專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土層或者巖石的鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水平定向鉆施工是采用鉆桿直接帶動(dòng)擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，但該方法因擴(kuò)孔距離太長(zhǎng)(達(dá)2000m以上)、擴(kuò)孔孔徑過(guò)大(Φ ^ 1600mm)、鉆桿擺動(dòng)嚴(yán)重、動(dòng)力損失大，導(dǎo)致水平定向鉆機(jī)的功率和扭矩不能完全有效地傳遞給擴(kuò)孔器用于擴(kuò)孔。因此研制了水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具直接連接并帶動(dòng)擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)。采用動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具擴(kuò)孔作業(yè)時(shí)， 會(huì)發(fā)生因擴(kuò)孔器憋鉆、卡鉆或巖性突變導(dǎo)致動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具過(guò)載、泥漿壓力迅速上升，破壞動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具的定子橡膠和轉(zhuǎn)子，加劇了動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具的磨損、降低了其使用壽命，增加了孔內(nèi)事故的發(fā)生幾率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，解決了水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具在擴(kuò)孔作業(yè)時(shí)，動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具磨損嚴(yán)重、使用壽命減低、憋鉆和卡鉆等技術(shù)難題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，包括一萬(wàn)向軸總成、一傳動(dòng)軸總成、一轉(zhuǎn)子、一定子、一定子殼體、一螺桿、一中空連接桿、一彈性裝置、一活塞和兩導(dǎo)流槽；其中，所述萬(wàn)向軸總成與所述傳動(dòng)軸總成連接，所述轉(zhuǎn)子嵌入所述定子殼體，所述螺桿與所述中空連接桿連接，所述彈性裝置和所述活塞安裝在所述中空連接桿內(nèi)，所述彈性裝置的一端與所述螺桿的一端固定連接，所述彈性裝置的另一端嵌入所述活塞一端，所述兩導(dǎo)流槽分別安裝在所述中空連接桿的上下兩側(cè)，所述螺桿、所述中空連接桿和所述兩導(dǎo)流槽均固定在所述定子殼體內(nèi)，所述定子固定于所述定子殼體內(nèi)，所述定子與所述傳動(dòng)軸總成連接。進(jìn)一步地，所述螺桿為可調(diào)節(jié)螺桿。進(jìn)一步地，所述可調(diào)節(jié)螺桿為中空結(jié)構(gòu)的外螺紋螺栓。進(jìn)一步地，所述活塞的另一端端部有一圓形凹槽，所述彈性裝置的另一端嵌入所述活塞的圓形凹槽內(nèi)。進(jìn)一步地，所述水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具還包括一螺帽，所述螺帽的一端固定在所述中空連接桿的端部。進(jìn)一步地，所述水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具還包括一過(guò)渡接頭，所述螺帽的另一端卡在所述過(guò)渡接頭內(nèi)。進(jìn)一步地，所述螺桿的外部有刻度尺。本實(shí)用新型提供的具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，利用桿件中空分流泄壓、彈簧復(fù)位和流體壓力平衡的原理，在泥漿壓力增大時(shí)打開(kāi)中間泥漿通道，正常作業(yè)時(shí)關(guān)閉中間泥漿通道，提高了動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具的使用壽命和抗過(guò)載能力，使水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具更好的滿足水平定向鉆擴(kuò)孔和解卡的工程需要。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具剖面圖；I、可調(diào)節(jié)螺桿，2、中空連接桿，3、彈簧，4、活塞，5、螺帽，6、過(guò)渡接頭，7、腔體，8、流道，9、導(dǎo)流槽，10、定子殼體，11、刻度尺，12、轉(zhuǎn)子，13、定子，14、萬(wàn)向軸總成，15、傳動(dòng)軸總成。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是適用泥巖、砂巖和強(qiáng)風(fēng)化巖的巖石地層水平定向鉆穿越。巖石最大硬度60MPa，有裂隙。穿越長(zhǎng)度2325m，入土角14°，出土角16°，本次擴(kuò)孔尺寸38英寸。