本申请涉及非开挖钻孔导向的技术领域，尤其是涉及一种超长距离定向钻机导向钻具及其使用方法，导向钻具包括开有外杆腔的外钻杆；同轴向配置在外杆腔内的内钻杆，外钻杆以及内钻杆均具有旋转以及推进的动作，内钻杆通泥浆；过渡接头，过渡接头与外钻杆进土端之间设有限位组件以限定过渡接头大致沿外钻杆轴线滑动；过渡接头的一端与内钻杆转动配合实现泥浆分配的同时内钻杆转动而过渡接头滑动，而另一端机械固定有螺杆钻具，螺杆钻具的轴线与内钻杆的轴线之间形成造斜角；还包括导向组件。本方案相较于传统导向钻进技术消除了内钻杆导向钻进时的摩擦力，采用逐步造斜钻进的方式进行导向，能够稳定顺畅地超远距离钻孔导向，提高施工效率。提高施工效率。提高施工效率。
【技术实现步骤摘要】
超长距离定向钻机导向钻具及其使用方法
[0001]本申请涉及定向钻孔的
，尤其是涉及一种超长距离定向钻机导向钻具及其使用方法。
技术介绍
[0002]水平定向钻钻孔是典型的非开挖工程施工技术，其能够在不对地表建筑样貌造成较大影响的前提下在地下钻出一定轨迹的深孔，目前广泛应用在地下管道或者电缆铺设等领域。
[0003]常规定向钻机的导向钻具一般包括钻杆以及设置在钻杆入土端的螺杆钻具，其中，螺杆钻具与钻杆之间形成一定倾斜角度，该角度成为造斜角，一般为2
°
以下，在水平定向钻机上设有动力头用于带动钻杆旋转及进给。
[0004]其具有两种工作状态，1、正常直线进给的情况下，钻杆被带动旋转以及进给，螺杆钻具跟着钻杆旋转以及进给从而沿着直线进给；2、需要改变方向的情况下，确定钻头进给所需的方向，调整螺杆钻具的倾斜方向，待确认螺杆钻具的倾斜方向后，动力头带动钻杆仅进给而不旋转，则钻杆跟随螺杆钻具的倾斜方向移动实现方向的改变，待造斜一定深度的孔则动力头带动钻杆旋转以及进给，再实现直线进给的过程。根据需要，这样的操作循环数次，最后钻头出土，完成导向。
[0005]但是在实际施工过程中发现比较棘手的问题，即该种导向钻具难以实现超远距离的钻孔导向施工过程，一般达到2000米以上就很困难了，这是因为随着钻孔距离不断增大，钻杆和孔壁的摩擦阻力会不断增大，钻杆自身的旋转扭矩在传递过程中也会不断减少，造成钻杆的旋转进给产生的切削力严重不足，继续钻进变得十分困难，可能需要多次尝试才能够钻进，效率低下，施工困难。
技术实现思路
[0006]为了解决上述技术问题，本申请提供一种超长距离定向钻机导向钻具及其使用方法，其能够稳定顺畅地实现超远距离钻孔导向的功能，极大地降低超远距离定向钻孔的施工难度，有效提高相应施工效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：第一方面，本申请提出了一种超长距离定向钻机导向钻具，其包括：外钻杆，所述外钻杆沿自身轴向开有外杆腔，所述外钻杆具有旋转以及推进的动作；内钻杆，所述内钻杆配置在外杆腔内，所述内钻杆具有旋转以及推进的动作，所述内钻杆沿自身轴向开有泥浆通道；过渡接头，所述过渡接与外钻杆进土端之间设有限位组件以限定过渡接头大体上沿着外钻杆轴线滑动并可与外钻杆的轴线形成倾斜角；所述过渡接头的一端与内钻杆之间通过通浆分动器连接以实现泥浆分配的同时
内钻杆转动而过渡接头滑动，所述过渡接头的另一端机械固定有螺杆钻具，所述螺杆钻具的轴线与内钻杆的轴线之间形成造斜角；导向组件，所述导向组件包括导向探棒用于监控螺杆钻具的姿态并传输给地面。
