一种煤矿井下埋线旋转导向钻具组合及工控方法技术

本发明专利技术公开一种煤矿井下埋线旋转导向钻具组合及工控方法，包括依次同轴连接的埋线送水器、埋线钻杆、转换接头、测量短接、发控短接、旋转导向钻具和钻头；控制中心与埋线送水器和埋线钻杆埋设的绝缘导线连通，绝缘导线在转换接头内汇集成束后连接测量短接内测量探管，测量探管连接发控短接，发控短接通过绝缘导线连通旋转导向钻具内控制单元。控制中心发送指令，测量短接回传孔内钻具姿态信息，旋转导向钻具上的推靠巴掌根据指令以不同推力推靠井壁，实现连续三维导向。本发明专利技术能实现孔底供电及信号传输，提高信号传输的数据量及稳定性，增强钻杆整体强度并降低长钻孔施工中的压力沿程损失，提高地层适应性及定向钻进效率，保证定向钻孔轨迹平滑。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下埋线旋转导向钻具组合及工控方法
本专利技术属于钻探设备
，具体涉及一种煤矿井下埋线旋转导向钻具组合及工控方法。
技术介绍
煤矿井下坑道钻探是进行矿井灾害防治和煤层气开发利用最直接有效的手段之一，随钻测量定向钻进技术是目前煤矿井下最先进的钻孔施工方法，在煤矿井下瓦斯抽采、水害防治、隐蔽至灾因素探查等诸多领域的应用越来越广泛。目前采用的随钻测量定向钻具组合主要有以下二种形式：一是螺杆马达连接有线随钻测量系统并配合中心通缆钻杆的组合形式；二是螺杆马达连接泥浆脉冲或电磁波等无线随钻测量系统并配合常规钻杆的组合形式。上述钻具组合在涉及长距离顺煤层卸压瓦斯钻孔、顶板高位钻孔及探放水钻孔施工中，面临以下主要问题：一是采用常规螺杆马达滑动钻进时输出功率有限，硬岩钻进效率低，并且钻孔轨迹不平滑；二是中心通缆钻杆在较长钻孔中应用压力沿程损失较大，中心通缆钻杆为了获得足够的过流面积导致钻杆外壁厚度尺寸较小，钻杆强度低；三是随着钻孔深度的增加，现有技术装备定向控制难度大，钻孔轨迹无法得到有效的控制；四是采用泥浆脉冲及电磁波无线随钻测量系统，受地层干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下埋线旋转导向钻具组合，其特征在于，包括依次同轴连接的埋线送水器(1)、埋线钻杆(2)、转换接头(3)、测量短接(4)、发控短接(5)、旋转导向钻具(6)和钻头(7)；/n所述埋线送水器(1)包括芯轴(101)，在芯轴(101)侧壁内埋设有多条绝缘导线Ⅴ(102)；所述埋线钻杆(2)包括外管Ⅲ(201)，外管Ⅲ(201)的管壁内埋设有多条绝缘导线Ⅳ(202)，且绝缘导线Ⅳ(202)连通所述绝缘导线Ⅴ(102)；所述转换接头(3)包括外管Ⅱ(301)和位于外管Ⅱ(301)内的内管(302)，且在外管Ⅱ(301)的管壁内埋设有多条绝缘导线Ⅲ(303)，且多条绝缘导线Ⅲ(303)一端连...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下埋线旋转导向钻具组合，其特征在于，包括依次同轴连接的埋线送水器(1)、埋线钻杆(2)、转换接头(3)、测量短接(4)、发控短接(5)、旋转导向钻具(6)和钻头(7)；
所述埋线送水器(1)包括芯轴(101)，在芯轴(101)侧壁内埋设有多条绝缘导线Ⅴ(102)；所述埋线钻杆(2)包括外管Ⅲ(201)，外管Ⅲ(201)的管壁内埋设有多条绝缘导线Ⅳ(202)，且绝缘导线Ⅳ(202)连通所述绝缘导线Ⅴ(102)；所述转换接头(3)包括外管Ⅱ(301)和位于外管Ⅱ(301)内的内管(302)，且在外管Ⅱ(301)的管壁内埋设有多条绝缘导线Ⅲ(303)，且多条绝缘导线Ⅲ(303)一端连通所述绝缘导线Ⅳ(202)，多条绝缘导线Ⅲ(303)另一端在内管(302)中汇集成束并连接内管(302)端部的通缆接头(304)；所述测量短接(4)包括测量外管(401)和位于测量外管(401)内的测量探管(402)，且测量探管(402)连接所述通缆接头(304)；所述发控短接(5)包括外管I(501)和位于外管I(501)内并依次串联的逆变电子节(502)和涡轮发电机(503)且在涡轮发电机(503)端部设有通信接口(504)，通信接口(504)连接所述测量探管(402)，在外管I(501)的管壁内埋设有绝缘导线Ⅱ(505)且绝缘导线Ⅱ(505)连接逆变电子节(502)；所述旋转导向钻具(6)包括中心轴(601)、通过轴承(602)套在中心轴(601)外的外套管(603)、嵌在外套管(603)外壁上且沿外套管(603)周向均布的多个推靠巴掌(604)、设在外套管(603)管壁内且与推靠巴掌(604)对应连通的液压油缸(605)、连接液压油缸(605)的电子节(606)和连接电子节(606)的旋转变压器(607)；在中心轴(601)侧壁内埋设有绝缘导线I(608)，且绝缘导线I(608)两端分别连通旋转变压器(607)和绝缘导线Ⅱ(505)；
所述绝缘导线Ⅴ(102)通过绝缘导线ⅤI(8)连接至控制中心(9)，控制中心(9)能发送旋转导向控制指令，依次通过绝缘导线ⅤI(8)、绝缘导线Ⅴ(102)、绝缘导线Ⅳ(202)、绝缘导线Ⅲ(303)和通缆接头(304)到达测量探管(402)和发控短接(5)，测量短接(4)能测量当前旋转导向钻具(6)的姿态值并返回至控制中心(9)，发控短接(3)将控制指令通过绝缘导线Ⅱ(505)和绝缘导线I(608)传递至旋转导向钻具(6)以依据控制指令调控液压油缸(605)动作完成推靠巴掌(604)的推靠动作；旋转导向钻具(6)中的电子节(606)根据控制指令给液压油缸(605)供电并调整液压推力的大小，使推靠巴掌(604)以不同推力推靠井壁实现导向钻进的轨迹控制。


