CN114991665A - 煤矿井下推靠式导向钻头，钻具及钻进方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿井下推靠式导向钻头，钻具及钻进方法。本发明将冲洗液引入设置于钻头体外表面上的槽体，利用所述冲洗液驱推动设置于所述槽体内的推靠巴掌伸出所述槽体以调整所钻进方向。因而，本发明具有更高的钻进效率，轨迹控制精度和安全性更高。

Description

煤矿井下推靠式导向钻头，钻具及钻进方法

技术领域

本发明涉及一种钻头、钻具及钻进方法，属于煤矿井下坑道钻探领域，具体是涉及一种煤矿井下推靠式导向钻头，钻具及钻进方法。

背景技术

煤矿井下近水平定向钻孔具有孔深长、轨迹可控、一孔多用、可集中和超前进行灾害防治等优点，可实现超前、区域、精准灾害防治，在我国煤矿安全领域应用广泛。

定向钻具是进行定向钻孔施工的核心和关键，目前，国内外开发了基于螺杆钻具的定向钻进技术装备，通过滑动造斜、复合稳斜轨迹控制，实现了煤矿井下近水平定向钻孔长距离成孔。但是现有技术装备仍然存在钻进效率低、钻孔轨迹控制精度低、定向钻具安全风险大、深孔施工困难等不足，具体体现如下：

(1)钻进效率低。目前定向钻进时主要依靠孔底螺杆钻具输出的动力进行孔底局部回转碎岩，螺杆钻具主要利用钻孔冲洗介质的动能转化为碎岩机械能，其额定输出扭矩远小于孔口钻机的额定输出扭矩，钻进动力小，钻进效率低，尤其是岩层钻进速度极慢。

(2)钻孔轨迹控制精度低。钻孔轨迹测量是钻孔轨迹控制的基础，受螺杆钻具结构特性影响，其长度一般为3～5m，钻孔轨迹随钻测量探管安装在螺杆钻具与定向钻杆之间，与钻头的间距一般为6～8m，测量数据滞后于孔底实际情况，需要对钻头处轨迹参数进行估算，影响了钻孔轨迹测控精度；同时采用螺杆钻具定向钻进时，通过调整其上设置的结构弯角朝向实现钻孔轨迹控制，而定向钻具受钻头碎岩反作用力影响，会产生反扭角，导致螺杆钻具结构弯角朝向控制不精准，降低了钻孔轨迹控制精度。

(3)定向钻具安全风险大。采用螺杆钻具进行滑动定向纠斜时，需要保持螺杆钻具造斜方向不变，此时定向钻具不能回转，仅能依靠钻孔冲洗介质进行排渣，钻孔排渣效率下降，易因钻渣积聚导致卡埋钻事故；而采用螺杆钻具进行回转稳斜钻进时，定向钻具需要回转，但因螺杆马达结构弯角影响，定向钻具的回转受力复杂，易发生钻具疲劳破坏、断裂等孔内事故。

(4)深孔钻进困难。采用螺杆钻具进行滑动定向纠斜时，定向钻具滑动给进，作用在钻杆上的摩阻力远大于回转动摩擦阻力，钻具拖压现象严重，钻进动力很难传递到孔底，孔底钻进动力不足，制约了钻进成孔深度。

因此，本发明针对煤矿井下定向长钻孔精准、高效、安全施工需要，针对目前煤矿井下定向钻进技术装备存在的不足，研究设计了煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具及钻进方法，克服了上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对目前煤矿井下定向钻进技术装备存在的钻进效率低、钻孔轨迹控制精度低、定向钻具安全风险大、深孔施工困难等不足，提供一种煤矿井下推靠式导向钻头，钻具及钻进方法。

本发明所采用的技术方案：

一种煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具，由双壁钻杆、双壁连接器、近钻头测量探管和推靠式定向钻头依次连接组成。

