CN216741349U - 水平定向钻对接系统及其井下施工组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种水平定向钻对接系统及其井下施工组件，该井下施工组件包括沿轴向依次设置的钻头、分流器、磁源模组，该磁源模组包括沿所述轴向设置的至少一段安装载体，每一段所述安装载体包括空腔，所述空腔的开口通过固定件封闭，其中，至少一个所述安装载体的空腔中设置有磁体，所述磁体的南北极朝向与所述轴向平行。本实用新型提供的井下施工组件在分流器与钻头之间设置包括至少一段安装载体的磁源模组，每一段安装载体中包括空腔，在该至少一个空腔中可设置至少一个磁体，获得的磁源的整体磁矩可根据施工环境调节，提升了井下施工组件在复杂施工环境中的适应性，提高了水平定向钻对接系统的对接精度，提高了施工效率。

Description

水平定向钻对接系统及其井下施工组件

技术领域

本实用新型涉及钻井技术领域，具体地，涉及水平定向钻对接系统及其井下施工组件。

背景技术

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施 (管道、电缆等)的一种施工机械。它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等柔性管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土等地况。

水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工工程中。

目前，水平定向钻长距离施工(大于2000米)靠传统控向仪器施工难度较大，定向精度可靠性低，对于卵石地层入土点和出土点都需要下套管，传统控向仪器精度不足，无法保证钻头从入土端进入并从出土点端套管内穿出，工程效率低。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种水平定向钻对接系统及其井下施工组件，从而为水平定向钻的对接提供便利，提高施工效率。

根据本实用新型的一方面，提供一种水平定向钻对接系统的井下施工组件，包括：

沿所述井下施工组件的轴向依次设置的分流器和磁源模组，所述井下施工组件的钻头设置在所述分流器的远离所述磁源模组的一端，所述磁源模组包括沿所述轴向设置的至少一段安装载体，每一段所述安装载体包括空腔，所述空腔的开口通过固定件封闭，其中，

至少一个所述安装载体的空腔中设置有磁体，所述磁体的南北极朝向与所述轴向平行。可选地，每一段所述安装载体还包括：

减震垫片，设置在所述空腔的底部。

可选地，每一段所述安装载体还包括：

卡簧，设置在所述空腔的侧壁与所述磁体的侧壁之间。

可选地，每一段所述安装载体还包括：

弹片，设置在所述磁体与所述固定件之间。

可选地，所述磁体为高温钕铁硼磁铁，且磁极朝向与所述井下施工组件的第一端至第二端的方向平行。

可选地，所述磁体的北极朝向与所述钻头的朝向一致。

可选地，还包括：

测斜组件，沿所述井下施工组件的轴向设置在所述磁源模组后；

延长杆，设置在所述磁源模组与所述测斜组件之间。

可选地，所述分流器还包括延长杆，所述延长杆设置在所述分流器的朝向所述磁源模组的一端，所述延长杆中包括磁体安装腔。

根据本实用新型的另一方面，提供一种水平定向钻对接系统，包括：

第一井下施工组件，所述第一井下施工组件的控制端连接主钻机，包括磁场检测装置和主钻头；

第二井下施工组件，包括根据本实用新型提供的井下施工组件，所述井下施工组件的钻头为辅助钻头，所述第二井下施工组件的控制端连接辅助钻机，所述辅助钻机和所述主钻机分别设置在跨越地段的两端，所述辅助钻头和所述主钻头的施工路径相对设置；

地面对接控向装置，包括与所述磁场检测装置的输出端连接的第一输入端和与所述主钻机的控制端连接的输出端。

可选地，所述地面控向装置包括显示器。

本实用新型提供的水平定向钻对接系统的井下施工组件包括沿轴向依次设置的钻头、分流器、磁源模组，该磁源模组包括沿所述轴向设置的至少一段安装载体，每一段所述安装载体包括空腔，所述空腔的开口通过固定件封闭，其中，至少一个所述安装载体的空腔中设置有磁体，所述磁体的南北极朝向与所述轴向平行，在该至少一个的空腔中可设置至少一个磁体，获得的磁源的整体磁矩可根据施工环境调节，提升了井下施工组件在复杂施工环境中的适应性，进而可提高了水平定向钻对接系统的对接精度，提高施工效率。