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，該水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具包括一萬(wàn)向軸總成14、一傳動(dòng)軸總成15、一轉(zhuǎn)子12、一定子13、一定子殼體10、一螺桿、一中空連接桿2、一彈簧3、一活塞4和兩導(dǎo)流槽9 ;萬(wàn)向軸總成14與傳動(dòng)軸總成15通過(guò)螺紋連接，在本實(shí)施例中，螺桿為可調(diào)節(jié)螺桿I。可調(diào)節(jié)螺桿I為中空結(jié)構(gòu)的外螺紋螺栓，可調(diào)節(jié)螺桿I與中空連接桿2螺紋連接在一起。其中，轉(zhuǎn)子12嵌入定子殼體10，彈簧3和活塞4安裝在中空連接桿2內(nèi)，彈簧3的一端與螺桿的一端固定連接，彈簧3的另一端嵌入活塞4 一端，在彈簧3的彈力作用下，活塞4封堵中空連桿2的流道8。兩導(dǎo)流槽9分別安裝在中空連接桿2的上下兩側(cè)。螺桿、中空連接桿2和兩導(dǎo)流槽9均固定在定子殼體10內(nèi)，定子13固定在定子殼體10內(nèi)，定子13與傳動(dòng)軸總成15連接。當(dāng)擴(kuò)孔鉆具腔體7的泥漿壓力Pl大于設(shè)定壓力后，彈簧3收縮，活塞4向左移動(dòng)。則泥漿通過(guò)中空連接桿腔體7進(jìn)入旁通導(dǎo)流槽9，再進(jìn)入中空連接桿腔體7、通過(guò)壓力可調(diào)節(jié)螺桿I腔體進(jìn)入轉(zhuǎn)子12的腔體，即打開(kāi)了泥漿通道，同時(shí)完成泄壓功能。泄壓后，泥漿壓力下降，則彈簧3伸長(zhǎng)，活塞4向右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位。其中，活塞4的另一端端部有一圓形凹槽，彈簧3的另一端嵌入活塞4的圓形凹槽內(nèi)。其中，水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具還包括一螺帽5，螺帽5的一端固定在中空連接桿2的端部，具有防掉功能。其中，水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具還包括一過(guò)渡接頭6，螺帽5的另一端卡在過(guò)渡接頭6內(nèi)，當(dāng)憋鉆、卡鉆用鉆桿拉動(dòng)動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具解卡時(shí)，防止轉(zhuǎn)子12從定子殼體10中脫出。其中，螺桿的外部有刻度尺，刻度范圍為3 7MPa。轉(zhuǎn)動(dòng)壓力可調(diào)節(jié)螺桿1，將某一刻度對(duì)準(zhǔn)中空連接桿2的左端面，可以改變?cè)谥锌者B接桿2的插入長(zhǎng)度，即改變了調(diào)節(jié)彈簧3的壓縮長(zhǎng)度，進(jìn)而達(dá)到壓力設(shè)定的目的。具體工作方法如下[0023]進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，將水平定向鉆機(jī)、鉆桿、扶正器、帶本泄壓裝置的動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具和擴(kuò)孔器連接在一起，擴(kuò)孔器后面繼續(xù)連接鉆桿。啟動(dòng)泥漿泵，泥漿經(jīng)鉆桿和泥漿通道使動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)擴(kuò)孔器完成擴(kuò)孔作業(yè)，所需鉆桿拉力和進(jìn)給速度由鉆機(jī)提供。動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具正常作業(yè)時(shí)，泥漿通過(guò)擴(kuò)孔鉆具腔體7進(jìn)入定子殼體10和轉(zhuǎn)子12之間的螺旋密封腔，形成泥漿通道，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子12帶動(dòng)擴(kuò)孔器轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)。擴(kuò)孔至砂巖和強(qiáng)風(fēng)化巖的交界處，發(fā)現(xiàn)泥漿壓力迅速上升。經(jīng)判斷確定為巖性變化，發(fā)生憋鉆情況。此時(shí)，鉆桿中泥漿壓力超過(guò)泄壓裝置的設(shè)定壓力時(shí)。彈簧3收縮，活塞4向左移動(dòng)，則泥漿通過(guò)中空連接桿腔體7進(jìn)入旁通導(dǎo)流槽9再進(jìn)入中空連接桿腔體7、通過(guò)壓力可調(diào)節(jié)螺桿I腔體進(jìn)入轉(zhuǎn)子12的腔體，即打開(kāi)了泥漿通道，同時(shí)完成泄壓功能。當(dāng)需要回拉擴(kuò)孔器和動(dòng)力螺桿鉆具進(jìn)行解卡時(shí)，因定子殼體10和轉(zhuǎn)子12被擴(kuò)孔器所阻，無(wú)法轉(zhuǎn)到，導(dǎo)致泥漿通道被切斷。泥漿壓力升高，大于泄壓裝置設(shè)定壓力后，彈簧3收縮，活塞4向左移動(dòng)，則泥漿通過(guò)中空連接桿腔體7進(jìn)入旁通導(dǎo)流槽9再進(jìn)入中空連接桿腔體7、通過(guò)壓力調(diào)節(jié)螺桿I腔體進(jìn)入轉(zhuǎn)子12的腔體，打開(kāi)了泥漿通道。