CN113294094A - 一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法 - Google Patents

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宋志彬
和国磊
秦如雷
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Abstract

本发明公开一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法，包括底架、滑车、卡瓦座、卡瓦盘、楔形卡瓦、推管油缸、摇管油缸和夹紧油缸，底架的前端设置有轨道，后端安装有支架，支架通过推管油缸与滑车上的卡瓦座连接；滑车的前后两端各有两排弧形排列的滚轮轴承，滚轮轴承与卡瓦座上的弧形导轨相配合，滑车的左右两侧通过摇管油缸与卡瓦座相连接；卡瓦盘设置于卡瓦座内侧，且卡瓦盘通过夹紧油缸与卡瓦座连接，楔形卡瓦通过卡瓦连杆安装在卡瓦盘上。该套管装置噪音低、无震动，对周围环境及地层扰动小，安全环保，且该装置为双向作用，可将套管下入，也可在管道穿越施工结束后，将地层内套管拔出重复利用，节省材料消耗及施工费用。

Description

一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法
技术领域
本发明涉及铺管施工技术领域，特别是涉及一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法。
背景技术
在非开挖定向铺管施工中，一般用非开挖钻机钻进水平定向孔并下入技术套管(技术套管内走电缆、光缆或给排水管线等市政管线)穿越不能开挖的道路、铁路、江河和重要建筑物地基等，钻孔轨迹为近似U型曲线，钻孔曲线分入射段、水平段、出射段三部分。非开挖钻机以与水平面夹角8-10度的入射角开钻定向水平孔，如果钻遇卵砾石、砂层等不稳定地层时，需要在钻水平孔之前下入钢质套管(俗称导向管)进行护壁，导向管直径需大于工程设计穿越技术套管的直径。目前工程中，多采用夯管锤进行导向管下入施工，夯管锤以压缩空气为动力，将钢管直接夯入地层，随着钢管的推进，被切割的泥土进入钢管内，通过人工或者螺旋钻机将钢管内泥土掏出。
但夯管锤通过高频振动冲击将钢管打入地层，在应用中振动大、噪音大、对周边地层扰动大，不适用于居民居住区、景观区及堤坝保护区等地区，容易导致附近地层塌陷、破坏周边建筑物基础等危害。在当今环保要求越来越高的背景下，夯管锤下套管受限制的情况越来越多。夯管锤可将钢管打入地层，在管道穿越后，不能将钢管拔出重复利用，钢管永久性留存，导致材料浪费严重、工程成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法，以解决上述现有技术存在的问题，可无冲击、无扰动的将套管水平钻入地层，在不稳定地层为水平孔钻进提供支护。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种摇摆式水平钻进套管装置，包括底架、滑车、卡瓦座、卡瓦盘、楔形卡瓦、推管油缸、摇管油缸和夹紧油缸，固定在地面上的所述底架的前端两侧对称设置有轨道，底架的后端两侧对称安装有支架，所述支架通过推管油缸与设置于所述滑车上的卡瓦座连接，所述推管油缸的两端均安装有关节轴承；滑动设置于所述底架前端轨道上的所述滑车的前后两端各有两排弧形排列的滚轮轴承，所述滚轮轴承与所述卡瓦座上的弧形导轨相配合，所述滑车的左右两侧通过所述摇管油缸与卡瓦座相连接；所述卡瓦盘设置于所述卡瓦座内侧，且卡瓦盘通过夹紧油缸与卡瓦座连接，所述楔形卡瓦通过卡瓦连杆安装在所述卡瓦盘上，所述夹紧油缸用于带动所述卡瓦盘上的楔形卡瓦前后移动。
优选地，所述底架上带有销孔，所述销孔用于安装地锚并将底架固定在地面上。
优选地，所述底架的后端两侧对称安装的支架为A字型支架。
优选地，所述卡瓦盘通过三个周向均布的夹紧油缸与卡瓦座连接，所述卡瓦座上在任意两个夹紧油缸之间还设置有导向柱，所述夹紧油缸用于驱动所述卡瓦盘沿导向柱在所述卡瓦座内前后移动。
优选地，所述楔形卡瓦的数量为6块，6块周向均布的楔形卡瓦通过卡瓦连杆与所述卡瓦盘连接。
优选地，所述摇管油缸的两端均安装有关节轴承。
本发明还提供一种摇摆式水平钻进套管的钻进方法，应用于上述的摇摆式水平钻进套管装置，包括以下步骤：