所述的双壁钻杆包括外钻杆，还包括由双母接头、推力轴承A、推力轴承B、锁紧母A和定位于外钻杆之中的内钻杆，所述的外钻杆采用螺纹方式连接，其前端设置有母螺纹，后端设置有公螺纹，内壁靠近母螺纹、公螺纹根部处均设置有台阶；所述的双母接头外径大于内钻杆，前端设置有六方母接头，后端设置有母螺纹；所述的内钻杆前端设置有公螺纹，后端设置有六方公接头，六方公接头根部设置有公螺纹；所述的推力轴承A安装在外钻杆母螺纹根部台阶处；所述的推力轴承B安装在外钻杆公螺纹根部台阶处；所述的锁紧母A安装在内钻杆六方公接头根部公螺纹处；所述的内钻杆由推力轴承A、推力轴承B径向定位于外钻杆内，并由锁紧母A轴向限位，可相对于外钻杆周向转动，不可轴向移动。

所述的双壁连接器包括依次连接的连接器上接头、连接器下接头，所述的连接器上接头两端均为母螺纹，前端与外钻杆公螺纹连接，后端与连接器下接头连接，内部设置有台阶；所述的连接器下接头两端均设置有公螺纹，前端与连接器上接头连接，后端与推靠式定向钻头连接，内部设置有台阶；所述的推力轴承组安装在连接器上接头和连接器下接头之间，由两个台阶限位；所述的双壁连接器内部还设置有连接器芯管，所述的连接器芯管前端设置有六方母接头，六方母接头根部外表面设置有公螺纹，连接器芯管后端设置有六方公接头，公接头根部设置有二级台阶，连接器芯管穿过推力轴承组，后端由公接头根部第一台阶进行限位，前端由与六方母接头根部公螺纹连接的锁紧母B限位，可相对于连接器上接头和连接器下接头周向转动，不可轴向移动。

所述的近钻头测量探管安装在双壁连接器的连接器芯管内，可测量钻孔轨迹参数、地层参数、推靠式定向钻头造斜方向等参数，可选用有线、泥浆脉冲或电磁波等传输方式将测量数据发送至孔口，根据测量参数和传输方式的不同，近钻头测量探管长度可改变；所述的钻孔轨迹参数包括倾角、方位角；所述的地层参数包括但不限于方位电阻率、方位伽马。

所述的推靠式定向钻头包括钻头体，所述的钻头体外部为圆形结构，前端设置有母螺纹与双壁连接器连接，外表面中部沿径向均匀设置有三个矩形槽，矩形槽四周通过紧固螺钉连接有封盖，矩形槽内安装有推靠巴掌，推靠巴掌与封盖之间设置有推靠巴掌复位弹簧，推靠巴掌可伸出封盖或缩回矩形槽，矩形槽与推靠巴掌之间设置有密封圈B；所述的钻头体内部设置有两个台阶孔，其中第一台阶孔为圆形结构，第一台阶孔靠近前端处加工有卡簧槽；第二台阶孔为圆形结构，第二台阶孔靠近前端处沿径向均匀设置有三个与矩形槽连通的导向流道；所述的第一台阶内设置有定向配流阀，所述定向配流阀前端由安装在第一台阶孔卡簧槽内的卡簧进行限位，后端伸入第二台阶孔中，由安装在第二台阶孔内的定向配流阀复位弹簧进行限位；所述的钻头体后端加工有四个钻头翼片。

所述的双壁钻杆之间连接时，外钻杆之间通过螺纹连接，既可传递旋转动力，又可传递给进动力；双母接头六方母接头与内钻杆六方公接头相互插接连接，仅传递旋转动力。

所述的双壁钻杆的外钻杆表面形状可根据钻进目标地层选择，当钻进目标地层为中硬煤层、岩层时，外表面为外平圆形结构；当钻进地层为碎软煤层时，外表面为螺旋、三棱或三棱螺旋等异形结构。

