本发明专利技术公开了一种钻头调向装置，包括钻杆、驱动轴和转动时以带动钻头调向的外壳；外壳套设于驱动轴设置，还包括锁定组件，锁定组件连接于钻杆与外壳之间以通过锁定组件的传动销传递扭矩；驱动轴上开设有通水口，以用于从驱动轴内导入液体以推动传动销移动以脱离扭矩传递位置。在传动轴处设置了通水口，以可以通过通水口导入的液体，来控制传动销是否位于扭矩传递位置，进而控制锁定组件是否处于锁定状态，以在应用时，可以利用输送至钻头的液体，以控制锁定组件的锁定状态。所以该钻头调向装置能够有效地解决钻头调向不方便的问题。本发明专利技术还公开了一种包括上述钻头调向装置的定向取芯钻具，以及一种上述钻头调向装置使用方法。方法。方法。
【技术实现步骤摘要】
钻头调向装置及其使用方法及定向取芯钻具
[0001]本专利技术涉及地质勘探
，更具体地说，涉及一种钻头调向装置，还涉及一种包括上述钻头调向装置的定向取芯钻具，还涉及一种上述钻头调向装置使用方法。
技术介绍
[0002]定向取芯钻具可根据预定轨迹实现定向钻进，同时连续不断地获取岩芯样品，可用于超前地质勘探领域。定向取芯钻具的应用可减小隧道建设风险，及时查出问题围岩、地下水位置，为海底隧道等长大隧道可行性研究、设计和施工等重大工程决策提供有效的数据支撑。
[0003]现有的定向取芯技术主要是采用螺杆钻具进行定向钻孔，不取芯，到达设计取芯位置后，再采用常规取芯钻具进行取芯钻进。
[0004]如中国专利公开号为CN113279716A公开了一种定向连续反循环取芯组合钻具及方法，包括依次连接的取芯钻头、取芯导向装置、埋线双壁钻杆、埋线双壁送水器、计算机。取芯导向装置包括中心管、外管、套筒、测斜元件和导向机构，计算机与埋线双壁送水器、埋线双壁钻杆及取芯导向装置埋设的导线连通，导线连接测斜元件，测斜元件连接导向机构。计算机发送控制指令，测斜元件测量并回传钻孔轨迹参数，导向机构上布设的推靠巴掌根据指令以不同推力推靠孔壁，实现定向钻进，同时取芯钻头钻取岩芯，岩芯在水力作用下沿着中心通道返出孔外，从而实现连续定向取芯钻进。但该钻具的推靠巴掌控制系统设计复杂，且不适用于较软底层。
[0005]如中国专利公开号为CN112377131A公开一种近水平定向连续取芯装置与方法，包括取芯钻具、与取芯钻具连接的偏心导向头、孔口密封件以及与取芯钻具相连的水便；该方法首先采用定向钻进技术在需要取芯的岩体中沿设计取芯轨迹施工定向钻孔，然后提出所有钻具，下入连续取芯装置，安装孔口密封件，在钻机给进和回转作用下使导向头沿已施工的定向钻孔滑动，引导下方取芯钻具钻进取芯。但该装置定向钻进和取芯操作不可同时进行，取芯效率低。
[0006]如中国专利公开号为CN112282636A公开一种螺杆取芯钻具，包括：外管总成和用于套装在外管总成内与外管总成卡接的内管总成，外管总成第一端用于与钻杆连接、第二端设有与外管总成可转动连接的钻头组件，内管总成包括螺杆马达组件、与螺杆马达组件第一端连接且用于与外管总成卡接的打捞组件以及与螺杆马达组件第二端连接的取样组件，取样组件穿在钻头组件内部，螺杆马达组件与钻头组件传动连接，以带动钻头组件转动。使得螺杆取芯钻具的钻进速度更快，钻井效率更高。但该钻具无定向钻进的功能。
[0007]目前的钻具，取芯长度均有限，取芯钻进轨迹不可控，获取的地质信息有限，主要是因为钻头调向不方便。
[0008]综上所述，如何有效地解决钻头调向不方便的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
[0009]有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种钻头调向装置，该钻头调向装置可以有效地解决钻头调向不方便的问题，本专利技术的第二个目的是提供一种包括上述钻头调向装置的定向取芯钻具，本专利技术的第三个目的是提供一种上述钻头调向装置的使用方法。
[0010]为了达到上述第一个目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种钻头调向装置，包括钻杆、驱动轴和转动时以带动钻头调向的外壳；所述外壳套设于所述驱动轴设置，还包括锁定组件，所述锁定组件连接于所述钻杆与所述外壳之间以通过所述锁定组件的传动销传递扭矩；所述驱动轴上开设有通水口，以用于从所述驱动轴内导入液体以推动所述传动销移动以脱离扭矩传递位置。
