CN110005349A - 一种可深度钻孔的复合钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于钻具技术领域，提供了一种可深度钻孔的复合钻杆，包括螺旋钻进组件、连接组件和复合钻进组件，所述螺旋钻进组件包括螺旋钻杆、高压进水流道和高压泥浆泵，所述高压进水流道开设于所述螺旋钻杆的内腔，所述高压泥浆泵的输出端与所述高压钻杆的一端固定连接，通过设置螺旋钻杆和定向钻头，使得钻进过程中，泥浆泵向液动马达送高压水，从而驱动定向钻头转动，从而实现深度钻进的效果，同时利用钻机带动螺旋钻杆回转，并向定向钻头施加钻压，同时螺旋钻杆在钻进过程中，其外侧得螺纹槽可以钻进过程中的钻渣进行搅动，从而对钻孔的孔壁进行削切，从而提高钻孔的孔壁的光滑度，使成型的钻孔较为平直。
Description
技术领域
本发明属于钻具技术领域，尤其涉及一种可深度钻孔的复合钻杆。
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、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。工作环境温度为-15℃～+45℃。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。
利用定向钻进技术的钻孔轨迹可控，可超长距离施工等优势可精准控制靶点，但是定向钻进时，通过工具面(0°-360°)调整来指导马达带动定向钻头旋转切割岩石进行施工(后面钻杆是不旋转的)，但由于马达靠水压驱动，会出现震动，导致钻孔不能非常平直，阻力较大，钻孔深度超过600米甚至以上会出现给进压力大，增加出现孔内事故的风险，不能有效完成超长距离钻孔施工。
发明内容
本发明提供一种可深度钻孔的复合钻杆，旨在解决但目前定向钻杆由于马达靠水压驱动，使用时会出现震动，导致钻孔不能非常平直，阻力较大，不能有效完成超长距离钻孔施工的问题。
本发明是这样实现的，一种可深度钻孔的复合钻杆，包括螺旋钻进组件、连接组件和复合钻进组件，所述螺旋钻进组件包括螺旋钻杆、高压进水流道和高压泥浆泵，所述高压进水流道开设于所述螺旋钻杆的内腔，所述高压泥浆泵的输出端与所述高压钻杆的一端固定连接，且与所述高压进水流道相连通；
所述连接组件包括无磁外管、上无磁钻杆和下无磁钻杆，所述上无磁钻杆与所述螺旋钻杆转动连接，且位于所述螺旋钻杆远离高压泥浆泵的一端，所述无磁外管与所述上无磁钻杆固定连接，且位于所述上无磁钻杆远离螺旋钻杆的一侧，所述下无磁钻杆与所述无磁外管固定连接，且位于所述无磁外管远离螺旋钻杆的一侧；
所述复合钻进组件包括液动马达套管、液动马达、不动外管、旋转传动轴和定向钻头，所述液动马达套管与所述下无磁钻杆固定连接，且位于所述下无磁钻杆远离无磁外管的一端，所述液动马达与所述液动马达套管固定连接，且位于所述液动马达套管的内腔，所述不动外管与所述液动马达套管固定连接，且位于所述液动马达套管远离的下无磁钻杆的一端，所述旋转传动轴与所述液动马达转动连接，且位于所述不动外管的内腔，所述旋转传动轴与所述不动外管转动连接，所述定向钻头与所述旋转传动轴固定连接，且位于所述旋转传动轴远离不动外管的一侧。
本发明还提供优选的，所述上无磁钻杆和下无磁钻杆的内腔均开设有一体成型的第二高压进水流道，所述第二高压进水流道与所述高压进水流道和无磁外管的内腔均连通，所述下无磁钻杆内腔的第二高压进水流道与所述液动马达的进水端通过弯管固定连接。
本发明还提供优选的，所述连接组件还包括泥浆随钻脉冲探管，所述无磁外管与所述泥浆随钻脉冲探管固定连接，且位于所述无磁外管的内腔。
本发明还提供优选的，所述螺旋钻杆的外侧壁均匀等间距开设有一体成型的螺纹槽，所述螺纹槽的螺旋方向与所述定向钻头的旋转方向相反。
本发明还提供优选的，所述不动外管呈倾斜设置，且与所述液动马达套管之间的夹角α为1～1.25°。
本发明还提供优选的，所述液动马达的输出端与所述旋转传动轴之间通过万向节联轴器连接，所述万向节联轴器位于所述不动外管的内腔。
本发明还提供优选的，所述定向钻头的底端高度不大于所述液动马达套管的底端高度。
本发明还提供优选的，所述无磁外管、上无磁钻杆和下无磁钻杆均选用磁导率小于1.319×10-6h/m的高强度钢材制成。
本发明还提供优选的，所述旋转传动轴与所述不动外管之间通过轴承连接，且位于所述不动外管靠近定向钻头一侧的管口处。
本发明还提供优选的，所述无磁外管、上无磁钻杆和下无磁钻杆的外侧壁均开设有相连通的第二螺纹槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种可深度钻孔的复合钻杆，通过设置螺旋钻杆和定向钻头，使得钻进过程中，泥浆泵向液动马达送高压水，从而驱动定向钻头转动，从而实现深度钻进的效果，同时利用钻机带动螺旋钻杆回转，并向定向钻头施加钻压，同时螺旋钻杆在钻进过程中，其外侧得螺纹槽可以钻进过程中的钻渣进行搅动，从而对钻孔的孔壁进行削切，从而提高钻孔的孔壁的光滑度，使成型的钻孔较为平直。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明螺旋钻杆结构示意图；