本实用新型提供的水平定向钻对接系统包括本实用新型提供的井下施工组件，该井下施工组件的磁源磁矩可调，提升了对复杂施工环境的适应性，提高了井下施工组件的可靠性，进而可提高对接精度，提高施工效率。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据现有技术的水平定向钻对接系统的部分结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的水平定向钻对接系统的部分结构示意图；

图3A、图3B、图3C和图3D示出了根据本实用新型实施例水平定向钻对接系统的井下施工组件的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

图1示出了根据现有技术的水平定向钻对接系统的部分结构示意图。

如图1所示，现有技术的水平定向钻技术在穿越地段10两端分别设置主钻机111和辅助钻机121，主钻机111和辅助钻机121同时施工，其主钻孔轨迹112和辅助钻孔轨迹122分别在主钻头113和辅助钻头123 的施工牵引下相向延伸，在主钻孔轨迹112和辅助钻孔轨迹122的前端的距离接近至一定程度时，进行对接操作，保持主钻头113与辅助钻头123的距离在对接范围101内(例如间距为5米)，并驱动辅助钻机121 逐步将辅助钻头123及辅助钻孔轨迹122退出辅助钻孔，同时，主钻机 111继续驱动主钻头113进行钻孔，由于主钻头113与辅助钻头123的距离被控制在对接范围101内，主钻头113的钻进方向与辅助钻头123 的退回方向保持一致，随施工的持续运行，主钻头113最终从辅助钻头 123的辅助钻孔从出土(出土点与辅助钻孔123的入土点一致)，完成精确的钻孔施工，沟通穿越地段10的两端。

其中，主钻头113和辅助钻头123的对接技术为水平定向钻技术的关键技术，保障对接可靠，才可保障主钻头113可沿辅助钻孔在目标出土点出土，且在卵石地层的施工中，入土点和出土端均需要下硬质的套管，施工精度要满足钻头与套管的尺寸差，如果对接精度不足，主钻头 113不能对准出土点的套管，出土失败，需要回退主钻头113，再进行对接，会浪费施工中的人力、物力，降低施工效率。

本实用新型提供一种新型的可靠的水平定向钻对接系统，为水平定向钻的对接提供便利。

图2示出了根据本实用新型实施例的水平定向钻对接系统的部分结构示意图。

参照图1与图2，在本实用新型实施例的水平定向钻对接系统中，第一井下施工组件的控制端与主钻机连接，该第一井下施工组件包括轴向依次设置的磁场检测装置114和主钻头113，第二井下施工组件的控制端与辅助钻机连接，第二井下施工组件包括轴向依次设置的井下施工组件20和辅助钻头123，井下施工组件20中包括磁源，地面对接控向装置103的第一输入端与磁场检测装置114连接，获得磁场检测装置114 所处位置的磁场信息(主要为对井下施工组件20中的磁源的磁场的检测)，以根据该磁场信息获得主钻头113与辅助钻头123的相对位置，并根据该相对位置提供控制信号至主钻机的控制端，通过主钻机控制第一施工组件的钻进方向，以确保主钻头113与辅助钻头123的对接，保障主钻头113最终准确的从目标出土点出土，完成跨越穿越地段10的主要钻孔任务。

其中，地面对接控向装置103例如为计算机，还可以包括显示器，该显示器可将主钻头113与辅助钻头123的相对位置信息图形化显示，直观地指示出当前施工状况。

图3A、图3B、图3C和图3D示出了根据本实用新型实施例水平定向钻对接系统的井下施工组件的结构示意图。其中，图3B为图3A所示的井下施工组件的整体结构的截面结构示意图，图3D为图3C所示的磁源模组的截面结构示意图。

参照图3A、图3B、图3C和图3D，本实用新型实施例水平定向钻对接系统的井下施工组件20包括由第一端至第二端依次轴向设置的钻头(图中未示出，该钻头施工钻进方向朝向第一端，以图3A为参考，该第一端为左端)、分流器21(泥浆分流器)、延长杆22、磁源模组23。

其中，延长杆22为分流器21的延长，其中包括磁体安装腔，以设置磁体221，磁源模组23中包括空腔(对应磁源模组23的磁体安装腔)，以设置磁体231，包括两个磁体安装腔，对应设置两个磁体，其提供的磁源的磁矩可根据实际施工环境进行适应性调节，提高了井下施工组件对复杂施工环境的适用性。

