CN201915836U

CN201915836U - 定向钻进***

Info

Publication number: CN201915836U
Application number: CN2011200132750U
Authority: CN
Inventors: 张斌; 张为远
Original assignee: SHANXI JU'AN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANXI JU'AN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-01-17

Abstract

本实用新型涉及一种定向钻进***，包括测量探管、第一无磁钻杆、第二无磁钻杆、通缆式钻杆、通缆式送水器、数据交换机和通讯电缆，所述测量探管左右两端分别安装有第一无磁钻杆和第二无磁钻杆，其中第二无磁钻杆右端连接有钻头，第一无磁钻杆左端连接有通缆式钻杆，通缆式钻杆通过通讯电缆与通缆式送水器连接，通缆式送水器通过通讯电缆与孔口监视器连接。本实用新型的有益效果为：将测量***合理有效的应用于定向钻机中，基于水平定向钻在钻进的过程中轨迹参数的变化，结合钻头的方位角参数，经串行总线、以太网或电话线传输至地面控制中心，而完成在线监测、分析、显示钻孔轨迹和钻具姿态参数，实现深孔定向。

Description

定向钻进***

技术领域

本实用新型涉及一种定向钻进***。

背景技术

随着我国经济及城市化建设的迅速发展，水平定向钻施工技术已经得到越来越广泛的应用。水平定向钻依靠高精度的定位和导向***，对钻头进行实时检测和纠偏控制，随着电子技术的进步，导向***的性能得到了快速提高。煤矿井下定向钻进技术是高效治理煤矿瓦斯的一项重大关键技术，近年来也一直是国际上关注和积极发展的关键技术。我国煤矿井下定向钻进技术虽然取得较大进展，但钻进装备的核心技术一直受制于国外，煤矿井下坑道定向钻进及地质受控定向钻探中，怎样将测量***合理有效的应用于定向钻机中，是连续监测钻孔轨迹、及时纠偏必不可少的工具；是实现深孔定向的最终目的。因此提供一种集采集、传输及分析为一体的煤矿井下用于随水平定向钻进的测量和控制的定向钻进***装置很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种定向钻进***，以实现孔口和远程在线即时显示钻孔轨迹和钻具姿态参数，克服现有的定向钻在钻进过程中不能了解钻孔轨迹而出现偏差的不足之处。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种定向钻进***，包括测量探管、第一无磁钻杆、第二无磁钻杆、通缆式钻杆、通缆式送水器、数据交换机和通讯电缆，所述测量探管左右两端分别安装有第一无磁钻杆和第二无磁钻杆，其中第二无磁钻杆右端连接有钻头，第一无磁钻杆左端连接有通缆式钻杆，通缆式钻杆通过通讯电缆与通缆式送水器连接，通缆式送水器通过通讯电缆与孔口监视器连接，所述数据交换机与计算机通信连接，数据交换机通过光纤以太环网与孔口监视器通信连接。

所述测量探管包括圆筒状壳体，所述圆筒状壳体内部设有处理电路板，处理电路板的左右两侧分别设有二维磁通门探头和加速度计探头，加速度计探头的右侧方设有传输信号滑环。

所述通缆式钻杆包括外壳，所述外壳左右两端分别钻杆公接头和钻杆母接头，外壳的内部中轴处设有中间导线，中间导线外设有绝缘联接体，中间导线的左右两端分别设有电缆母接头和电缆公接头，电缆母接头和电缆公接头与中间导线的交叉处与外壳之间设有绝缘支撑，电缆公接头右侧设有变径弹簧。

所述通缆式送水器包括送水器外壳，所述送水器外壳的中轴处设有导线，送水器外壳左端设有快速接线柱，送水器外壳下端靠近左端处设有高压水接头，送水器外壳右端设有送水器电缆母接头。

所述数据交换机为数据交换接头。

本实用新型的有益效果为：将测量***合理有效的应用于定向钻机中，基于水平定向钻在钻进的过程中轨迹参数的变化，结合钻头的方位角参数，经串行总线、以太网或电话线传输至地面控制中心，而完成在线监测、分析、显示钻孔轨迹和钻具姿态参数，实现深孔定向。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的定向钻进***结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的定向钻进***测量探管的剖面示意图；