所述的双壁连接器的连接器芯管为中空结构，内部设置有用于安装近钻头测量探管的仪器仓，仪器仓的长度可根据近钻头测量探管长度调整；连接器芯管公接头根部第二台阶处设置有密封体，将连接器芯管和连接器下接头之间间隙封堵；连接器芯管与推力轴承组对应位置处沿径向设置有导流孔，与密封体配合，将双壁钻杆内钻杆与外钻杆之间环状间隙冲洗液导流到连接器芯管内。

所述的近钻头测量探管的信号传输模式包括有线式、泥浆脉冲式和电磁波传输式。

所述的推靠式定向钻头的钻头体内均匀设置有三个与第二台阶孔平行、与第一台阶孔连通的圆形稳斜流道，后端设置有钻头水眼；所述的矩形槽底部均设置有泄压孔；所述的稳斜流道、泄压孔均与钻头水眼连通。

所述的推靠式定向钻头的定向配流阀前端设置有六方母接头，与连接器芯管六方公接头连接，六方母接头根部设置有台阶，由卡簧进行限位，台阶上设置有密封圈沟槽，其内安装有密封圈A；定向配流阀中心设置有轴向为盲孔的限流孔，限流孔径向设置有阀口，定向配流阀后端设置有弹簧底座。

所述的推靠式定向钻头的推靠巴掌外轮廓为圆弧形，并镶嵌有保径合金。

所述的推靠式定向钻头的定向配流阀可沿钻头体轴向移动和周向旋转，但轴向最大移动距离小于定向配流阀六方母接头的长度；定向配流阀向下移动，阀口完全进入第二台阶孔时，阀口与其相对的导向流道连通，且仅与一个导向流道连通；定向配流阀的阀口朝向为推靠式定向钻头造斜方向。

一种煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具钻进方法，包括以下步骤：

步骤一：钻具连接。完成孔口套管段施工后，依次安装推靠式定向钻头、双壁连接器、近钻头测量探管和双壁钻杆，利用钻机将旋转推靠式近钻头测量导向钻具下入至距离孔底0.5m处。

步骤二：参数测量与定向钻进模式选取。利用近钻头测量探管测量钻孔轨迹参数、地层参数和推靠式定向钻头造斜方向，根据钻孔实钻轨迹与设计轨迹的偏差和地层情况选择定向钻进模式。

步骤三：定向钻进。根据选择的定向钻进模式进行钻孔施工，控制实钻轨迹沿设计轨迹延伸。

步骤四：钻孔完孔。重复步骤二和步骤三进行钻孔施工，直至钻孔达到设计深度后，退出孔内旋转推靠式近钻头测量导向钻具，完成钻孔施工。

所述的步骤二中定向钻进模式包括纠斜钻进模式、稳斜钻进模式两种。

所述的步骤二中定向钻进模式选取的具体依据为：当钻进地层为目标地层，且钻孔实钻轨迹与设计轨迹偏差小于最大允许偏差时，采用稳斜钻进模式；否则采用纠斜钻进模式。

所述的步骤三定向钻进时，纠斜钻进模式包括以下分步骤：

分步骤一：调整定向纠斜方向。利用钻机旋转双壁钻杆的内钻杆，带动双壁连接器的连接器芯管旋转，进而带动推靠式定向钻头的定向配流阀转动，直至定向配流阀的阀口朝向与设计定向纠斜方向一致；锁定内钻杆，保持定向配流阀的阀口朝向不动。

分步骤二：定向纠斜施工。从双壁钻杆中注入高压冲洗液，在高压冲洗液推动下，定向配流阀复位弹簧被压缩，定向配流阀向下移动，阀口进入第二台阶孔；利用钻机回转和推动双壁钻杆的外钻杆，带动推靠式定向钻头旋转破碎地层；推靠式定向钻头旋转过程中，当导向流道的方向与定向配流阀的阀口相对时，阀口与相对应的导向流道连通，高压冲洗液沿定向配流阀阀口、导向流道进入相对应的矩形槽，推动对应的推靠巴掌伸出封盖，支撑在孔壁上，对推靠式定向钻头施加侧向力，其他推靠巴掌保持缩回状态，使推靠式定向钻头向设定方向进行纠偏，作用后的高压冲洗液沿泄压孔、钻头水眼流出，冷却定向钻头后，携带钻进产生的钻渣，从双壁钻杆外钻杆与钻孔孔壁之间的间隙流出。

