CN112324335A - 一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具 - Google Patents

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刘夏临
陈必光
马保松
闫雪峰
李信杰
彭文波
史世波
杨林松
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Abstract

一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，属于工程地质勘察器械领域，该设备由钻杆、绳索取芯钻具总成、钻头、涡轮组件、转轴和支撑部件组成，其中支撑部件位于钻杆与转轴之间以提供径向支撑，转轴通过接头与钻头连接，而不是钻杆与钻头直接连接，涡轮组件的转子和定子在钻杆轴线方向交错、间隔设置，在钻杆的截面方向间隔设置以此来形成泥浆通道，泥浆进入泥浆通道，带动转子旋转，进而带动与转子相连的转轴旋转，更进一步，转轴通过接头带动钻头旋转，从而不需要钻杆带动钻头旋转，从而不需要对钻具进行控向纠偏工作，同时增加了勘察的效率。

Description

一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具
技术领域
本方面涉及一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，属于工程地质勘察器械领域。
背景技术
绳索取芯钻具是一种不提钻取芯的钻具，即在钻进过程中，当岩心管装满或岩心堵塞时，不需要把孔内全部钻杆柱提升至地表，而是借助专用打捞工具用钢丝绳把内岩心管从钻杆柱内打捞上来，只有当钻头被磨损需要检查或更换时，才提升全部钻杆。
现有垂直钻孔取芯技术中的绳索取芯钻具，由钻杆、绳索取芯钻具总成和钻头，其中绳索取芯钻具总成安装在钻杆内部，钻头安装在钻杆的端部，采取“下取芯管-取芯-轨迹测量-控向纠偏-下取芯管”这种钻进取芯、导向、控向分离的模式，虽然该方法效率高于传统提钻取芯技术，但该钻具由钻杆提供钻头所需钻压和扭矩，但需要对钻具进行控向纠偏工作，从而大幅降低了勘察效率，而且水平钻孔勘察比垂直钻孔勘察的工作量庞大，因此该钻具不能满足水平定向钻进工程地质勘察技术需求。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，该钻具在钻杆、绳索取芯钻具总成之间设有涡轮组件和转轴，由转轴连接钻头，而不是钻杆连接钻头，从而不需要对钻具进行控向纠偏工作，同时增加了勘察的效率。
实现本方面目的的技术方案为，一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，至少包括钻杆、绳索取芯钻具总成和钻头，绳索取芯钻具总成位于钻杆内部，钻头位于钻杆的端部，钻头不直接与钻杆连接，钻杆与绳索取芯钻具总成之间设有涡轮组件、转轴和支撑部件，其中转轴内壁与绳索取芯钻具总成连接，转轴通过接头与钻头连接且通过接头带动钻头旋转，涡轮组件包括多个定子和多个转子，转子一面与转轴外圆严密贴合，且转子长度小于转轴外圆到钻杆内壁的距离，定子一面与钻杆内壁严密贴合，定子长度小于转轴外圆到钻杆内壁的距离，转子与定子在钻杆轴线方向交错、间隔设置，转子与定子分别在钻杆的截面方向间隔设置以此来形成泥浆通道，支撑部件位于钻杆与转轴之间。
对上述技术方案的进一步改进为：转子与定子的数量对应，且转子的数量不少于16个。
且支撑部件包括止推轴承和径向轴承。
且径向轴承位于止推轴承和涡轮组件之间。
且径向轴承位于钻杆中部。
且钻杆内壁上设有弹卡挡头，弹卡挡头位于远离带有钻头一端，且弹卡挡头与支撑部件间隔。
由上述技术方案可知，本发明提供的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，由钻杆、绳索取芯钻具总成、钻头、涡轮组件、转轴和支撑部件组成，其中支撑部件位于钻杆与转轴之间以提供径向支撑，转轴通过接头与钻头连接，而不是钻杆与钻头直接连接，涡轮组件的转子和定子在钻杆轴线方向交错、间隔设置，在钻杆的截面方向间隔设置以此来形成泥浆通道，泥浆进入泥浆通道，带动转子旋转，进而带动与转子相连的转轴旋转，更进一步，转轴通过接头带动钻头旋转，从而不需要钻杆带动钻头旋转，从而不需要对钻具进行控向纠偏工作，同时增加了勘察的效率。
附图说明
图1为本发明提供的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具的结构示意图。
图2至图3为图1由上至下的依次局部放大图；
图4为图1的A-A向剖面图。
图中：1、钻杆；2、绳索取芯钻具总成；3、弹卡挡头；4、止推轴承；5、转轴；6、径向轴承；7、定子；8、转子；9、接头；10、钻头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1～3所示，一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，包括钻杆1、绳索取芯钻具总成2和钻头10，绳索取芯钻具总成2位于钻杆1内部，钻头10位于钻杆1的端部，钻头10不直接与钻杆1连接，钻杆1与绳索取芯钻具总成2之间设有涡轮组件、转轴5和支撑部件，其中转轴5内壁与绳索取芯钻具总成2连接，转轴5通过接头9与钻头10连接且通过接头9带动钻头10旋转，涡轮组件包括多个定子7和多个转子8，转子8一面与转轴5外圆严密贴合，且转子8长度小于转轴5外圆到钻杆1内壁的距离，定子7一面与钻杆1内壁严密贴合，定子7长度小于转轴5外圆到钻杆1内壁的距离，转子8与定子7在钻杆1轴线方向交错、间隔设置，转子8与定子7分别在钻杆1的截面方向间隔设置以此来形成泥浆通道，支撑部件位于钻杆1与转轴5之间。
如图4所示，且转子8与定子7的数量对应，且转子8的数量不少于16个。
支撑部件包括止推轴承4和径向轴承6，其中止推轴承4承受转轴5产生的轴向载荷，径向轴承6承受转轴5产生的轴向载荷，和提供径向支撑，径向轴承6位于止推轴承4和涡轮组件之间，径向轴承6位于钻杆1中部，用于支撑转子8质量不平衡引起的离心力。
且钻杆1内壁上设有弹卡挡头3，弹卡挡头3位于远离带有钻头10一端，且弹卡挡头3与支撑部件间隔。
本设备的工作原理为：泥浆流进入涡轮组件，泥浆通过泥浆通道时对转子8施加的力量会带动整个转子8开始转动，由于转子8与转轴5相连，进而使转轴5输出轴向的扭力，又由于转轴5通过接头9与钻头10连接，从而钻头10根据转轴5输出轴向的扭力而旋转，从而不需要钻杆1带动钻头10旋转，从而不需要对钻具进行控向纠偏工作，同时增加了勘察的效率。

