CN203213959U - 气动滑移跟进式钻杆定心装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气动滑移跟进式钻杆定心装置，气动驱动部分包括驱动气缸，驱动气缸后端连接控压腔体，在控压腔体的上端与复位气缸的复位缸杆连接，复位气缸固定在双臂钻杆外壁上，双臂钻杆外管上有第二引气孔与复位气缸的复位腔相通；控压腔内设引气滑环，引气滑环上有径向气孔；定位部分包括与驱动缸杆连接的锥型环，与锥型环对应连接于驱动气缸前端的定心爪；在对应控压腔段的双壁钻杆上有通往内管芯的第一泄气孔和通往管间夹层的第一引气孔，在对应驱动气缸的双壁钻杆上有通往内管芯的第二泄气孔；在控压腔与驱动气缸的上驱动腔之间有轴向通气孔，驱动气缸下驱动腔有气道至缸体上端；控压腔体、驱动气缸、引气滑环及锥型环均套在双壁钻杆外壁上可滑移和旋转。

Description

气动滑移跟进式钻杆定心装置

技术领域

本实用新型涉及一种气动滑移跟进式钻杆定心装置，属于地质钻探施工工程技术领域。

背景技术

工程地质缺陷处理中,钻孔施工过程是比必不可少的关键环节，如地质缺陷中岩石断层破碎带和软弱夹层的锚固灌浆处理对造孔偏斜精度要求很高。同时随着造孔深度的加大，由于受钻杆重力、切向力、径向力、轴向力、地层条件等影响产生的孔斜偏差也加大，所以如何提高成孔的准直度成为缺陷处理成功的关键问题之一。

贯通式反循环冲击器是压缩空气从双壁钻杆内外管间的环状间隙进入冲击器内部驱动活塞作功，从而达到破碎岩石的目的，而作功后的废气及进入冲击器内部多余的压缩空气由前接头的导流槽内高速排除，与钻头保护罩配合在钻孔口附近形成低压区，对经钻头破碎后的介质形成抽吸作用，气流与被抽吸的岩屑由孔底岩石反射后经钻头中部排屑孔进入贯通式反循环冲击器内部的排屑通道，然后经双壁钻杆内管上返到地表。气动滑移跟进式钻杆定心装置是一种结合贯通式反循环冲击器钻进主动纠偏装置。钻孔偏斜关键技术难点在于钻进过程中怎样保证钻杆前端在深孔中的定心。由于受钻孔设备的传统性、钻孔孔径、以及钻进过程排渣因素制约，如何在现有的设备上研制气动滑移跟进式钻杆定心装置成为难点。

目前工程广泛应用的钻杆扶正器与钻孔孔壁之间存在间隙，且随钻进过程不断磨损而间隙增大，降低了钻杆扶正效果。

发明内容

本实用新型的目的是为弥补现有技术的不足，针对钻机特性，同时利用钻进中的风动压提供的动力与钻进过程中推进力，开发研制一种气动滑移跟进式钻杆定心装置，降低了钻进成孔的孔斜偏差。

本实用新型所采用的技术方案如下：本实用新型的气动滑移跟进式钻杆定心装置包括气动驱动部分和定位部分，其气动驱动部分和定位部分均套装于双壁钻杆外壁上，气动驱动部分包括驱动气缸，与驱动气缸的后端连接的控压腔体，在控压腔体的上端通过轴承与复位气缸的复位缸杆下端连接，复位气缸固定在双臂钻杆外壁上，在双臂钻杆外管上有第二引气孔与复位气缸的复位腔相通；控压腔内设引气滑环，引气滑环上有径向气孔；定位部分包括与驱动缸杆连接的锥型环以及与锥型环对应且连接于驱动气缸前端的多个定心爪；在对应控压腔段的双壁钻杆上有通往内管芯的第一泄气孔和通往管间夹层的第一引气孔，在对应驱动气缸的双壁钻杆上有通往内管芯的第二泄气孔；在控压腔体的控压腔与驱动气缸的上驱动腔之间有轴向通气孔，在驱动气缸下驱动腔有气道，气道经缸体内部绕行至缸体上端并指向双壁钻杆外壁；控压腔体、驱动气缸、引气滑环及锥型环均套在双壁钻杆外壁上，可相对于钻杆滑移和旋转；初始状态径向气孔与第一泄气孔相通，第一引气孔与气道相通；工作状态时径向气孔与第一引气孔相通，第二泄气孔与气道相通。

所述的定心爪外侧为圆柱面，内侧为与锥型环匹配的内锥面。

所述的气动滑移跟进式钻杆定心装置，在定心爪下部有限位环。

所述的多个定心爪的爪杆为伞骨状等圆心角间距布置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结合贯通式反循环冲击器钻孔设备实现深孔定心钻进。本实用新型大大降低了在钻进过程中由于受钻杆重力、切向力、径向力、轴向力、地层条件等影响产生的孔斜偏差。