分步骤三：推靠式定向钻头复位。定向纠斜完成后，停止向双壁钻杆中注入高压冲洗液，定向配流阀在定向配流阀复位弹簧作用下复位，推靠巴掌在推靠巴掌复位弹簧作用下缩回至矩形槽内。

所述的步骤三定向钻进时，稳斜钻进模式的具体操作为：从双壁钻杆中注入低压冲洗液，定向配流阀在定向配流阀复位弹簧作用下，阀口仍位于第一台阶孔内，低压冲洗液沿定向配流阀阀口、稳斜流道、钻头水眼流出，冷却定向钻头后，携带钻进产生的钻渣，从双壁钻杆外钻杆与钻孔孔壁之间的间隙流出；利用钻机回转和推动双壁钻杆，带动推靠式定向钻头旋转破碎地层，此时推靠巴掌在推靠巴掌复位弹簧作用下，保持缩回状态，不产生侧向推力，不向固定方向纠斜，沿当前钻孔倾角和方位角稳斜钻进。

本发明研制了一种煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具，开发了基于该钻具的旋转导向钻进方法，利用孔口钻机动力进行施工，可在钻具旋转的同时进行钻孔轨迹控制，实现了定向长钻孔精准、高效、安全定向钻进施工。具有以下优点：

(1)钻进效率高。该钻具定向钻进时，钻进动力直接来源于孔口钻机，由钻机通过双壁钻杆、双壁连接器依次传递至推靠式定向钻头进行回转碎岩，较常规螺杆钻具的输出扭矩提高10倍以上，可显著提高钻进速度。

(2)钻孔轨迹控制精度高。该钻具结构简单，大幅度缩短了随钻测量探管与孔底钻头的距离，提高了钻孔轨迹的测量精度，为钻孔轨迹精准控制提供了依据；同时，该钻具利用由双壁钻杆的内钻杆、双壁连接器的连接器芯管、推靠式定向钻头的定向配流阀依次连接的内部钻具串调控定向纠斜方向，利用由双壁钻杆的外钻杆、双壁连接器的连接器上接头和连接器下接头、推靠式定向钻头钻头体依次连接的外部钻具串沿定向纠斜方向进行回转碎岩，内部钻具串不受钻进反扭矩作用，无反扭角，可精准控制定向纠斜方向，提升了轨迹控制精度。

(3)钻进安全性高。与以往滑动纠斜、回转稳斜不同，本发明进行钻孔轨迹纠斜和稳斜时，双壁钻杆的外钻杆均处于回转状态，利用外钻杆回转搅动和大流量冲洗液紊流携带，提升了钻孔排渣效率，保障了钻进施工安全；同时，本发明钻具不存在结构弯角，纠偏钻进时，推靠巴掌伸出；稳斜钻进时，巴掌缩回，减少了钻具受力，提升了钻具安全性。

(4)深孔钻进能力强。本发明进行钻孔轨迹纠斜和稳斜时，双壁钻杆的外钻杆均处于回转状态，作用在双壁钻杆上的摩阻力远小于滑动钻进摩阻力，提升了钻压传递效率，保障了孔底钻进动力，利用深孔钻进。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1是煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具示意图。

