一种仪器投送装置及定向钻探水压式工具及定向钻探工具制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种定向钻探工具，由仪器投送装置及定向钻探水压式工具组成，其中：所述仪器投送装置包括一端连接测量仪器或岩芯打捞工具，另一端连接带钢丝绳的仪器探管的滚珠短接；所述定向钻探水压式工具包括高压水输送工具，高压水输送工具包括高压水管、固定管、入口管道以及中空短接体，所述中空短接体用于连接钻杆，入口管道内设有橡胶堵头以及多个密封元件，所述多个密封元件以及橡胶堵头上分别开设有孔隙通道；在进行定向钻探时，所述滚珠短接设置于钻杆内部，仪器探管上的钢丝绳设置于孔隙通道内，利用高压水可以高效地将仪器投送装置从地面送到孔底指定位置，并将仪器和岩芯从孔底打捞回地面。

【技术实现步骤摘要】
一种仪器投送装置及定向钻探水压式工具及定向钻探工具
本专利技术涉及定向钻探领域，具体涉及一种尤其适用于对软土地层进行定向水平输送测量仪器或岩芯打捞工具的仪器投送装置、定向钻探水压式工具以及定向钻探工具。
技术介绍
在地质钻探领域定向钻探主要以不取芯的水流冲击孔底马达高速旋转驱动钻头钻具为主，随钻测量仪器主要采用无线随钻仪。无线随钻仪在下钻前就安装在钻具之中，随下钻时下入孔底开展工作。其中，由于无线随钻仪和钻具的结构原因，这种钻具不能进行定向取芯钻探，只能进行定向无芯钻孔。而且，随钻测量的无线随钻仪必须要依靠大流量(1000L/n以上)高水压(10MPa以上)的大型水泵才能很好地开展工作。这种大流量高水压在孔底岩石比较完整坚硬的条件下没问题，但遇软弱地层极易将孔壁压垮造成埋钻事故。况且流量越大压力越高的水泵体积也越大，重量也越重，给野外条件下的搬运带来诸多不便。目前，也有采用流量和泵压相对小的“有线随钻仪”，但该仪器后面必须连接一根从孔底到地面的细钢丝电缆，带细钢丝电缆的测斜仪从地面放入垂直于地面的孔底时主要靠重力和水压，当定向钻孔进行到长距离水平段时就经常不能将仪器送到位，从而不能正常开展定向钻孔。因此，如何在软弱地层和进行长距离水平无芯钻孔时有线随钻仪从地面成功送到孔底指定位置开展工作；以及针对新近国内出现的精确定向绳索取芯钻探如何解决把这种带钢丝电缆的仪器或带钢丝绳的打捞岩芯的工具从地面送到孔底指定位置，并将仪器和岩芯从孔底打捞回地面，是地质钻探领域内，无芯钻探以及定向取芯钻探均需迫切解决的问题。
技术实现思路
基于现有针对软土地层进行定向无芯钻探或水平钻孔时，无线随站仪定向投送难度大，以及在进行定向取芯钻探时，有线随站仪无法进行长距离水平输送的问题，本专利技术提供了一种通过将装配取芯工具或测量仪器的滚珠短接设置于钻探钻杆内，利用高压水长距离水平输送滚珠短接，将仪器从地面钻杆内投送到孔底指定位置并将其回收到地面的仪器投送装置以及与其配套设置的定向钻探水压式工具。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种仪器投送装置，包括滚珠短接，所述滚珠短接一端螺纹连接测量仪器或岩芯打捞工具，另一端螺纹连接带钢丝绳的仪器探管；所述滚珠短接包括短接本体与轴承组件；所述短接本体上环向开设有三个安装槽；所述轴承组件包括轴承座、滚珠轴承、轴承垫圏以及小轴，所述轴承座上开设有轴承安装槽，所述滚珠轴承设置于轴承安装槽内，轴承垫圏分别设置于滚珠轴承两端，小轴横穿设置于滚珠轴承以及两个轴承垫圏内，所述轴承座通过在两端设置紧固螺钉与所述短接本体安装固定。