[0008]实现上述技术方案，直线钻进过程为，外钻杆旋转并进给，由于限位组件的限制，过渡接头跟着外钻杆旋转从而带动螺杆钻具旋转，内钻杆与外钻杆同步进给以使得过渡接头和螺杆钻具完成进给动作，此时，螺杆钻具旋转的同时进给从而形成直线孔道，完成直线钻进；需要调整方向时，外钻杆在需要变向的位置完全静止，利用导向组件调整好螺杆钻具的倾斜方向，内钻杆旋转并进给，由于通浆分动器的作用使得过渡接头以及螺杆钻具沿着造斜角方向直线进给，从而钻出倾斜的孔道，螺杆钻具自身的钻头是转动的以实现对地下岩土的旋转切削，当倾斜的孔道的导向长度达到要求后，内钻杆回到初始位置，旋转外钻杆，此时泥浆马达外壳与外钻杆一起旋转，沿着倾斜的孔道直线进给，从而完成从一个方向的直线进给到另一方向的直线进给。本方案具有以下明显优势，在变向时的推进力主要是内钻杆，而内钻杆是悬在外杆腔内的，由于外钻杆的支撑保护作用，在超远距离变向时内钻杆的旋转和推进自身不会受到地下岩土层的摩擦力，一方面实际受到摩擦力的部分只有螺杆钻具和过渡接头的部分长度，极大减小了螺杆钻具变向前进时受到的摩擦力，另一方面由于内钻杆外壁不受摩擦力以及通浆分动器的设定使得内钻杆可以旋转进给，从而能够较稳定的传递推力，能够非常稳定高效地实现变向的倾斜孔道钻进过程，能够非常顺畅地实现超长距离的变向导向过程。
[0009]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述限位组件包括设置在过渡接头外壁的花键槽以及沿着外钻杆轴线设置的导向花键，所述导向花键滑动配合在花键槽内，所述导向花键与花键槽间隙配合。
[0010]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述过渡接头的外壁还凸出设有阻拦部，所述阻拦部与外钻杆的进土端抵接。
[0011]实现上述技术方案，在直线钻进过程中，不仅可以内钻杆推进带动过渡接头直线进给，由于外钻杆的进土端与限位部抵接还可以利用外钻杆自身的推进力带动过渡接头直线进给，从而有效提高了过渡接头和螺杆钻具在直线推进的推进力，进一步保证超远距离钻进的顺畅性。
[0012]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述导向组件还包括设置在过渡接头与螺杆钻具之间的无磁钻铤，所述无磁钻铤的两端分别与过渡接头和螺杆钻具固定连接，所述导向探棒设置在无磁钻铤内部。
[0013]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述无磁钻铤包括：外壳，所述外壳的两端分别与过渡接头和螺杆钻具螺纹装配，所述外壳内设有腔体；分浆座，所述分浆座设有两个并间隔固定在所述腔体内，所述分浆座上沿着外壳轴向均开有分浆通道；探棒仓，所述探棒仓固定在两个分浆座之间，所述探棒仓的两端与分浆座之间密封。
[0014]实现上述技术方案，公开了一种导向组件的具体结构，为了泥浆的分配专门设计了对应的无磁钻铤的具体结构，以使得泥浆流畅通过导向组件并通往螺杆钻具内。
[0015]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述无磁钻铤外壁上与腔体连通开有导通槽，所述无磁钻铤内壁同轴设有尼龙内壳。
[0016]实现上述技术方案，导通槽是为了导向探棒的信号比较容易传输到地面，而尼龙内壳则是保证泥浆在腔体内流动。
[0017]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述内钻杆与通浆分动器之间还设有转换接头，所述转换接头的一端与内钻杆螺纹配合，所述转换接头的另一端与通浆分动器之间螺纹配合。
[0018]作为本方案的其中一个可选实施方案，所述通浆分动器包括：外套，所述外套内壁同轴固定设有第一深沟球轴承以及第一推力圆锥滚子轴承；第一连接轴，所述第一连接轴与第一深沟球轴承以及第一推力圆锥滚子轴承配合以使得第一连接轴与外套相互转动，所述第一连接轴上同轴开有第一通道用于泥浆通过；第二连接轴，所述第二连接轴固定在外套的一端，所述第一连接轴的端部设有空芯轴，所述空芯轴与第一连接轴转动密封配合，所述第二连接轴上同轴开有第二通道用于泥浆通过。