泥漿經(jīng)過(guò)該通路直接進(jìn)入擴(kuò)孔器并由擴(kuò)孔器水眼排出，用于循環(huán)泥漿、沖洗巖屑，進(jìn)行解卡作業(yè)。當(dāng)擴(kuò)孔器推出被卡段后，動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具定子殼體10和轉(zhuǎn)子12即能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，泥漿通道自動(dòng)打開(kāi)。泥漿壓力Pl下降，彈簧3伸長(zhǎng)帶動(dòng)活塞4關(guān)閉泥漿通道，則泥漿通過(guò)泥漿通道，可繼續(xù)完成擴(kuò)孔作業(yè)或繼續(xù)退擴(kuò)孔器和動(dòng)力螺桿鉆具，使之退出孔洞，同時(shí)循環(huán)泥漿進(jìn)行洗孔作業(yè)。以上這些泥漿壓力的變換均通過(guò)地面壓力表顯示出來(lái)。從現(xiàn)場(chǎng)使用來(lái)看，在工作過(guò)程中能夠根據(jù)設(shè)定壓力和工作需要完成泄壓和改變泥漿通道的作用。運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，未發(fā)生卡死等失效現(xiàn)象。在處理憋鉆、卡鉆事故過(guò)程中能夠發(fā)揮預(yù)定的作用，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式
僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，包括一萬(wàn)向軸總成、一傳動(dòng)軸總成、一轉(zhuǎn)子、一定子、一定子殼體、一螺桿、一中空連接桿、一彈性裝置、一活塞和兩導(dǎo)流槽；其中，所述萬(wàn)向軸總成與所述傳動(dòng)軸總成連接，所述轉(zhuǎn)子嵌入所述定子殼體，所述螺桿與所述中空連接桿連接，所述彈性裝置和所述活塞安裝在所述中空連接桿內(nèi)，所述彈性裝置的一端與所述螺桿的一端固定連接，所述彈性裝置的另一端嵌入所述活塞一端，所述兩導(dǎo)流槽分別安裝在所述中空連接桿的上下兩側(cè)，所述螺桿、所述中空連接桿和所述兩導(dǎo)流槽均固定在所述定子殼體內(nèi)，所述定子固定于所述定子殼體內(nèi)，所述定子與所述傳動(dòng)軸總成連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，所述螺桿為可調(diào)節(jié)螺桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)螺桿為中空結(jié)構(gòu)的外螺紋螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，所述活塞的另一端端部有一圓形凹槽，所述彈性裝置的另一端嵌入所述活塞的圓形凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，所述水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具還包括一螺帽，所述螺帽的一端固定在所述中空連接桿的端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，所述水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具還包括一過(guò)渡接頭，所述螺帽的另一端卡在所述過(guò)渡接頭內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，所述螺桿的外部有刻度尺。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有自動(dòng)復(fù)位泄壓裝置的水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具，屬于土層或者巖石的鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，該水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具包括一萬(wàn)向軸總成、一傳動(dòng)軸總成、一轉(zhuǎn)子、一定子殼體、一螺桿、一中空連接桿、一彈性裝置、一活塞和兩導(dǎo)流槽，轉(zhuǎn)子嵌入定子殼體，螺桿與中空連接桿連接，彈性裝置和活塞安裝在中空連接桿內(nèi)，彈性裝置的一端與螺桿的一端固定連接，彈性裝置的另一端嵌入活塞一端，兩導(dǎo)流槽分別安裝在中空連接桿的上下兩側(cè)，螺桿、中空連接桿和兩導(dǎo)流槽均固定在定子殼體內(nèi)。本實(shí)用新型提高了動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具的使用壽命和抗過(guò)載能力，使水平定向鉆動(dòng)力擴(kuò)孔鉆具更好的滿足水平定向鉆擴(kuò)孔和解卡的工程需要。
文檔編號(hào)E21B10/26GK202788622SQ20122033337
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者焦如義, 李彥民, 張寶強(qiáng), 魏秦文, 劉艷利, 李貴華, 王瑋 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油天然氣管道局