附图说明

图1是气动滑移跟进式钻杆定心装置在锁紧位置的结构示意图。

图2是气动滑移跟进式钻杆定心装置在解锁位置的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2：本实用新型的一种气动滑移跟进式钻杆定心装置包括气动驱动部分和定位部分，其特征在于：气动驱动部分和定位部分均套装于双壁钻杆1外壁上，气动驱动部分包括驱动气缸2，与驱动气缸2的后端连接的控压腔体5，在控压腔体5的上端通过轴承10与复位气缸9的复位缸杆9b下端连接，复位气缸9固定在双臂钻杆1外壁上，在双臂钻杆1外管上有第二引气孔11与复位气缸9的复位腔9a相通；控压腔5a内设引气滑环6，引气滑环6上有径向气孔6a；定位部分包括与驱动缸杆2b连接的锥型环4以及与锥型环4对应且连接于驱动气缸2前端的多个定心爪3；在对应控压腔5a段的双壁钻杆1上有通往内管芯的第一泄气孔7和通往管间夹层的第一引气孔8，在对应驱动气缸2的双壁钻杆1上有通往内管芯的第二泄气孔13；在控压腔体5的控压腔5a与驱动气缸2的上驱动腔2a之间有轴向通气孔2c，在驱动气缸2下驱动腔2d有气道2e，气道2e经缸体内部绕行至缸体上端并指向双壁钻杆1外壁；控压腔体5、驱动气缸2、引气滑环6及锥型环4均套在双壁钻杆1外壁上，可相对于钻杆1滑移和旋转；初始状态径向气孔6a与第一泄气孔7相通，第一引气孔8与气道2e相通；工作状态时径向气孔6a与第一引气孔8相通，第二泄气孔13与气道2e相通。

所述的定心爪3外侧为圆柱面，内侧为与锥型环4匹配的内锥面。

所述的气动滑移跟进式钻杆定心装置，在定心爪3下部有限位环12。

所述的多个定心爪3的爪杆为伞骨状等圆心角间距布置。定心爪3一般为3～6个。

锁紧状态：图1为本实用新型在锁紧位置的结构示意图：径向气孔6a与第一引气孔8相通，第一泄气孔7封闭，压缩空气经管间夹层进入控压腔5a，控压腔5a内为高压状态，压缩空气经轴向通气孔2c进入驱动气缸2的上驱动腔2a，驱动气缸2下驱动腔2d内气体经气道2e和第二泄气孔13排出，驱动气缸杆2b和锥形环4下移，多个定心爪3被锥形环4向外推扩张，顶紧孔壁，达到钻杆定心目的。钻杆向下行进时，定心爪3与孔壁间摩擦力将克服复位气缸9的推力，迫使复位气缸杆9b缓慢回缩，实现驱动气缸2、控压腔体5等部件相对于钻杆的向上正常滑移。

解锁状态：图2是气动滑移跟进式钻杆定心装置在解锁位置的结构示意图：当驱动气缸2、控压腔体5等部件相对于钻杆正常滑移至最上部位置时，驱动气缸2上端面推动引气滑环6移位，径向气孔6a与第一泄气孔7吻合，控压腔5a和驱动气缸上驱动腔2a泄压，同时驱动气缸2上的气道2e与双壁钻杆1上的第一引气孔8相通，压缩空气进入驱动气缸2的下驱动腔2d，推动缸杆2b和锥形环4向上移，定心爪3收缩脱离孔壁，装置的滑动部件失去孔壁约束，复位气缸9作用显现，在复位缸杆9b推动下装置的滑动部件全部滑移至下方与定位环12相抵位置。

本实用新型在钻进风压动力与钻进过程中旋转推进力的联合作用下，膨胀定心爪，使钻杆定心钻进；到达限位点时，自动收缩定心爪，快速滑移跟进复位，再次膨胀定心爪，周而复始的定心钻进。

Claims (4)

1.一种气动滑移跟进式钻杆定心装置，包括气动驱动部分和定位部分，其特征在于：气动驱动部分和定位部分均套装于双壁钻杆（1）外壁上，气动驱动部分包括驱动气缸（2），与驱动气缸（2）的后端连接的控压腔体（5），在控压腔体（5）的上端通过轴承（10）与复位气缸（9）的复位缸杆（9b）下端连接，复位气缸（9）固定在双臂钻杆（1）外壁上，在双臂钻杆（1）外管上有第二引气孔（11）与复位气缸（9）的复位腔（9a）相通；控压腔（5a）内设引气滑环（6），引气滑环（6）上有径向气孔（6a）；定位部分包括与驱动缸杆（2b）连接的锥型环（4）以及与锥型环（4）对应且连接于驱动气缸（2）前端的多个定心爪（3）；在对应控压腔（5a）段的双壁钻杆（1）上有通往内管芯的第一泄气孔（7）和通往管间夹层的第一引气孔（8），在对应驱动气缸（2）的双壁钻杆（1）上有通往内管芯的第二泄气孔（13）；在控压腔体（5）的控压腔（5a）与驱动气缸（2）的上驱动腔（2a）之间有轴向通气孔（2c），在驱动气缸（2）下驱动腔（2d）有气道（2e），气道(2e)经缸体内部绕行至缸体上端并指向双壁钻杆（1）外壁；控压腔体（5）、驱动气缸（2）、引气滑环（6）及锥型环（4）均套在双壁钻杆（1）外壁上，可相对于钻杆（1）滑移和旋转；初始状态径向气孔（6a）与第一泄气孔（7）相通，第一引气孔（8）与气道（2e）相通；工作状态时径向气孔（6a）与第一引气孔（8）相通，第二泄气孔（13）与气道（2e）相通。

2.根据权利要求1所述的气动滑移跟进式钻杆定心装置，其特征在于：多个定心爪（3）外侧为圆柱面，内侧为与锥型环（4）匹配的内锥面。

3.根据权利要求1或2所述的气动滑移跟进式钻杆定心装置，其特征在于：在多个定心爪（3）下部有限位环（12）。

4.根据权利要求1或2所述的气动滑移跟进式钻杆定心装置，其特征在于：多个定心爪（3）的爪杆为伞骨状等圆心角间距布置。

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