辐射孔导向钻进设备及工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种辐射孔导向钻进设备和工艺，设备包括导向仪、导向钻机和双层钻杆，所述导向钻机上装配有双回转动力头，所述双层钻杆包括外层的外钻杆和内层的内钻杆，所述外钻杆和内钻杆分别对应双回转动力头的两个动力输出接头连接；还包括双管导向节和导向钻头，所述双管导向节包括外管和内管，所述外管一端与外钻杆连接，所述内管一端与内钻杆连接，所述外管上开有探棒仓，所述探棒仓内设置有与导向仪相互通信的探棒，所述内管另一端连接有导向钻头。应用此设备进行的钻孔工艺在钻进时通过两层钻杆中的外钻杆造斜，内钻杆钻进，钻孔精度高。双层钻杆反循环钻进，使外钻杆与孔壁之间充满带压钻井液，可有效维护砂卵石井壁的稳定。

【技术实现步骤摘要】
辐射孔导向钻进设备及工艺
本专利技术涉及地质钻进领域，特别涉及一种辐射孔导向钻进设备和工艺。
技术介绍
在现有技术中，砂卵石地层是主要的含水层，但是砂卵石地层软硬交错、胶结度差，在现有钻进技术中，是特别难以钻进的地层。砂卵石地层软硬交错带来的主要问题是钻进方向难以控制，胶结度差带来的问题主要是井壁稳定性差，很容易塌孔。目前，潜孔锤跟管钻进技术是砂卵石地层钻进的有效方法方法，但是潜孔锤跟管钻进只能用于不含水地层而且钻进效率低。辐射井能提高单井出水量7-8倍，目前传统辐射井的施工步骤是：(1)先完成竖井施工。(2)人员下到井底利用冲击回转钻机完成水平辐射孔施工。传统施工方法的局限性在于：(1)由于施工人员要下到狭小的竖井中，施工环境特别恶劣，安全性差。(2)由于空间有限，冲击回转钻机的能力受到很大的限制导致辐射孔的长度受到很大的限制。(3)辐射孔在钻进过程中易坍塌，在辐射孔完成后布设滤水管困难。
技术实现思路
针对上述现有技术中的缺点和不足，本专利技术的第一目的在于提供一种钻孔方便且成孔率高的辐射孔导向钻进设备。本专利技术的第一目的是通过以下技术方案实现的：一种辐射孔导向钻进设备，包括导向仪、导向钻机和双层钻杆，所述导向钻机上装配有双回转动力头，所述双层钻杆包括外层的外钻杆和内层的内钻杆，所述外钻杆和内钻杆分别对应双回转动力头的两个动力输出接头连接；还包括双管导向节和导向钻头，所述双管导向节包括外管和内管，所述外管一端与外钻杆连接，所述内管一端与内钻杆连接，所述外管上开有探棒仓，所述探棒仓内设置有与导向仪相互通信的探棒，所述内管另一端连接有导向钻头。优选地，所述双管导向节还包括油缸和支撑板，所述内管在外管内沿外管轴向运动，在外管的外壁上开有与支撑板形状相应的容纳腔，容纳腔底部开有至少一个与外管内腔导通的泄压孔，所述油缸设置在泄压孔内，所述油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接；所述外管包括钻进端和动力端，沿容纳腔与动力端之间外管内壁的周向设置凸台，所述内管包括钻杆颈和钻杆主体，所述钻杆主体的外径大于钻杆颈的外径：当内管的钻杆颈运动至与凸台对应时，钻杆颈与凸台之间具有环空；当内管的钻杆主体运动至与凸台对应时，钻杆主体与凸台间隙配合。优选地，所述双管导向节还包括油缸和支撑板，所述内管通过轴承悬挂支撑在外管内，在外管的外壁上开有与支撑板形状相应的容纳腔，容纳腔底部开有至少一个与油缸外套内腔导通的泄压孔，所述油缸设置在泄压孔内，所述油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接。