进一步地，所述短接本体包括第一连接段与第二连接段，所述第一连接段上设有用于与所述测量仪器或岩芯打捞工具相连接的外螺纹，所述第二连接段呈圆柱体，所述圆柱体一端设有与仪器探管相匹配的内螺纹，所述三个安装槽以等分圆周的方式布置于圆柱体上，所述圆柱体外径与定向钻探用钻杆内径相匹配。本专利技术还提供了一种用于输送上述仪器投送装置的定向钻探水压式工具，包括高压水输送工具，所述高压水输送工具包括中空的固定管，所述固定管管体上设有与其相贯通的高压水管，所述高压水管与高压水泵相连接；其中：所述固定管一端螺纹连接中空的入口管道，所述入口管道端部设有橡胶堵头，所述入口管道内部紧密布置有多个密封元件，多个所述密封元件一端与橡胶堵头接触设置，另一端与固定管端部接触设置；所述多个密封元件以及橡胶堵头上分别开设有可供设置于仪器投送装置上的钢丝绳通过的孔隙通道；所述固定管另一端通过外螺纹连接活接管道，所述活接管道通过内螺纹连接中空短接体，所述中空短接体与钻杆螺纹连接。进一步地，多个所述密封元件包括第一橡胶垫、开口垫圏以及多个设置于第一橡胶垫与开口垫圏之间的第二橡胶垫，所述第一橡胶垫与橡胶堵头接触设置，所述第二橡胶垫底部设有与第一橡胶垫底部结构相同的环状槽型结构；多个所述第二橡胶垫的顶部设置呈与第一橡胶垫底部环状槽型结构相匹配的锥型结构，所述第一橡胶垫与第二橡胶垫之间，以及多个第二橡胶垫之间分别通过锥型结构与环状槽型结构相互配合的方式，紧密排列布置，所述开口垫圏设置于固定管的端部与入口管道之间。进一步地，所述第二橡胶垫在外形结构上，呈组合式圆台形，上部圆台形结构内部设置圆台形凹槽，下部圆台形的截面呈M型。进一步地，所述橡胶堵头、第一橡胶垫以及多个第二橡胶垫的中间位置分别开设有可供钢丝绳通过的中心通孔，所述橡胶堵头、第一橡胶垫以及多个第二橡胶垫一侧分别开设有与所述中心通孔相连接的纵向切口。作为优选，所述多个第二橡胶垫之间采用错缝安装的方式进行装配固定。作为优选，所述高压水管焊接设置于固定管上，所述固定管与高压水管的焊接处设有密封涂层。作为优选，所述中空短接体与固定管之间设有与活接管道相连接的密封垫片。本专利技术还提供了一种定向钻探工具，由上述的仪器投送装置以及定向钻探水压式工具组成，在进行定向钻探时，所述仪器投送装置通过入口管道放置于钻杆内部，所述钢丝绳设置于橡胶堵头以及多个密封元件的孔隙通道内。其中，精确定向取芯钻探在实施过程中，由于岩层软硬不均或者岩层产状变化以及各种客观条件的变化，会引起钻孔的顶角和方位角不断产生变化。这就要求钻进过程中根据测量数据不断调整好工具面角和方位角，才能达到钻孔设计目标。如果采用无线测量仪器测量顶角和方位角等参数，必须把仪器从钻杆孔内取回地面，将数据下载后才能得知钻孔内数据(因为要保持打捞岩芯通道的畅通，仪器也不能留滞孔内)。而如要调整孔内工具面角和方位角，则已不能显示实时数据(因仪器已打捞回地面)，加之随着钻孔越长，钻杆的扭曲率越大，地面调整参数出现的虚假数值就会越大，因此会出现较大误差，达不到精确定向取芯钻探的目的。采取有线随钻测量仪时，因为有一根细钢丝电缆从孔底的仪器连接到地面的接收器，能实时了解钻孔的技术参数，并在地面调整所需钻探参数时及时显现准确现场参数。因此，本专利技术所提供的定向钻探水压式工具及仪器投送装置为精确定向取芯钻探的实施，提供了切实保障。本专利技术同现有技术相比具有以下优点及效果：1、本专利技术通过设置由固定管、高压水管、入口管道、活接管道、中空短接体、橡胶堵头以及密封元件构成的高压水输送工具实现对设置于钻杆内的仪器投送装置进行水压式长距离水平输送；其中，所述高压水输送工具入口管道内橡胶堵头以及多个特殊结构密封元件的配合设置，一方面可供设置于仪器投送装置上的钢丝绳通过；另一方面，可以有效解决高压水作用下，左侧端固定管段的密封性问题，继而为实现将带钢丝绳的仪器投送装置从地面钻杆内送到孔底指定位置，提供了保障。