[0019]另一方面，本申请还提出了一种导向钻具的使用方法，基于以上所述的超长距离定向钻机导向钻具，具有以下操作：a、直线钻进，操作外钻杆和内钻杆同步旋转并进给，过渡接头跟着外钻杆旋转从而带动螺杆钻具旋转，内钻杆的同步进给带动过渡接头和螺杆钻具进给；b、需要变向时，外钻杆在需要变向的位置静止，地面人员利用导向组件传递的数据调整螺杆钻具的倾斜方向，操作内钻杆旋转并进给带动过渡接头以及螺杆钻具沿着造斜角方向直线进给，从而钻出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超长距离定向钻机导向钻具，其特征在于，包括：外钻杆(1)，所述外钻杆(1)沿自身轴向开有外杆腔(11)，所述外钻杆(1)具有旋转以及推进的动作；内钻杆(2)，所述内钻杆(2)配置在外杆腔(11)内，所述内钻杆(2)具有旋转以及推进的动作，所述内钻杆(2)沿自身轴向开有泥浆通道(21)；过渡接头(3)，所述过渡接头(3)与外钻杆(1)进土端之间设有限位组件(4)以限定过渡接头(3)大体上沿着外钻杆(1)轴线滑动并可与外钻杆(1)的轴线形成倾斜角；所述过渡接头(3)的一端与内钻杆(2)之间通过通浆分动器(5)连接以实现泥浆分配的同时内钻杆(2)转动而过渡接头(3)滑动，所述过渡接头(3)的另一端机械固定有螺杆钻具(6)，所述螺杆钻具(6)的轴线与内钻杆(2)的轴线之间形成造斜角；导向组件(7)，所述导向组件(7)包括导向探棒(72)用于监控螺杆钻具(6)的姿态并传输给地面。2.根据权利要求1所述的超长距离定向钻机导向钻具，其特征在于：所述限位组件(4)包括设置在过渡接头(3)外壁的花键槽(41)以及沿着外钻杆(1)轴线设置的导向花键(42)，所述导向花键(42)滑动配合在花键槽(41)内，所述导向花键(42)与花键槽(41)间隙配合。3.根据权利要求1所述的超长距离定向钻机导向钻具，其特征在于：所述过渡接头(3)的外壁还凸出设有阻拦部(8)，所述阻拦部(8)与外钻杆(1)的进土端抵接。4.根据权利要求1所述的超长距离定向钻机导向钻具，其特征在于：所述导向组件(7)还包括设置在过渡接头(3)与螺杆钻具(6)之间的无磁钻铤(71)，所述无磁钻铤(71)的两端分别与过渡接头(3)和螺杆钻具(6)固定连接，所述导向探棒(72)设置在无磁钻铤(71)内部。5.根据权利要求4所述的超长距离定向钻机导向钻具，其特征在于：所述无磁钻铤(71)包括：外壳(711)，所述外壳(711)的两端分别与过渡接头(3)和螺杆钻具(6)螺纹装配，所述外壳(711)内设有腔体(7111)；分浆座(712)，所述分浆座(712)设有两个并间隔固定在所述腔体(7111)内，所述分浆座(712)上沿着外壳(711)轴向均开有分浆通道(7121)；探棒仓(713)，所述探棒仓(713)固定在两个分浆座(712)之间，所述探棒仓(713)的两端与分浆座(712)之间密封。6.根据权利要求5所述的超长距离定向钻机导向钻具，其特征在于：所述无磁钻铤(71)外...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹良，
申请(专利权)人：苏州科艺油气工程设备服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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