优选地，还包括扩孔钻头，所述扩孔钻头一端套在导向钻头的一端，所述导向钻头套有扩孔钻头的一端套在内管靠近外管动力端的一端。优选地，还包括2个复位弹簧，所述复位弹簧设置于容纳腔底部开设的弹簧槽内，所述复位弹簧的两端分别与弹簧槽的底部和支撑板固定连接；所述泄压孔为2个或4个，2个复位弹簧与泄压孔位于同一条直线，泄压孔位于2个复位弹簧之间。优选地，在外管钻进端和动力端的内壁上均设置台阶面，所述台阶面上设置有轴承，轴承外圈与外管的内壁固定设置，轴承内圈套在轴承支座上，所述轴承支座中心具有供内管穿过的通孔，所述内管与轴承之间为间隙配合；设置在动力端的轴承支座具有凸出外管的连接段，所述连接段的外壁上设置有外螺纹，所述扩孔钻头与设置在动力端的轴承支座通过外螺纹连接。优选地，还包括异径接头，所述异径接头一端插到外管的动力端内，与所述动力端内壁通过螺纹连接；另一端与外钻杆连接。本专利技术的第二目的在于提供一种辐射孔导向钻进工艺。本专利技术的第二目的是通过以下方案实现的：一种辐射孔导向钻进工艺，包括如下步骤：S1，在已完成的竖井边缘放置导向仪；S2，在导向仪和竖井所在直线的延长线选择钻进点和破土点；S3，在导向钻机的双回转动力头上接上双层钻杆，在双层钻杆的另一端接上导向节，导向节上安装导向钻头；S4，通过导向仪和探棒之间的通信连接关系为导向钻头进行导向，通过导向钻机的回转动力头加压钻进，使导向钻头在双层钻杆的驱动下进入到竖井内，然后继续钻进直至导向钻头和双管导向节从破土点伸出；S5，将双管导向节和导向钻头从双层钻杆上拆卸掉，在双层钻杆的内钻杆上连接滤水管；S6，通过双回转动力头将内钻杆从外钻杆内抽出，同时内钻杆带动滤水管进入到外钻杆内；S7，当滤水管随内钻杆从钻进点出来后，从破土点处剪断滤水管；S8，通过双回转动力头将外钻杆从钻进点拔出，完成一对辐射孔的施工。优选地，在滤水管的断口塞入圆柱形塞子，然后泵入水泥封口。优选地，所述滤水管上分布有用于漏水的孔或缝。与现有技术相比，本专利技术实施例至少具有以下优点：本辐射孔导向钻进设备采用技术比较成熟的非开挖方法，再配以双动力头钻机、双层钻杆和为了在钻孔过程中调整钻进方向的双管导向节解决了砂卵石地层钻进辐射孔的钻孔精度和滤水管下放难等问题。具体优点如下：(1)钻进时通过两层钻杆中的外钻杆造斜，内钻杆钻进，使钻孔精度高。(2)双层钻杆反循环钻进，与正循环钻井液从内钻杆中心流入再从钻杆与井壁的环空返出不同，双层钻杆反循环钻进时钻井液从内钻杆和外钻杆的间隙流入，从内钻杆的中心孔返出，使外钻杆与孔壁之间充满带压钻井液，可有效维护砂卵石井壁的稳定。(3)回拖滤水管时外钻杆充当套管，使滤水管能顺利下放。附图说明图1为本专利技术辐射孔导向钻进设备的结构示意图；图2为本专利技术辐射孔导向钻进设备的双管导向节的一种具体实施例的结构示意图；图3为本专利技术辐射孔导向钻进设备的双管导向节的又一种具体实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详述。如图1所以，一种辐射孔4导向钻进设备，包括导向仪5、导向钻机1和双层钻杆2，导向钻机1上装配有双回转动力头，双层钻杆2包括外层的外钻杆和内层的内钻杆，外钻杆和内钻杆分别对应双回转动力头的两个动力输出接头连接；还包括双管导向节7和导向钻头6，双管导向节7包括外管9和内管11，外管9一端与外钻杆连接，内管11一端与内钻杆连接，外管9上开有探棒仓12，探棒仓12内设置有与导向仪5相互通信的探棒，内管11另一端连接有导向钻头6。