图3是本实用新型实施例所述的定向钻进***通缆式钻杆剖面示意图；

图4是本实用新型实施例所述的定向钻进***通缆式送水器的剖面示意图。

图中：

1、第一无磁钻杆；2、测量探管；3、通缆式钻杆；4、钻头；5、通缆式送水器；6、孔口监视器；7、光纤以太环网；8、数据交换机；9、计算机；10、通讯电缆；11、圆筒状壳体；12、加速度计探头；13、二维磁通门探头；14、处理电路板；15、传输信号滑环；16、钻杆公接头；17、电缆母接头；18、绝缘支撑；19、绝缘联接体；20、中间导线；21、外壳；22、电缆公接头；23、变径弹簧；24、钻杆母接头；25、快速接线柱；26、高压水接头；27、送水器外壳；28、导线；29、送水器电缆母接头；30、第二无磁钻杆。

具体实施方式

如图1-4所示，本实用新型实施例所述的一种定向钻进***，包括测量探管2、第一无磁钻杆1、第二无磁钻杆30、通缆式钻杆3、通缆式送水器5、数据交换机8和通讯电缆10，所述测量探管2左右两端分别安装有第一无磁钻杆1和第二无磁钻杆30，其中第二无磁钻杆30右端连接有钻头4，第一无磁钻杆1左端连接有通缆式钻杆3，通缆式钻杆3通过通讯电缆10与通缆式送水器5连接，通缆式送水器5通过通讯电缆10与孔口监视器6连接，所述数据交换机8与计算机9通信连接，数据交换机8通过光纤以太环网7与孔口监视器6通信连接。

测量探管2包括圆筒状壳体11，圆筒状壳体11内部设有处理电路板14，处理电路板14的左右两侧分别设有二维磁通门探头13和加速度计探头12，加速度计探头12的右侧方设有传输信号滑环15。

通缆式钻杆3包括外壳21，外壳21左右两端分别钻杆公接头16和钻杆母接头24，外壳21的内部中轴处设有中间导线20，中间导线20外设有绝缘联接体19，中间导线20的左右两端分别设有电缆母接头17和电缆公接头22，电缆母接头17和电缆公接头22与中间导线20的交叉处与外壳21之间设有绝缘支撑18，电缆公接头22右侧设有变径弹簧23。

通缆式送水器5包括送水器外壳27，送水器外壳27的中轴处设有导线28，送水器外壳27左端设有快速接线柱25送水器外壳27下端靠近左端处设有高压水接头26，送水器外壳27右端设有送水器电缆母接头29。

数据交换机8为数据交换接头。

本实用新型实施例所述的定向钻进***使用时，高压水通过通缆式钻杆3送至孔内马达，孔内马达内部的转子在高压水的冲击作用下转动，通过前端轴承带动钻头4旋转达到破煤的目的，在钻进的过程中，钻杆本身不转，只作钻头的旋转运动，从而有效地降低钻机的负载，测量探管2主要测量钻头4的方位角、倾角等参数，根据测量出来的孔内参数可用三角函数计算出每一个测量点的坐标，即可描绘出该空间曲线在水平和垂直平面上的投影图，并与设计的轨迹进行对比，根据偏差情况及时调整弯接头方向，以期使钻进轨迹最大限度的符合设计要求；测量探管2与钻头4由无磁钻杆1连接，主要是隔离钻头在钻进的过程中产生磁效应影响测量探管测量精度。