[0012]在该钻头调向装置中，在应用于定向取芯钻具中使用时，在定向钻进时，先在钻杆内注入水：大部分水将通过驱动轴流至钻头端面，然后沿孔壁携带岩屑返回孔外；少部分水会从驱动轴上的通水口中流入，在水压的作用下，传动销脱离扭矩传递位置。再旋转钻杆，外壳将处于不旋转状态，从而保证钻进方向不变。钻杆的旋转带动驱动轴一起旋转，驱动轴带动钻头一起旋转，切削岩石。而当需要调向时，先停止注水，此时传动销进入扭矩传递装置，此时缓慢旋转钻杆，外壳将一起缓慢旋转，以使得钻头的偏斜方向将随之改变，进而完成调向。当钻头的偏斜方向调至所需方向后，停止旋转钻杆。此时再注入水，传动销脱离扭矩传递位置，旋转钻杆，可再次开始定向取芯钻进。在该钻头调向装置中，在传动轴处设置了通水口，以可以通过通水口导入的液体，来控制传动销是否位于扭矩传递位置，进而控制锁定组件是否处于锁定状态，以在应用时，可以利用输送至钻头的液体，以控制锁定组件的锁定状态。而且一般在输送液体时，钻头是无需调向的；而钻头调向时，一般不再钻进；因此刚好配合于钻头的工作特点。综上所述，该钻头调向装置能够有效地解决钻头调向不方便的问题。
[0013]优选地，还包括用于阻止所述传动销脱离所述扭矩传递位置的复位弹性装置。
[0014]优选地，所述锁定组件包括能够轴向移动的活塞，所述传动销固定安装于所述活塞上，所述活塞的一侧设置有与所述通水口连通的推动腔、另一侧设置有用于推动所述活塞的所述复位弹性装置。
[0015]优选地，所述锁定组件包括与所述钻杆固定连接的联轴器，所述传动销与所述联轴器沿轴向直接或间接滑动连接，所述外壳上设置有与所述传动销相配合设置的U型槽。
[0016]优选地，还包括中间壳体，所述中间壳体包括后连接筒部和前连接筒部；所述后连接筒部套设于所述联轴器，且与所述驱动轴之间设置有所述活塞，所述活塞内径与所述驱动轴外径相等、外径与所述后连接筒部内径相等；所述前连接筒部内径与所述驱动轴外径相等；所述前连接筒部与所述活塞之间形成所述推动腔。
[0017]优选地，所述联轴器前端内侧面与所述驱动轴螺纹连接、外侧面与所述后连接筒部螺纹连接。
[0018]优选地，所述后连接筒部上设置有与所述传动销相配合的腰形槽。
[0019]优选地，包括偏置组件，所述偏置组件的内偏心环内孔与所述驱动轴配合、外偏心环的外侧与所述外壳固定连接；所述外壳外侧套设有扶正器；所述外壳与驱动轴之间具有上部轴承、下部轴承；在前端处，所述外壳与驱动轴之间具有密封装置。
[0020]为了达到上述第二个目的，本专利技术还提供了一种定向取芯钻具，该定向取芯钻具
包括上述任一种钻头调向装置，还包括钻头，所述钻头安装于所述驱动轴的前端。由于上述的钻头调向装置具有上述技术效果，具有该钻头调向装置的定向取芯钻具也应具有相应的技术效果。
[0021]优选地，还包括穿设于所述驱动轴内部的取芯器。
[0022]为了达到上述第二个目的，本专利技术还提供了一种上述任一种钻头调向装置的使用方法，包括如下步骤：停止向驱动轴供入高压液体；驱动钻杆转动，以带动外壳转动至钻头的偏斜方向满足设定要求；向所述驱动轴供入高压液体，以使得部分液体流向所述钻头的端面，部分液体通过通水口流入以推动传动销脱离扭矩传递位置。由于上述的钻头调向装置具有上述技术效果，应用于该钻头调向装置的使用方法也应具有相应的技术效果。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钻头调向装置，包括钻杆(1)、驱动轴(4)和转动时以带动钻头调向的外壳(5)；所述外壳(5)套设于所述驱动轴(4)设置，其特征在于，还包括锁定组件(3)，所述锁定组件(3)连接于所述钻杆(1)与所述外壳(5)之间以通过所述锁定组件(3)的传动销(305)传递扭矩；所述驱动轴(4)上开设有通水口(401)，以用于从所述驱动轴(4)内导入液体以推动所述传动销(305)移动以脱离扭矩传递位置。2.根据权利要求1所述的钻头调向装置，其特征在于，还包括用于阻止所述传动销(305)脱离所述扭矩传递位置的复位弹性装置(303)。3.根据权利要求2所述的钻头调向装置，其特征在于，所述锁定组件(3)包括能够轴向移动的活塞(304)，所述传动销(305)固定安装于所述活塞(304)上，所述活塞(304)的一侧设置有与所述通水口(401)连通的推动腔、另一侧设置有用于推动所述活塞(304)的所述复位弹性装置(303)。4.根据权利要求3所述的钻头调向装置，其特征在于，所述锁定组件(3)包括与所述钻杆(1)固定连接的联轴器(301)，所述传动销(305)与所述联轴器(301)沿轴向直接或间接滑动连接，所述外壳(5)上设置有与所述传动销(305)相配合设置的U型槽(501)。5.根据权利要求4所述的钻头调向装置，其特征在于，还包括中间壳体(302)，所述中间壳体(302)包括后连接筒部和前连接筒部；所述后连接筒部套设于所述联轴器(301)，且与所述驱动轴(4)之间设置有所述活塞(304)，所述活塞(304)内径与所述驱动轴(4)外径相等、外径与所述后连接筒部内径相等；所述前连接筒部内...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖金军，刘郡，易达云，李俊，汪灿，田健，张凯文，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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