通过探棒和导向仪5之间的通信，可以准确定位导向钻头6的深埋和方位。与本辐射孔4导向钻进设备对应的辐射孔4导向钻进工艺，包括如下步骤：S1，在已完成的竖井3边缘放置导向仪5。S2，在导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射孔导向钻进设备，其特征在于，包括导向仪、导向钻机和双层钻杆，所述导向钻机上装配有双回转动力头，所述双层钻杆包括外层的外钻杆和内层的内钻杆，所述外钻杆和内钻杆分别对应双回转动力头的两个动力输出接头连接；还包括双管导向节和导向钻头，所述双管导向节包括外管和内管，所述外管一端与外钻杆连接，所述内管一端与内钻杆连接，所述外管上开有探棒仓，所述探棒仓内设置有与导向仪相互通信的探棒，所述内管另一端连接有导向钻头。

【技术特征摘要】
1.一种辐射孔导向钻进设备，其特征在于，包括导向仪、导向钻机和双层钻杆，所述导向钻机上装配有双回转动力头，所述双层钻杆包括外层的外钻杆和内层的内钻杆，所述外钻杆和内钻杆分别对应双回转动力头的两个动力输出接头连接；还包括双管导向节和导向钻头，所述双管导向节包括外管和内管，所述外管一端与外钻杆连接，所述内管一端与内钻杆连接，所述外管上开有探棒仓，所述探棒仓内设置有与导向仪相互通信的探棒，所述内管另一端连接有导向钻头。2.根据权利要求1所述的辐射孔导向钻进设备，其特征在于，所述双管导向节还包括油缸和支撑板，所述内管在外管内沿外管轴向运动，在外管的外壁上开有与支撑板形状相应的容纳腔，容纳腔底部开有至少一个与外管内腔导通的泄压孔，所述油缸设置在泄压孔内，所述油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接；所述外管包括钻进端和动力端，沿容纳腔与动力端之间外管内壁的周向设置凸台，所述内管包括钻杆颈和钻杆主体，所述钻杆主体的外径大于钻杆颈的外径：当内管的钻杆颈运动至与凸台对应时，钻杆颈与凸台之间具有环空；当内管的钻杆主体运动至与凸台对应时，钻杆主体与凸台间隙配合。3.根据权利要求1所述的辐射孔导向钻进设备，其特征在于，所述双管导向节还包括油缸和支撑板，所述内管通过轴承悬挂支撑在外管内，在外管的外壁上开有与支撑板形状相应的容纳腔，容纳腔底部开有至少一个与油缸外套内腔导通的泄压孔，所述油缸设置在泄压孔内，所述油缸与泄压孔的孔壁之间相对滑动，孔壁和油缸之间采用密封圈密封，油缸的活塞与支撑板固定连接。4.根据权利要求2所述的辐射孔导向钻进设备，其特征在于，还包括扩孔钻头，所述扩孔钻头一端套在导向钻头的一端，所述导向钻头套有扩孔钻头的一端套在内管靠近外管动力端的一端。5.根据权利要求2或3所述的辐射孔导向钻进设备，其特征在于，还包括2个复位弹簧，所述复位弹簧设置于容纳腔底部开设的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑜，刘宝林，陈坤，张治晖，周琴，孔令镕，贺佳，刘启勤，王志乔，王彦丽，杨博，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，北京天顺长城液压科技有限公司，中国农业机械化科学研究院，北京中水科工程总公司，北京力工工程机械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11