2.如权利要求1所述的煤矿井下埋线旋转导向钻具组合，其特征在于，所述埋线送水器(1)还包括设在芯轴(101)一端外壁环形凸台上的导环IV(103)、设在芯轴(101)另一端外壁环形凸台上的导环V(104)、设在芯轴(101)壁面内多个轴向过线孔内的多条所述绝缘导线V(102)且绝缘导线V(102)两端分别连通导环IV(103)和导环V(104)、通过轴承Ⅱ(105)套在芯轴(101)外部的外壳(106)且外壳(106)位于靠近导环V(104)的芯轴(101)外侧以及设在芯轴(101)和外壳(106)端部的上端盖(107)且上端盖(107)内设有与导环V(104)相对应且不接触的导环VI(108)并在导环VI(108)上连有能伸出上端盖(107)的绝缘导线VI(8)；所述导环VI(108)上设有环形槽，导环V(104)上设有多个半球形槽且在半球形槽内设有夹在导环V(104)和导环VI(108)之间的金属球(109)；所述导环IV(103)内设有圆形槽，圆形槽内设有弹簧II(110)且弹簧II(110)能轴向自由伸缩，在弹簧II(110)内插接有触点II(111)且触点II(111)能随弹簧II(110)伸缩；所述芯轴(101)能相对外壳(106)和上端盖(107)转动。


3.如权利要求2所述的煤矿井下埋线旋转导向钻具组合，其特征在于，所述绝缘导线V(102)与轴向过线孔内壁之间填充绝缘固定胶III，所述导环IV(103)位于芯轴(101)一端外壁环形凸台上的导环槽内且在导环IV(103)与导环槽之间填充有导环胶IV，导环V(104)位于芯轴(101)另一端外壁环形凸台上的导环槽内且在导环V(104)与导环槽之间填充有导环胶V；导环VI(108)位于上端盖(107)端部导环槽内且在导环VI(108)与导环槽之间填充有导环胶VI。


4.如权利要求2所述的煤矿井下埋线旋转导向钻具组合，其特征在于，所述埋线钻杆(2)的外管III(201)一端内壁环形凸台上设有导环II(203)，外管III(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泉新，杨冬冬，陈龙，褚志伟，陈刚，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61