管(57)，所述第二内插管(57)的右端活动穿插在钻头(4)的内部右侧内，第二循环孔(9)的左端位于第二内插管(57)内，所述第一内插管(56)活动穿过钻头(4)的左端，所述第一内插管(56)与钻头(4)之间圆形阵列排布有第一循环孔(3)，所述第一内插管(56)穿过弧形顶圈(17)，所述第二内插管(57)位于第一内插管(56)内，第一内插管(56)的左端外螺纹套接有第一传动管(54)，所述第二内插管(57)的左端内螺纹穿过有第二传动管(55)，所述第一传动管(54)的左端外螺纹套接有第二外接管(52)，所述第二传动管(55)的左端内螺纹套接有第一外接管(51)，所述第二传动管(55)的左端和第一传动管(54)的左端之间设置有连接杆(53)。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：还包括有吸杂孔(6)，圆形阵列排布在第一传动管(54)的侧面。
3.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：还包括有内嵌螺纹柱(10)和配合钻块(18)，所述内嵌螺纹柱(10)的左端固定有配合钻块(18)，所述内嵌螺纹柱(10)和配合钻块(18)螺纹穿过前附块(14)的右半部侧面。
4.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：还包括有挂钩(11)，固定在内嵌螺纹柱(10)的右侧。
5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：还包括有密封橡胶板(16)，固定在换向控制块(1)的下半部侧面。
6.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：还包括有密封块(20)，固定在换向控制块(1)的左侧面下端。
7.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机的导向钻杆，其特征在于：还包括有换向板(7)，固定在钻头(4)的侧面，其左端厚度尺寸大于右端厚度尺寸。
8.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机的导向钻杆的施工方法，其特征在于,包括以下步骤：
1)通过第一外接管(51)和第二外接管(52)转动安装在外界的水道管路中，钻机的动力装置带动第一外接管(51)和第二外接管(52)转动并左右移动，进而使本设备整体进行转动并左右移动；
2)初步扩孔时，前置钻杆(13)、钻槽(8)和配合钻块(18)相互配合进行向左钻孔，第一外接管(51)进水，第二外接管(52)吸水，在进行扩孔时，弧形顶圈(17)向外顶动换向控制块(1)，换向控制块(1)和后向钻轮(2)进行向右钻孔，第二外接管(52)进水，第一外接管(51)吸水，且在扩孔时，挂钩(11)挂接管道，使扩孔和安装管道同时进行。
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2020
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