图3为本发明无磁外管结构示意图。
图中：1-螺旋钻进组件、11-螺旋钻杆、12-高压进水流道、13-高压泥浆泵、 2-连接组件、21-无磁外管、22-泥浆随钻脉冲探管、23-第二螺纹槽、24-上无磁钻杆、25-下无磁钻杆、26-第二高压进水流道、27-第二螺纹槽、3-复合钻进组件、31-马达套管、32-液动马达、33-不动外管、34-旋转传动轴、35-定向钻头、 36-弯管、37-万向节联轴器、38-轴承。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种可深度钻孔的复合钻杆，包括螺旋钻进组件1、连接组件2和复合钻进组件3，所述螺旋钻进组件1包括螺旋钻杆11、高压进水流道12和高压泥浆泵13，所述高压进水流道12开设于所述螺旋钻杆11的内腔，所述高压泥浆泵13的输出端与所述高压钻杆11的一端固定连接，且与所述高压进水流道12相连通，所述螺旋钻杆11的外侧壁均匀等间距开设有一体成型的螺纹槽111；
所述连接组件2包括无磁外管21、上无磁钻杆24和下无磁钻杆25，所述上无磁钻杆24与所述螺旋钻杆11转动连接，且位于所述螺旋钻杆11远离高压泥浆泵13的一端，所述无磁外管21与所述上无磁钻杆11固定连接，且位于所述上无磁钻杆11远离螺旋钻杆11的一侧，所述下无磁钻杆25与所述无磁外管 21固定连接，且位于所述无磁外管21远离螺旋钻杆11的一侧；
所述复合钻进组件3包括液动马达套管31、液动马达32、不动外管33、旋转传动轴34和定向钻头35，所述液动马达套管31与所述下无磁钻杆25固定连接，且位于所述下无磁钻杆25远离无磁外管21的一端，所述液动马达32 与所述液动马达套管31固定连接，且位于所述液动马达套管31的内腔，所述不动外管33与所述液动马达套管31固定连接，且位于所述液动马达套管31 远离的下无磁钻杆25的一端，所述旋转传动轴34与所述液动马达32转动连接，且位于所述不动外管33的内腔，所述旋转传动轴34与所述不动外管33转动连接，所述定向钻头35与所述旋转传动轴34固定连接，且位于所述旋转传动轴 34远离不动外管33的一侧。
在本实施方式中，通过设置螺旋钻杆11和定向钻头35，使得钻进过程中，泥浆泵13向液动马达13送高压水，从而驱动定向钻头35转动，同时利用钻机带动螺旋钻杆11回转，并向定向钻头35施加钻压，从而实现深度钻进的效果，同时螺旋钻杆11在钻进过程中，其外侧得螺纹槽111可以钻进过程中的钻渣进行搅动导向，即提高了钻进过程中的排渣速度，也可以将钻孔的孔壁进行削切，提高钻孔的孔壁的光滑度。
进一步的，所述上无磁钻杆24和下无磁钻杆25的内腔均开设有一体成型的第二高压进水流道26，所述第二高压进水流道26与所述高压进水流道12和无磁外管21的内腔均连通，所述下无磁钻杆25内腔的第二高压进水流道与所述液动马达32的进水端通过弯管36固定连接。
在本实施方式中，使高压泥浆泵13排入的高压水可以通过高压进水流道 12、第二高压进水流道26和弯管36流至液动马达32的进水端，从而驱动液动马达32工作
进一步的，所述连接组件还包括泥浆随钻脉冲探管22，所述无磁外管21 与所述泥浆随钻脉冲探管22固定连接，且位于所述无磁外管21的内腔。
在本实施方式中，其泥浆随钻脉冲探管22可以测量的钻孔的倾角、方位角等数据，便于操作人员实时了解钻进进度以及钻进轨迹。
进一步的，所述螺纹槽111的螺旋方向与所述定向钻头35的旋转方向相反。
在本实施方式中，在钻机驱动螺旋钻杆转到时，与定向钻头35的旋转方向相反的螺纹槽111可以将便于将钻渣向钻进的相反方向导向，从而便于将钻渣排出。
进一步的，所述不动外管33呈倾斜设置，且与所述液动马达套管33之间的夹角α为1～1.25°。
在本实施方式中，通过将不动外管33倾斜设置，使得钻孔轨迹可以呈下降趋势，方位角呈上升趋势，钻孔轨迹弯曲曲率明小于滑动定向钻进，使得成孔轨迹较为平滑。
进一步的，所述液动马达32的输出端与所述旋转传动轴34之间通过万向节联轴器37连接，所述万向节联轴器37位于所述不动外管33的内腔。
在本实施方式中，由不动外管33呈倾斜设置，利于万向节联轴器37可以实现液动马达32与旋转传动轴34之间的传动。
进一步的，所述无磁外管21、上无磁钻杆24和下无磁钻杆25均选用磁导率小于1.319×10-6h/m的高强度钢材制成。
在本实施方式中，利用磁导率较低的高强度钢材可避免对泥浆随钻脉冲探管22在工作时的电磁波产生干扰。
进一步的，所述旋转传动轴34与所述不动外管33之间通过轴承38连接，且位于所述不动外管33靠近定向钻头35一侧的管口处。
