本发明专利技术涉及页岩气开采设备领域领域，本发明专利技术提供了一种具有自动调节功能的钻井装置，包括钻头组件和导向组件，钻头组件包括：钻铤，驱动轴壳体，驱动轴，第一、二钻头组和驱动模块；驱动轴壳体的中部与钻铤耦合驱动轴壳体的一端设置在钻铤的外部且外侧设有环形安装槽；其穿过驱动轴壳体和钻铤；第一钻头组设置于驱动轴壳体的第二端的端部且与驱动轴传动连接；第二钻头组设置在环形安装槽内且与驱动轴传动连接；驱动模块设置于钻铤的内部且用以驱动驱动轴壳体的第一端摆动；本发明专利技术通过设置两个钻头组来保证驱动轴壳体能对井的侧壁进行有效的扩井，保证了整个设备的有效偏转角度，减少了钻井距离，提高了施工效率，节约了工程成本。节约了工程成本。节约了工程成本。
【技术实现步骤摘要】
一种具有自动调节功能的钻井装置及钻井方法
[0001]本专利技术涉及页岩气开采设备领域，具体而言，涉及一种具有自动调节功能的钻井装置及钻井方法。
技术介绍
[0002]随着经济的发展，越来越多的国家大力投入在清洁能源的开采中，页岩气作为清洁能源的一种，十分受到各国的青睐；在页岩气等碳氢化合物的开采过程中，都需要用到钻头向储备层进行钻井，然后开采；现有的钻头和钻杆是不可控的，且多数只能直线工作；在长达几百米或者上千米深的钻井施工中，实际钻井轨道和预设轨道发生的偏差，通过操作只能直线工作的钻头从而使钻井轨道达到预设值就非常困难；现有的技术手段中，也有极少的钻头能偏转来提高操作效率，比如公开号为：CN108301770B的中国专利，其公开了一种自动调节定向钻井装置和方法，利用驱动轴壳体、钻挺和驱动轴的配合实现了钻头的调节，具体的驱动轴壳体围绕球形接头偏转，但是需要说明的是，在实际工作中，以球形接头为圆点进行偏转的过程中，驱动轴壳体的运动轨迹为圆锥体，在平面的运动轨迹为一个扇形，那么有且只能钻头能偏转的自动调节定向钻井装置中，驱动轴壳体是没法切割出一个扇形的运动轨迹的，导致整个设备的偏转角度有限，就需要更多的钻井距离来弥补，整个施工效率较低，成本较大。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种具有自动调节功能的钻井装置及钻井方法，通过设置第一钻头组和第二钻头组来实现整个钻井角度可调。
[0004]本专利技术的实施例通过以下技术方案实现：一种具有自动调节功能的钻井装置，包括钻头组件和连接钻头组件的导向组件，钻头组件包括：钻铤，驱动轴壳体，驱动轴壳体的中部与钻铤耦合且驱动轴壳体的第一端设置在钻铤的内部；驱动轴壳体的第二端设置在钻铤的外部且外侧设有环形安装槽；驱动轴，其穿过驱动轴壳体和钻铤；第一钻头组，第一钻头组设置于驱动轴壳体的第二端的端部且与驱动轴传动连接；第二钻头组，第二钻头组设置在环形安装槽内且与驱动轴传动连接；驱动模块，驱动模块设置于钻铤的内部且用以驱动驱动轴壳体的第一端摆动。
[0005]进一步的，驱动轴壳体通过球形接头与钻铤耦合。
[0006]进一步的，环形安装槽内设有至少一个旋转轴，旋转轴的轴线与驱动轴的轴线平行设置，旋转轴键连接有第一驱动齿轮，旋转轴通过传动连接驱动轴；第二钻头组包括：环状设置的破碎板和连接环，破碎板固定连接于连接环的外侧，连接环的内侧设有与第一驱动齿轮啮合的内齿圈。
[0007]进一步的，旋转轴和驱动轴的连接方式包括同步带连接和齿轮连接。
[0008]进一步的，内齿圈顶面设有环形滑块，环形安装槽的侧壁设有第一环形滑槽，环形滑块滑动设置于第一环形滑槽内。