图2是双壁钻杆示意图。

图3是双壁连接器示意图。

图4是推靠式定向钻头示意图。

图5是定向配流阀示意图。

图6是煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具钻进方法示意图。

附图标号及含义如下：

双壁钻杆1、双壁连接器2、近钻头测量探管3、推靠式定向钻头4、双母接头11、推力轴承A12、外钻杆13、内钻杆14、推力轴承B15、锁紧母A16、连接器上接头21、锁紧母B22、连接器芯管23、推力轴承组24、导流孔25、连接器下接头26、密封体27、钻头体41、配流阀42、卡簧43、密封圈A44、导向流道45、紧固螺钉46、封盖47、稳斜流道48、推靠巴掌49、配流阀复位弹簧410、推靠巴掌复位弹簧411、密封圈B412、导向流道泄压孔413、钻头翼片414、钻头水眼415、限流孔421、密封圈沟槽422、阀口423、底座424、钻孔5、地层6。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。实施例如下：

参见图1，为本发明的一种煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具，由双壁钻杆1、双壁连接器2、近钻头测量探管3和推靠式定向钻头4依次连接组成。所述的近钻头测量探管3安装在双壁连接器2的连接器芯管23内，可测量钻孔5轨迹参数、地层6参数、推靠式定向钻头4造斜方向等参数，可选用有线、泥浆脉冲或电磁波等传输方式将测量数据发送至孔口，根据测量参数和传输方式的不同，近钻头测量探管3长度可改变；所述的钻孔5轨迹参数包括倾角、方位角；所述的地层6参数包括但不限于方位电阻率、方位伽马。所述的近钻头测量探管3的信号传输模式包括有线式、泥浆脉冲式和电磁波传输式。

参见图2，所述的双壁钻杆1包括外钻杆13，还包括由双母接头11、推力轴承A12、推力轴承B15、锁紧母A16和定位于外钻杆13之中的内钻杆14，所述的外钻杆13采用螺纹方式连接，其前端设置有母螺纹，后端设置有公螺纹，内壁靠近母螺纹、公螺纹根部处均设置有台阶；所述的双母接头11外径大于内钻杆14，前端设置有六方母接头，后端设置有母螺纹；所述的内钻杆14前端设置有公螺纹，后端设置有六方公接头，六方公接头根部设置有公螺纹；所述的推力轴承A12安装在外钻杆13母螺纹根部台阶处；所述的推力轴承B15安装在外钻杆13公螺纹根部台阶处；所述的锁紧母A16安装在内钻杆14六方公接头根部公螺纹处；所述的内钻杆14由推力轴承A12、推力轴承B15径向定位于外钻杆13内，并由锁紧母A16轴向限位，可相对于外钻杆13周向转动，不可轴向移动。所述的双壁钻杆1之间连接时，外钻杆13之间通过螺纹连接，既可传递旋转动力，又可传递给进动力；双母接头11六方母接头与内钻杆14六方公接头相互插接连接，仅传递旋转动力。所述的双壁钻杆1的外钻杆13表面形状可根据钻进目标地层选择，当钻进目标地层为中硬煤层、岩层时，外表面为外平圆形结构；当钻进地层为碎软煤层时，外表面为螺旋、三棱或三棱螺旋等异形结构。

参见图3，所述的双壁连接器2包括依次连接的连接器上接头21、连接器下接头26，所述的连接器上接头21两端均为母螺纹，前端与外钻杆13公螺纹连接，后端与连接器下接头26连接，内部设置有台阶；所述的连接器下接头26两端均设置有公螺纹，前端与连接器上接头21连接，后端与推靠式定向钻头4连接，内部设置有台阶；所述的推力轴承组24安装在连接器上接头21和连接器下接头26之间，由两个台阶限位；所述的双壁连接器2内部还设置有连接器芯管23，所述的连接器芯管23前端设置有六方母接头，六方母接头根部外表面设置有公螺纹，连接器芯管23后端设置有六方公接头，公接头根部设置有二级台阶，连接器芯管23穿过推力轴承组24，后端由公接头根部第一台阶进行限位，前端由与六方母接头根部公螺纹连接的锁紧母B22限位，可相对于连接器上接头21和连接器下接头26周向转动，不可轴向移动。所述的双壁连接器2的连接器芯管23为中空结构，内部设置有用于安装近钻头测量探管3的仪器仓，仪器仓的长度可根据近钻头测量探管3长度调整；连接器芯管23公接头根部第二台阶处设置有密封体27，将连接器芯管23和连接器下接头26之间间隙封堵；连接器芯管23与推力轴承组24对应位置处沿径向设置有导流孔25，与密封体27配合，将双壁钻杆1内钻杆14与外钻杆13之间环状间隙冲洗液导流到连接器芯管23内。