2、本专利技术所述的仪器投送装置通过将测量仪器或岩芯打捞工具设置于滚珠短接的一端，并将钢丝绳的仪器探管设置于滚珠短接的另一端；其中，所述滚珠短接上装配三组由滚珠轴承、轴承垫圏、小轴以及轴承座构成的轴承组件，当滚珠短接带动测量仪器或打捞工具在钻杆内部滑行时，与钻杆内部接触点小，相互之间摩擦系数小，在水压作用下，滑行距离远，滑行速度快。3、在本专利技术所述的高压水输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仪器投送装置，其特征在于，包括滚珠短接，所述滚珠短接一端螺纹连接测量仪器或岩芯打捞工具，另一端螺纹连接带钢丝绳的仪器探管；/n所述滚珠短接包括短接本体与轴承组件；所述短接本体上环向开设有三个安装槽；所述轴承组件包括轴承座、滚珠轴承、轴承垫圏以及小轴，所述轴承座上开设有轴承安装槽，所述滚珠轴承设置于轴承安装槽内，轴承垫圏分别设置于滚珠轴承两端，小轴横穿设置于滚珠轴承以及两个轴承垫圏内，所述轴承座通过在两端设置紧固螺钉与所述短接本体安装固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种仪器投送装置，其特征在于，包括滚珠短接，所述滚珠短接一端螺纹连接测量仪器或岩芯打捞工具，另一端螺纹连接带钢丝绳的仪器探管；
所述滚珠短接包括短接本体与轴承组件；所述短接本体上环向开设有三个安装槽；所述轴承组件包括轴承座、滚珠轴承、轴承垫圏以及小轴，所述轴承座上开设有轴承安装槽，所述滚珠轴承设置于轴承安装槽内，轴承垫圏分别设置于滚珠轴承两端，小轴横穿设置于滚珠轴承以及两个轴承垫圏内，所述轴承座通过在两端设置紧固螺钉与所述短接本体安装固定。


2.根据权利要求1所述的仪器投送装置，其特征在于，所述短接本体包括第一连接段与第二连接段，所述第一连接段上设有用于与所述测量仪器或岩芯打捞工具相连接的外螺纹，所述第二连接段呈圆柱体，所述圆柱体一端设有与仪器探管相匹配的内螺纹，且所述三个安装槽以等分圆周的方式布置于圆柱体上，所述圆柱体外径与定向钻探用钻杆内径相匹配。


3.一种定向钻探水压式工具，其特征在于，包括高压水输送工具，所述高压水输送工具用于输送权利要求1至2任一所述的仪器投送装置；
所述高压水输送工具包括中空的固定管，所述固定管管体上设有与其相贯通的高压水管，所述高压水管与高压水泵相连接；
其中：所述固定管一端螺纹连接中空的入口管道，所述入口管道端部设有橡胶堵头，所述入口管道内部紧密布置有多个密封元件，多个所述密封元件一端与橡胶堵头接触设置，另一端与固定管端部接触设置；所述多个密封元件以及橡胶堵头上分别开设有可供设置于仪器投送装置上的钢丝绳通过的孔隙通道；
所述固定管另一端通过外螺纹连接活接管道，所述活接管道通过内螺纹连接中空短接体，所述中空短接体与钻杆螺纹连接。


4.根据权利要求3所述的定向钻探水压式工具，其特征在于，多个所述密...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋盛刚，赵驰，智刚，黄文新，郭永顺，温晓虎，吴辉，闫谋权，李彦军，袁真秀，闫高翔，左战旗，姜宝臣，严东，孙中科，谭雄卫，谭力诚，杨寅智，郭俊平，陈素敏，
申请(专利权)人：中铁第六勘察设计院集团有限公司，广州地铁集团有限公司，湖南卫诚地质科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12