[0009]进一步的，环形安装槽内设有至少一个旋转轴，旋转轴的轴线与驱动轴的轴线平行设置，旋转轴键连接有第一驱动齿轮，旋转轴通过传动连接驱动轴；第二钻头组包括：若干破碎组件，以环形安装槽的轴线为旋转轴若干破碎组件圆周均匀分布；破碎组件包括破碎辊和楔形弧板，楔形弧板的两端通过轴承连接在破碎辊的转轴上，楔形弧板的厚度靠近第一钻头依次增大；旋转驱动组件，其包括：旋转环、连接板、拉伸弹簧、旋转小齿轮、旋转大齿盘；环形安装槽靠近第一钻头的侧壁内设有圆环状的安装腔，第一驱动齿轮设置在安装腔内，旋转大齿盘的内圈设有内齿牙，第一驱动齿轮的齿牙啮合内齿牙设置，大齿盘的外圈设有外齿牙，旋转小齿轮的齿牙啮合外齿牙设置，安装腔的侧壁上设有固定齿牙，固定齿牙啮合旋转小齿轮设置；旋转小齿轮的主旋转轴通过轴承固定在旋转环上，且主旋转轴通过万向节连接破碎辊的旋转轴；连接板的一端固定连接旋转环，另一端通过拉伸弹簧连接楔形弧板的下端；升降驱动组件，其包括：圆环状的挡板，挡板在环形安装槽内沿驱动轴的方向滑动设置，驱动轴壳体的内部设有若干液压伸缩杆，液压伸缩杆的活动端穿过环形安装槽设置且沿驱动轴的方向伸缩运动；挡板的外侧贴合楔形弧板的弧面设置。
[0010]进一步的，楔形弧板的下端设有第二环形滑槽，第二环形滑槽的内部滑动设有滑块，拉伸弹簧的一端连接滑块设置。
[0011]进一步的，驱动模块为若干以驱动轴轴线圆周均匀分布的微型液压杆。
[0012]进一步的，第一钻头组的直径大于第二钻头组的直径，第二钻头组的直径大于钻铤的直径。
[0013]一种钻井方法，包括以下步骤：
[0014]S1：控制微型液压杆和液压伸缩杆，使破碎辊收拢在第一钻头组的后方，驱动驱动轴，利用第一钻头组进行钻井；
[0015]S2：需要旋转时，启动液压伸缩杆，推动挡板向第一钻头组移动，挤压楔形弧板将破碎辊向外推，破碎辊张开将井扩钻为倒圆台状；
[0016]S3：收拢液压伸缩杆，液压伸缩杆带动挡板向上运动，在拉伸弹簧的作用下破碎辊收拢在第一钻头组的后面，然后微微拔出一点钻铤，使第一钻头位于倒圆台状的井内；
[0017]S4：驱动微型液压杆，控制第一钻头组偏转构建较大的钻角，从倒圆台状的井侧壁进行钻井，实现角度的可调。
[0018]本专利技术至少具有如下优点和有益效果：通过设置第二钻头组来保证驱动轴壳体能对井的侧壁进行有效的扩井，便于第一钻头组的位置调整，保证了整个设备的有效偏转角度，有效的修正量，减少了钻井距离，提高了施工效率，节约了工程成本。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0020]图1为实施例一提供的具有自动调节功能的钻井装置的侧视结构示意图；
[0021]图2为实施例一提供的具有自动调节功能的钻井装置的俯视结构示意图；
[0022]图3为实施例二提供的具有自动调节功能的钻井装置的侧视结构示意图一；
[0023]图4为实施例二提供的具有自动调节功能的钻井装置的侧视结构示意图二；
[0024]图5为实施例二提供的具有自动调节功能的钻井装置中的第二组钻头组的侧视结构示意图；
[0025]图6为实施例二提供的具有自动调节功能的钻井装置中破碎组件的俯视结构示意图；
[0026]图7为实施例二提供的具有自动调节功能的钻井装置中旋转驱动组件的俯视结构示意图；
[0027]图8为实施例二提供的具有自动调节功能的钻井装置中升降驱动组件的原理示意图；