参见图4，所述的推靠式定向钻头4包括钻头体41，所述的钻头体41外部为圆形结构，前端设置有母螺纹与双壁连接器2连接，外表面中部沿径向均匀设置有三个矩形槽，矩形槽四周通过紧固螺钉46连接有封盖47，矩形槽内安装有推靠巴掌49，推靠巴掌49与封盖47之间设置有推靠巴掌复位弹簧411，推靠巴掌49可伸出封盖47或缩回矩形槽，矩形槽与推靠巴掌49之间设置有密封圈B412；所述的钻头体41内部设置有两个台阶孔，其中第一台阶孔为圆形结构，第一台阶孔靠近前端处加工有卡簧槽；第二台阶孔为圆形结构，第二台阶孔靠近前端处沿径向均匀设置有三个与矩形槽连通的导向流道45；所述的第一台阶内设置有定向配流阀42，所述定向配流阀42前端由安装在第一台阶孔卡簧槽内的卡簧43进行限位，后端伸入第二台阶孔中，由安装在第二台阶孔内的定向配流阀复位弹簧410进行限位；所述的钻头体41后端加工有四个钻头翼片414。所述的推靠式定向钻头4的钻头体41内均匀设置有三个与第二台阶孔平行、与第一台阶孔连通的圆形稳斜流道48，后端设置有钻头水眼415；所述的矩形槽底部均设置有泄压孔413；所述的稳斜流道48、泄压孔413均与钻头水眼415连通。所述的推靠式定向钻头4的推靠巴掌49外轮廓为圆弧形，并镶嵌有保径合金。

参见图5，所述的推靠式定向钻头4的定向配流阀42前端设置有六方母接头，与连接器芯管23六方公接头连接，六方母接头根部设置有台阶，由卡簧43进行限位，台阶上设置有密封圈沟槽422，其内安装有密封圈A44；定向配流阀42中心设置有轴向为盲孔的限流孔421，限流孔421径向设置有阀口423，定向配流阀42后端设置有弹簧底座424。

参见图4、图5，所述的推靠式定向钻头4的定向配流阀42可沿钻头体41轴向移动和周向旋转，但轴向最大移动距离小于定向配流阀42六方母接头的长度；定向配流阀42向下移动，阀口423完全进入第二台阶孔时，阀口423与其相对的导向流道45连通，且仅与一个导向流道45连通；定向配流阀42的阀口423朝向为推靠式定向钻头4造斜方向。

参见图1～图6，一种煤矿井下旋转推靠式近钻头测量导向钻具钻进方法，包括以下步骤：

步骤一：钻具连接。完成孔口套管段施工后，依次安装推靠式定向钻头4、双壁连接器2、近钻头测量探管3和双壁钻杆1，利用钻机将旋转推靠式近钻头测量导向钻具下入至距离孔底0.5m处。

步骤二：参数测量与定向钻进模式选取。利用近钻头测量探管3测量钻孔5轨迹参数、地层6参数和推靠式定向钻头4造斜方向，根据钻孔5实钻轨迹与设计轨迹的偏差和地层6情况选择定向钻进模式。