测量探管2主要由圆筒状壳体11、加速度计探头12、磁通门探头13、处理电路板14、传输信号滑环15等组成，测量探管2通过加速度计探头12 和磁通门探头13测量出钻头4的倾斜角及倾斜方位角的信号，测量探管2在使用时，沿井壁放置，由于偏心重块的重力作用，外框架绕轴旋转静止后。其平面始终能保持与圆筒状壳体的轴线平行，即与斜井的倾斜面平行，此时加速度计所测量的加速度Gx为重力加速度在壳体轴线上的分量. Gx= Gm· Cosθ（Gm为重力加速度），由此可解算出倾科角θ。在外框架沿轴旋转的同时，由于半球体内框架自身的重力作用，内框架3 也旋转并静止，半球体平面16 保持水平，水平固定于半球体内框架平面上的磁通门探头也保持水平，此时输出的两磁通门分量ex、ey值便可解算出倾斜方位角中φ: ex=exm·Cosφ，ey= eym· Sinφ。加速度计探头和磁通门探头所测得的Gx、ex、ey信号经过处理电路板14处理后成标准的总线信号，通过线路由外框架轴号至电滑环15，再用电滑环接口线由外壳体末端的开孔引出到通缆式钻杆3中的中间导线20。

通缆式钻杆3的数量是根据钻孔的深度增加的，钻杆连接时是将一根通缆式钻杆3的钻杆公接头16接入另一根通缆式钻杆的母接头24，在连接钻杆的同时通缆式钻杆3的电缆母接头16接入另一根通缆式钻杆的电缆公接头22中；变径弹簧23受到挤压后使中间导线20的传输更加可靠，中间导线20与外壳21之间形成一个同轴电缆模式，绝缘支撑18与绝缘联接体19是中间导线20与外壳21之间的绝缘层；信号经过中间导线20传输于通缆式送水器5中的导线28。

通缆式送水器5中的送水器电缆母接头29与通缆式钻杆3中的电缆公接头22进行连接，导线28与中间导线20连接成一体进行信号传输，高压水通过高压水接头26至通缆式钻杆3送至孔内马达，孔内马达内部的转子在高压水的冲击作用下转动，通过前端轴承带动钻头4旋转达到破煤的目的。信号由导线28传输快速接线柱25，信号经过快速接线柱25传输于孔口监视器6中进行显示分析，通过光纤以太环网7传输于地面数据交换机或接口8，经过数据交换机或接口8将信号处理后送入计算机9进行分析。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种定向钻进***，包括测量探管（2）、第一无磁钻杆（1）、第二无磁钻杆（30）、通缆式钻杆（3）、通缆式送水器（5）、数据交换机（8）和通讯电缆（10），其特征在于：测量探管（2）左右两端分别安装有第一无磁钻杆（1）和第二无磁钻杆（30），其中第二无磁钻杆（30）右端连接有钻头（4），第一无磁钻杆（1）左端连接有通缆式钻杆（3），通缆式钻杆（3）通过通讯电缆（10）与通缆式送水器（5）连接，通缆式送水器（5）通过通讯电缆（10）与孔口监视器（6）连接；数据交换机（8）与计算机（9）通信连接，数据交换机（8）通过光纤以太环网（7）与孔口监视器（6）通信连接。

2.根据权利要求1所述的定向钻进***，其特征在于：测量探管（2）包括圆筒状壳体（11），圆筒状壳体（11）内部设有处理电路板（14），处理电路板（14）的左右两侧分别设有二维磁通门探头（13）和加速度计探头（12），加速度计探头（12）的右侧方设有传输信号滑环（15）。

3.根据权利要求1所述的定向钻进***，其特征在于：通缆式钻杆（3）包括外壳（21），外壳（21）的左右两端分别设有钻杆公接头（16）和钻杆母接头（24），外壳（21）内部中轴处设有中间导线（20），中间导线（20）外设有绝缘联接体（19），中间导线（20）的左右两端分别设有电缆母接头（17）和电缆公接头（22），电缆母接头（17）和电缆公接头（22）与中间导线（20）的交叉处与外壳（21）之间设有绝缘支撑（18），电缆公接头（22）右侧设有变径弹簧（23）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的定向钻进***，其特征在于：通缆式送水器（5）包括送水器外壳（27），送水器外壳（27）的中轴处设有导线（28），送水器外壳（27）左端设有快速接线柱（25），送水器外壳（27）下端靠近左端处设有高压水接头（26），送水器外壳（27）右端设有送水器电缆母接头（29）。