a、在施工地点开挖基坑，硬化基坑地面，将底架吊放至规定位置，通过地锚将底架与地面固定；
b、将套管吊装至楔形卡瓦内，夹紧油缸缩回带动卡瓦盘向后移动，通过卡瓦连杆驱动6块楔形卡瓦实现径向收缩，从而夹紧套管；
c、驱动两侧的摇管油缸做交替伸缩运动，进而带动卡瓦座沿滑车上的弧形导轨顺时针、逆时针反复摇动，驱动套管摇动；
d、在套管摇动的同时，推管油缸伸出并在水平方向对套管加压，将套管压入地层；
e、重复b、c、d步骤，直至将套管压入要求深度。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明中的摇摆式水平钻进套管装置，在水平下套管施工中，噪音低、无震动，与传统夯管施工工艺相比，对周围环境及地层扰动小，安全环保。该装置为双向作用，可将套管下入，也可在管道穿越施工结束后，将地层内套管拔出重复利用，节省材料消耗及施工费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为摇摆式水平钻进套管装置的整体结构示意图；
图2为摇摆式水平钻进套管装置的侧视图；
图3为摇摆式水平钻进套管装置的前视图；
图4为卡瓦座内部结构布置图；
其中，1底架；2推管油缸；3夹紧油缸；4卡瓦座；5卡瓦盘；6滑车；7滚轮轴承；8卡瓦连杆；9楔形卡瓦；10摇管油缸。
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。
本发明的目的是提供一种摇摆式水平钻进套管装置及其钻进方法，以解决上述现有技术存在的问题，可无冲击、无扰动的将套管水平钻入地层，在不稳定地层为水平孔钻进提供支护。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，本实施例提供一种摇摆式水平钻进套管装置，包括底架1、滑车6、推管油缸2、摇管油缸10、夹紧油缸3、楔形卡瓦9、卡瓦连杆8、卡瓦盘5、卡瓦座4、滚轮轴承7等组成。底架1带有销孔，用于安装地锚，底架1前侧带有轨道，后侧带有A型支架，底架1上的A型支架通过推管油缸2与卡瓦座4连接，推管油缸2两端安装有关节轴承，可在一定角度内摆动。滑车6前后两端各有两排弧形排列的滚轮轴承7，与卡瓦座4上弧形导轨接触，保持卡瓦座4中心定位，滑车6左右两侧通过摇管油缸10与卡瓦座4连接。
于本实施例中，卡瓦盘5通过3个夹紧油缸3与卡瓦座4连接，卡瓦座4带有3个导向柱，卡瓦盘5沿导向柱在卡瓦座4内前后移动，6块楔形卡瓦9通过卡瓦连杆8与卡瓦盘5连接，卡瓦盘5带动楔形卡瓦9前后移动，使得卡瓦沿楔形面滑动的同时径向收缩或扩张，夹紧或松开套管。
夹紧油缸3驱动卡瓦盘5的轴向移动并通过卡瓦连杆8带动楔形卡瓦9夹紧和松开套管；卡瓦盘5夹紧套管后，摇管油缸10通过卡瓦盘5使套管绕轴线摇摆；推管油缸2通过卡瓦盘5使套管沿轴向前推或回拉。
本发明中的摇摆式水平钻进套管装置的工作流程如下：
a、在施工地点开挖基坑，硬化基坑地面，将该装置吊放至既定位置，通过地锚与地面固定。
b、将钢质套管吊装至楔形卡瓦9内，夹紧油缸3缩回带动卡瓦盘5，通过卡瓦连杆8驱动6块楔形卡瓦9径向收缩，夹紧套管。
c、摇管油缸10返复伸缩，带动卡瓦座4沿弧形导轨顺时针、逆时针反复摇动，驱动套管摇动。
d、套管摇动的同时，推管油缸2伸出，水平方向对套管加压，将套管压入地层。
e、重复b、c、d步骤，将套管压入既定深度。
套管拔出时，工作流程与压入类似。
本发明中的摇摆式水平钻进套管装置，采用楔形卡瓦9夹持套管结构紧凑，对中性好，夹持力大；套管压入或回拉时反复摇动，驱动套管克服的是地层对套管的摩擦力，与静压入或回拉相比，地层对套管的摩阻力大大降低，显著减少套管的压入力和回拉力；此外，通过摇管油缸10反复摆动驱动套管转动，与液压马达齿轮传动的回转相比，结构简洁，转动扭矩大，机器制造成本低，易于使用和维护。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于：包括底架、滑车、卡瓦座、卡瓦盘、楔形卡瓦、推管油缸、摇管油缸和夹紧油缸，固定在地面上的所述底架的前端两侧对称设置有轨道，底架的后端两侧对称安装有支架，所述支架通过推管油缸与设置于所述滑车上的卡瓦座连接，所述推管油缸的两端均安装有关节轴承；滑动设置于所述底架前端轨道上的所述滑车的前后两端各有两排弧形排列的滚轮轴承，所述滚轮轴承与所述卡瓦座上的弧形导轨相配合，所述滑车的左右两侧通过所述摇管油缸与卡瓦座相连接；所述卡瓦盘设置于所述卡瓦座内侧，且卡瓦盘通过夹紧油缸与卡瓦座连接，所述楔形卡瓦通过卡瓦连杆安装在所述卡瓦盘上，所述夹紧油缸用于带动所述卡瓦盘上的楔形卡瓦前后移动。