步骤三：定向钻进。根据选择的定向钻进模式进行钻孔5施工，控制实钻轨迹沿设计轨迹延伸。

步骤四：钻孔完孔。重复步骤二和步骤三进行钻孔5施工，直至钻孔5达到设计深度后，退出孔内旋转推靠式近钻头测量导向钻具，完成钻孔5施工。

所述的步骤二中定向钻进模式包括纠斜钻进模式、稳斜钻进模式两种。

所述的步骤二中定向钻进模式选取的具体依据为：当钻进地层6为目标地层，且钻孔5实钻轨迹与设计轨迹偏差小于最大允许偏差时，采用稳斜钻进模式；否则采用纠斜钻进模式。

所述的步骤三定向钻进时，纠斜钻进模式包括以下分步骤：

分步骤一：调整定向纠斜方向。利用钻机旋转双壁钻杆1的内钻杆14，带动双壁连接器2的连接器芯管23旋转，进而带动推靠式定向钻头4的定向配流阀42转动，直至定向配流阀42的阀口423朝向与设计定向纠斜方向一致；锁定内钻杆14，保持定向配流阀42的阀口423朝向不动。

分步骤二：定向纠斜施工。从双壁钻杆1中注入高压冲洗液，在高压冲洗液推动下，定向配流阀复位弹簧410被压缩，定向配流阀42向下移动，阀口423进入第二台阶孔；利用钻机回转和推动双壁钻杆1的外钻杆13，带动推靠式定向钻头4旋转破碎地层6；推靠式定向钻头4旋转过程中，当导向流道45的方向与定向配流阀42的阀口423相对时，阀口423与相对应的导向流道45连通，高压冲洗液沿定向配流阀42阀口423、导向流道45进入相对应的矩形槽，推动对应的推靠巴掌49伸出封盖47，支撑在孔壁上，对推靠式定向钻头4施加侧向力，其他推靠巴掌49保持缩回状态，使推靠式定向钻头4向设定方向进行纠偏，作用后的高压冲洗液沿泄压孔413、钻头水眼415流出，冷却定向钻头后，携带钻进产生的钻渣，从双壁钻杆1外钻杆13与钻孔5孔壁之间的间隙流出。

分步骤三：推靠式定向钻头4复位。定向纠斜完成后，停止向双壁钻杆1中注入高压冲洗液，定向配流阀42在定向配流阀复位弹簧410作用下复位，推靠巴掌49在推靠巴掌复位弹簧411作用下缩回至矩形槽内。

所述的步骤三定向钻进时，稳斜钻进模式的具体操作为：从双壁钻杆1中注入低压冲洗液，定向配流阀42在定向配流阀复位弹簧410作用下，阀口423仍位于第一台阶孔内，低压冲洗液沿定向配流阀42阀口423、稳斜流道48、钻头水眼415流出，冷却定向钻头后，携带钻进产生的钻渣，从双壁钻杆1外钻杆13与钻孔5孔壁之间的间隙流出；利用钻机回转和推动双壁钻杆1，带动推靠式定向钻头4旋转破碎地层6，此时推靠巴掌49在推靠巴掌复位弹簧411作用下，保持缩回状态，不产生侧向推力，不向固定方向纠斜，沿当前钻孔5倾角和方位角稳斜钻进。

尽管本文较多地使用了双壁钻杆1、双壁连接器2、近钻头测量探管3、推靠式定向钻头4、双母接头11、推力轴承A12、外钻杆13、内钻杆14、推力轴承B15、锁紧母A16、连接器上接头21、锁紧母B22、连接器芯管23、推力轴承组24、导流孔25、连接器下接头26、密封体27、钻头体41、配流阀42、卡簧43、密封圈A44、导向流道45、紧固螺钉46、封盖47、稳斜流道48、推靠巴掌49、配流阀复位弹簧410、推靠巴掌复位弹簧411、密封圈B412、导向流道泄压孔413、钻头翼片414、钻头水眼415、限流孔421、密封圈沟槽422、阀口423、底座424、钻孔5、地层6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种推靠式定向钻头，其特征在于，包括：