Claims (6)

1.一种水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，至少包括钻杆、绳索取芯钻具总成和钻头，绳索取芯钻具总成位于钻杆内部，钻头位于钻杆的端部，其特征在于：所述钻头不直接与所述钻杆连接，所述钻杆与所述绳索取芯钻具总成之间设有涡轮组件、转轴和支撑部件，其中转轴内壁与所述绳索取芯钻具总成连接，转轴通过接头与钻头连接且通过接头带动钻头旋转，涡轮组件包括多个定子和多个转子，转子一面与转轴外圆严密贴合，且转子长度小于转轴外圆到所述钻杆内壁的距离，定子一面与所述钻杆内壁严密贴合，定子长度小于钻轴外圆到所述钻杆内壁的距离，转子与定子在所述钻杆轴线方向交错、间隔设置，转子与定子分别在所述钻杆的截面方向间隔设置以此来形成泥浆通道，转子与定子形状相同但弯曲方向相反，支撑部件位于所述钻杆与转轴之间。
2.根据权利要求1所述的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，其特征在于：所述转子与所述定子的数量对应，且所述转子的数量不少于16个。
3.根据权利要求1所述的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，其特征在于：所述支撑部件包括止推轴承和径向轴承。
4.根据权利要求3所述的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，其特征在于：所述径向轴承位于所述止推轴承和所述涡轮组件之间。
5.根据权利要求4所述的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，其特征在于：所述径向轴承位于所述钻杆中部。
6.根据权利要求1所述的水平定向钻进工程地质勘察绳索取芯涡轮钻具，其特征在于：所述钻杆内壁上设有弹卡挡头，弹卡挡头位于远离带有所述钻头一端，且弹卡挡头与所述支撑部件间隔。
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