在本实施方式中，利用轴承38实现对旋转转轴34的安装，同时实现旋转转轴34的自由转动。
进一步的，所述无磁外管21、上无磁钻杆24和下无磁钻杆25的外侧壁均开设有相连通的第二螺纹槽23。
在本实施方式中，在无磁外管21、上无磁钻杆24和下无磁钻杆25第二螺纹槽23可以对钻进过程中产生的钻渣导向至螺旋钻杆11出，从而进一步提高排渣效率。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，将螺旋钻杆11远离上无磁钻杆24的一端与钻机的输出端连接，在钻进时，可以启动高压泥浆泵13 和钻机，使高压泥浆泵13将高水泵入高压进水流道12，然后第二高压进水流道26和弯管36流至液动马达32的进水端，从而驱动液动马达32工作，在液动马达32工作时，会驱动定向钻头35旋转，从而实现对钻孔的钻进，在定向钻头35的钻进过程中，钻机带动螺旋钻杆11转动，从而对定向钻头35施加一定的钻压，从而推动定向钻头35的钻进，同时螺旋钻杆外侧的螺纹槽111在不断旋转的过程中，可以对钻进过程中产生的钻渣进行搅动并导向，即提高了钻进过程中的排渣速度，也可以将钻孔的孔壁进行削切，提高钻孔的孔壁的光滑度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：包括螺旋钻进组件、连接组件和复合钻进组件，所述螺旋钻进组件包括螺旋钻杆、高压进水流道和高压泥浆泵，所述高压进水流道开设于所述螺旋钻杆的内腔，所述高压泥浆泵的输出端与所述高压钻杆的一端固定连接，且与所述高压进水流道相连通；
所述连接组件包括无磁外管、上无磁钻杆和下无磁钻杆，所述上无磁钻杆与所述螺旋钻杆转动连接，且位于所述螺旋钻杆远离高压泥浆泵的一端，所述无磁外管与所述上无磁钻杆固定连接，且位于所述上无磁钻杆远离螺旋钻杆的一侧，所述下无磁钻杆与所述无磁外管固定连接，且位于所述无磁外管远离螺旋钻杆的一侧；
所述复合钻进组件包括液动马达套管、液动马达、不动外管、旋转传动轴和定向钻头，所述液动马达套管与所述下无磁钻杆固定连接，且位于所述下无磁钻杆远离无磁外管的一端，所述液动马达与所述液动马达套管固定连接，且位于所述液动马达套管的内腔，所述不动外管与所述液动马达套管固定连接，且位于所述液动马达套管远离的下无磁钻杆的一端，所述旋转传动轴与所述液动马达转动连接，且位于所述不动外管的内腔，所述旋转传动轴与所述不动外管转动连接，所述定向钻头与所述旋转传动轴固定连接，且位于所述旋转传动轴远离不动外管的一侧。
2.如权利要求所述1的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述上无磁钻杆和下无磁钻杆的内腔均开设有一体成型的第二高压进水流道，所述第二高压进水流道与所述高压进水流道和无磁外管的内腔均连通，所述下无磁钻杆内腔的第二高压进水流道与所述液动马达的进水端通过弯管固定连接。
3.如权利要求所述1的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述连接组件还包括泥浆随钻脉冲探管，所述无磁外管与所述泥浆随钻脉冲探管固定连接，且位于所述无磁外管的内腔。
4.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述螺纹槽的螺旋方向与所述定向钻头的旋转方向相反。
5.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述不动外管呈倾斜设置，且与所述液动马达套管之间的夹角α为1～1.25°。
6.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述液动马达的输出端与所述旋转传动轴之间通过万向节联轴器连接，所述万向节联轴器位于所述不动外管的内腔。
7.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述定向钻头的底端高度不大于所述液动马达套管的底端高度。
8.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述无磁外管、上无磁钻杆和下无磁钻杆均选用磁导率小于1.319×10-6h/m的高强度钢材制成。
9.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述旋转传动轴与所述不动外管之间通过轴承连接，且位于所述不动外管靠近定向钻头一侧的管口处。
10.如权利要求1所述的一种可深度钻孔的复合钻杆，其特征在于：所述无磁外管、上无磁钻杆和下无磁钻杆的外侧壁均开设有相连通的第二螺纹槽。
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