钻头体(41)；

槽体，沿所述钻头体(41)的外表面沿径向设置且与钻头水眼(415)连通，所述槽体内设置有能受流体推动而伸出所述槽体的推靠巴掌(49)，

第一腔体，设置于所述钻头体(41)内部且通过第一流道与钻头水眼(415)相连；

第二腔体，设置于所述钻头体(41)内部且通过第二流道与所述槽体连通；

定向配流阀(42)，包括一带有阀口(423)的阀体，所述阀体的一端封闭所述第一腔体；所述阀口(423)随所述阀体沿钻头体(41)轴向移动而分别与所述第一腔体和所述第二腔体连通。

2.根据权利要求1所述的一种推靠式定向钻头，其特征在于，包括：所述阀体的前端为一圆柱体结构，所述圆柱体结构的圆柱面上开设有一阀口(423)，所述圆柱体的一端伸入所述第二腔体内且受所述第二腔体内设置的复位弹簧(410)限位。

3.根据权利要求1所述的一种推靠式定向钻头，其特征在于，包括：所述槽体上设置有封盖(47)，所述推靠巴掌的底端设置有突出部位，所述突出部位与所述有封盖之间设置有压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种推靠式定向钻头，其特征在于，所述槽体通过导向流道泄压孔(413)与钻头水眼(415)连通。

5.根据权利要求1所述的一种推靠式定向钻头，其特征在于，所述第一腔体和所述第二腔体分别为两个相互连通的圆形结构的第一台阶孔和第二台阶孔；所述第一台阶孔的内壁上设置有卡簧槽；所述的第一台阶内设置有定向配流阀(42)，所述定向配流阀(42)一端由安装在卡簧槽内的卡簧(43)进行限位，另一端伸入第二台阶孔中，由安装在第二台阶孔内的定向配流阀复位弹簧(410)进行限位。

6.根据权利要求1所述的一种推靠式定向钻头，其特征在于，所述第一流道包括均匀设置于钻头体(41)内且与所述第二台阶孔平行并且与第一台阶孔连通的圆形稳斜流道(48)。

7.一种推靠式定向钻具，包括一推靠式定向钻头(4)，其特征在于，所述推靠式定向钻头(4)包括：

钻头体(41)；

槽体，沿所述钻头体(41)的外表面沿径向设置且与钻头水眼(415)连通，所述槽体内设置有能受流体推动而伸出所述槽体的推靠巴掌(49)，

第一腔体，设置于所述钻头体(41)内部且通过第一流道与钻头水眼(415)相连；

第二腔体，设置于所述钻头体(41)内部且通过第二流道与所述槽体连通；

定向配流阀(42)，包括一带有阀口(423)的阀体，所述阀体的一端封闭所述第一腔体；所述阀口(423)随所述阀体沿钻头体(41)轴向移动而分别与所述第一腔体和所述第二腔体连通。

8.根据权利要求7所述的一种推靠式定向钻具，其特征在于，还包括：

双壁连接器(2)，用于连接所述推靠式定向钻头(4)和钻杆；

所述双壁连接器(2)包括相互连接的连接器上接头(21)和连接器下接头(26)，推力轴承组(24)，连接器芯管(23)；所述推力轴承组(24)调于所述连接器上接头(21)和连接器下接头(26)之间并受所述连接器上接头(21)和连接器下接头(26)的台阶面限位，所述连接器芯管(23)穿过所述推力轴承组(24)并且可相对于连接器上接头(21)和连接器下接头(26)周向转动。

9.根据权利要求7所述的一种推靠式定向钻具，其特征在于，还包括：

双壁钻杆(1)，与所述推靠式定向钻头(4)连接；包括内钻杆(14)和外钻杆(13)，所述外钻杆(13)的两端设置连接螺纹，螺纹根部设置有外钻杆台阶面，所述外钻杆台阶面处设置有推力轴承；所述内钻杆(14)通过所述推力轴承定位于所述外钻杆(13)内部。

10.一种推靠式定向钻进方法，其特征在于，包括：

将冲洗液引入设置于钻头体(41)外表面上的槽体，利用所述冲洗液驱推动设置于所述槽体内的推靠巴掌(49)伸出所述槽体以调整所钻进方向。

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