2.根据权利要求1所述的摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于：所述底架上带有销孔，所述销孔用于安装地锚并将底架固定在地面上。
3.根据权利要求1所述的摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于：所述底架的后端两侧对称安装的支架为A字型支架。
4.根据权利要求1所述的摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于：所述卡瓦盘通过三个周向均布的夹紧油缸与卡瓦座连接，所述卡瓦座上在任意两个夹紧油缸之间还设置有导向柱，所述夹紧油缸用于驱动所述卡瓦盘沿导向柱在所述卡瓦座内前后移动。
5.根据权利要求1所述的摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于：所述楔形卡瓦的数量为6块，6块周向均布的楔形卡瓦通过卡瓦连杆与所述卡瓦盘连接。
6.根据权利要求1所述的摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于：所述摇管油缸的两端均安装有关节轴承。
7.一种摇摆式水平钻进套管的钻进方法，应用于权利要求1-6中任一项所述的摇摆式水平钻进套管装置，其特征在于，包括以下步骤：
a、在施工地点开挖基坑，硬化基坑地面，将底架吊放至规定位置，通过地锚将底架与地面固定；
b、将套管吊装至楔形卡瓦内，夹紧油缸缩回带动卡瓦盘向后移动，通过卡瓦连杆驱动6块楔形卡瓦实现径向收缩，从而夹紧套管；
c、驱动两侧的摇管油缸做交替伸缩运动，进而带动卡瓦座沿滑车上的弧形导轨顺时针、逆时针反复摇动，驱动套管摇动；
d、在套管摇动的同时，推管油缸伸出并在水平方向对套管加压，将套管压入地层；
e、重复b、c、d步骤，直至将套管压入要求深度。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040216924A1 (en) * 2003-03-05 2004-11-04 Bernd-Georg Pietras Casing running and drilling system
CN202000929U (zh) * 2011-01-20 2011-10-05 天津市辰龙工程机械有限公司 锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器
CN207245640U (zh) * 2017-08-18 2018-04-17 中国地质科学院勘探技术研究所 一种水平定向钻进推管机用抱管机构
CN109915047A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 无锡市安曼工程机械有限公司 动力头卡瓦夹紧装置
CN215057129U (zh) * 2021-06-21 2021-12-07 中国地质科学院勘探技术研究所 一种摇摆式水平钻进套管装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040216924A1 (en) * 2003-03-05 2004-11-04 Bernd-Georg Pietras Casing running and drilling system
CN202000929U (zh) * 2011-01-20 2011-10-05 天津市辰龙工程机械有限公司 锚杆钻机用中心可调全液压双套管夹持器
CN207245640U (zh) * 2017-08-18 2018-04-17 中国地质科学院勘探技术研究所 一种水平定向钻进推管机用抱管机构
CN109915047A (zh) * 2019-03-25 2019-06-21 无锡市安曼工程机械有限公司 动力头卡瓦夹紧装置
CN215057129U (zh) * 2021-06-21 2021-12-07 中国地质科学院勘探技术研究所 一种摇摆式水平钻进套管装置

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