延长杆22的磁体安装腔及其组件与磁源模组23的结构相似，在此主要描述第二磁源模组23的结构，对应延长杆22的结构不再详述。

磁源模组23的磁体231设置在安装载体230中的空腔内，该空腔底部设置有减震垫片232，磁体231侧壁与空腔侧壁之间设置有卡簧233，磁体231朝向空腔开口的一端通过弹片234与固定件238固定，固定件 238还对应磁源模组23的第二连接端，可连接钻头或通过连接杆连接钻头。固定件238的第一连接端237为凸出结构，与连接杆22第二端的凹部匹配连接。其中，该第一连接端237与连接杆22的连接例如为螺纹连接。其中，在可选实施例中，磁源模组23包括多个安装载体230，通过调节设置的磁体的数量，可调节磁源模组提供的磁源的磁矩。

其中，在本实施例中，磁体231为高温钕铁硼磁铁，磁性保持性好，且其南北极方向与井下施工组件23的轴向平行。

本实用新型实施例的井下施工组件在分流器远离钻头的一端设置磁源模组，该磁源模组包括至少一段安装载体，每一个安装载体中包括空腔，获得至少一个空腔，并在至少一个空腔的至少一个中设置磁体，获得的磁源的整体磁矩可调，便于根据实际的施工环境提供匹配性更好的磁源，提高井下施工组件在复杂施工环境中的适应性，进而可提高了水平定向钻对接系统的对接精度，提高施工效率。

在磁体231的两端分别设置减震垫片和弹片，可降低井下施工振动对磁体231的影响，进一步保障磁体231在施工中的可靠性。

磁体231与安装载体230中的空腔之间设置卡簧，进一步保障磁体 231的固定可靠性，降低磁体231在施工中相对井下施工组件20整体的振动位移，降低提供的磁场的振动偏移，提高第一施工组件中的磁场检测装置获得的磁场信息的可靠性，提高对接精度，提高施工效率。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种水平定向钻对接系统的井下施工组件，其特征在于，包括：

沿所述井下施工组件的轴向依次设置的分流器和磁源模组，所述井下施工组件的钻头设置在所述分流器的远离所述磁源模组的一端，所述磁源模组包括沿所述轴向设置的至少一段安装载体，每一段所述安装载体包括空腔，所述空腔的开口通过固定件封闭，其中，

所述安装载体的至少一个空腔中设置有磁体，所述磁体的南北极朝向与所述轴向平行。

2.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，每一段所述安装载体还包括：

减震垫片，设置在所述空腔的底部。

3.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，每一段所述安装载体还包括：

卡簧，设置在所述空腔的侧壁与所述磁体的侧壁之间。

4.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，每一段所述安装载体还包括：

弹片，设置在所述磁体与所述固定件之间。

5.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，

所述磁体为高温钕铁硼磁铁，且磁极朝向与所述井下施工组件的第一端至第二端的方向平行。

6.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，

所述磁体的北极朝向与所述钻头的朝向一致。

7.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，还包括：

测斜组件，沿所述井下施工组件的轴向设置在所述磁源模组后；

延长杆，设置在所述磁源模组与所述测斜组件之间。

8.根据权利要求1所述的井下施工组件，其特征在于，

所述分流器还包括延长杆，所述延长杆设置在所述分流器的朝向所述磁源模组的一端，所述延长杆中包括磁体安装腔。

9.一种水平定向钻对接系统，其特征在于，包括：

第一井下施工组件，所述第一井下施工组件的控制端连接主钻机，包括磁场检测装置和主钻头；

第二井下施工组件，包括根据权利要求1至8任一项所述的井下施工组件，所述井下施工组件的钻头为辅助钻头，所述第二井下施工组件的控制端连接辅助钻机，所述辅助钻机和所述主钻机分别设置在跨越地段的两端，所述辅助钻头和所述主钻头的施工路径相对设置；

地面对接控向装置，包括与所述磁场检测装置的输出端连接的第一输入端和与所述主钻机的控制端连接的输出端。

10.根据权利要求9所述的水平定向钻对接系统，其特征在于，

所述地面控向装置包括显示器。

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