[0028]图9为实施例二提供的钻井方法的过程一示意图；
[0029]图10为实施例二提供的钻井方法的过程二示意图；
[0030]图11为实施例二提供的钻井方法的过程三示意图；
[0031]图12为实施例二提供的钻井方法的过程四示意图；
[0032]图标：10
‑
钻铤，20
‑
驱动轴壳体，30
‑
驱动轴，40
‑
第一钻头组，50
‑
第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有自动调节功能的钻井装置，包括钻头组件和连接钻头组件的导向组件，其特征在于，所述钻头组件包括：钻铤(10)，驱动轴壳体(20)，所述驱动轴壳体(20)的中部与所述钻铤(10)耦合且驱动轴壳体(20)的第一端设置在所述钻铤(10)的内部；所述驱动轴壳体(20)的第二端设置在所述钻铤(10)的外部且外侧设有环形安装槽(22)；驱动轴(30)，其穿过所述驱动轴壳体(20)和钻铤(10)；第一钻头组(40)，所述第一钻头组(40)设置于所述驱动轴壳体(20)的第二端的端部且与所述驱动轴(30)传动连接；第二钻头组(50)，所述第二钻头组(50)设置在环形安装槽(22)内且与所述驱动轴(30)传动连接；驱动模块(60)，所述驱动模块(60)设置于所述钻铤(10)的内部且用以驱动所述驱动轴壳体(20)的第一端摆动。2.如权利要求1所述的具有自动调节功能的钻井装置，其特征在于，所述驱动轴壳体(20)通过球形接头(21)与所述钻铤(10)耦合。3.如权利要求1所述的具有自动调节功能的钻井装置，其特征在于，所述环形安装槽(22)内设有至少一个旋转轴(23)，所述旋转轴(23)的轴线与所述驱动轴(30)的轴线平行设置，所述旋转轴(23)键连接有第一驱动齿轮(24)，所述旋转轴(23)通过传动连接所述驱动轴(30)；所述第二钻头组(50)包括：环状设置的破碎板(52)和连接环(51)，所述破碎板(52)固定连接于所述连接环(51)的外侧，所述连接环(51)的内侧设有与所述第一驱动齿轮(24)啮合的内齿圈。4.如权利要求3所述的具有自动调节功能的钻井装置，其特征在于，所述旋转轴(23)和驱动轴(30)的连接方式包括同步带(54)连接和齿轮连接。5.如权利要求3所述的具有自动调节功能的钻井装置，其特征在于，所述内齿圈顶面设有环形滑块(53)，所述环形安装槽(22)的侧壁设有第一环形滑槽，所述环形滑块(53)滑动设置于所述第一环形滑槽内。6.如权利要求1所述的具有自动调节功能的钻井装置，其特征在于，所述环形安装槽(22)内设有至少一个旋转轴(23)，所述旋转轴(23)的轴线与所述驱动轴(30)的轴线平行设置，所述旋转轴(23)键连接有第一驱动齿轮(24)，所述旋转轴(23)通过传动连接所述驱动轴(30)；所述第二钻头组(50)包括：若干破碎组件，其以所述环形安装槽(22)的轴线为旋转轴(23)所述若干破碎组件圆周均匀分布；所述破碎组件包括破碎辊(72)和楔形弧板(71)，所述楔形弧板(71)的两端通过轴承连接在所述破碎辊(72)的转轴上，所述楔形弧板(71)的厚度靠近第一钻头依次增大；旋转驱动组件，其包括：旋转环...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙永兴，刘洪江，
申请(专利权)人：乐山师范学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。