【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水平定向钻探，更具体地涉及一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备及其施工方法。
技术介绍
1、水平定向钻探技术是指利用造斜、导向等技术手段，使钻孔根据预先设定好的轨迹，沿水平或近水平方向钻进。定向钻探技术最早起源于石油行业，目前水平定向钻探技术广泛应用于非开挖铺设管线、油气钻井、地质勘探等领域，在工程勘察领域的应用也在逐步推广；
2、传统市政水平井采用大扭矩水平钻机以及定向跟踪设备，石油井则采用柔性钻机结合螺杆钻具，随钻测斜仪器完成；
3、而现有的定向跟踪设备主要由定位装置、限位装置、导线、动力提供装置以及控制系统等机构组成，而现有定向跟踪设备进行钻探定位的具体流程为：操控时，工作人员通过工具将限位装置安装于钻具表面，在钻具工作时，定位装置在动力提供装置以及控制系统的作用下，将钻具的实时位置进行定位并通过导线输送至地面指挥端以便于工作人员实时查看；
4、而其中限位装置主要由卡环、卡板以及螺栓装置组成，其限位装置将定向跟踪设备进行安装的具体流程为：将卡环放置于钻具表面，在螺栓以及卡板的作用下进行固定安装，其中定向跟踪设备主要用于地面之下，因此在钻探的过程中，会遇到岩石层、碎块等特殊情况，因此造成定向跟踪设备在使用过程中出现脱落现象，从而导致钻具出现定位不准情况，进而导致一定经济损失。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备及其施工方法，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。>
2、本专利技术提供如下技术方案：一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备及其施工方法，包括以下操作步骤：
3、步骤一、采用履带式水井钻机以及普通钻具进行小垂高直孔造孔，完成之后，下入护壁套管，裸岩钻进5m准备定向；
4、步骤二、将限位机构安装于定向钻具组表面，进行下一步定向钻进作业；
5、步骤三、钻具组合入井、泥浆泵以合理泵量配合钻机推进力定向钻进，定向钻进完成，专用大曲率测井仪器测井；
6、步骤四、进行人工复查，钻具所属的方位、角度符合要求，再使用普通钻具+柔性钻具钻进至要求水平深度。
7、一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，包括限位机构，所述限位机构的内壁设置有定位机构，所述限位机构的侧面安装有感应机构，所述限位机构的内部设有监测系统，所述监测系统应用于限位机构、感应机构以及定位机构中进行监测控制作业；
8、所述限位机构还包括限位圈，所述限位圈的一端焊接有限位板，限位板的内壁开设有螺纹槽用于螺栓的限位固定，所述限位圈的一端设有限位框，所述限位框的顶部活动连接有密封板，所述限位框与密封板之间设置有卡扣机构用于定位机构的固定，所述限位框的内壁设有导线用于定位信息的输送。
9、进一步的，所述感应机构还包括卡槽板，所述卡槽板的内壁活动套接有滑动板，滑动板的内壁固定连接有两组第一空心柱，两组所述第一空心柱的外壁活动套接有套接柱，一组所述第一空心柱的内壁安装有微型弹簧，另一组所述第一空心柱的内壁安装有一组微型电磁铁，一组微型电磁铁之间可产生磁斥力从而驱动第一空心柱在套接柱内壁进行滑动。
10、进一步的，所述滑动板一侧的中部安装有挤压杆，所述挤压杆的一端焊接有挤压板，挤压板的外壁活动套接有第二空心柱，所述挤压板的底部安装有第一弹簧，所述挤压板的一端设有第一压力监测器，所述挤压板接触到第一压力监测器产生第一压力数据l并输送至监测系统进行监测作业。
11、进一步的，所述定位机构还包括定位器，所述定位器的两端焊接有滑板，滑板活动套接于限位框内壁所开设的滑槽内部，所述定位器的底部焊接有连接支柱，所述连接支柱的底部安装有磁块舱。
12、进一步的，所述限位框的底部开设有卡槽，限位框底部卡槽的内壁安装有伸缩舱，所述伸缩舱为多组伸缩支舱套接组成，伸缩舱的顶部安装有限位环型舱，所述限位环型舱的底部安装有伸缩支柱，伸缩支柱由两组空心支柱套接组成，伸缩支柱的内壁设有辅助弹簧，所述限位环型舱的底部设有第二压力监测器，限位环型舱接触到第二压力监测器产生第二压力数据m并输送至监测系统进行监测作业。
13、进一步的，所述磁块舱的底部设有电磁舱，电磁舱的底部通过安装有电控升降装置用于其移动。
14、进一步的，所述监测系统还包括监测端、分析单元、处理端以及控制中心，所述控制中心还对监测端、分析单元以及处理端进行控制；
15、所述监测端接收第一压力监测器采集的实时第一压力数据l以及第二压力监测器采集的实时第二压力数据m并输送至分析单元；
16、所述分析单元还包括阈值模块、对比模块以及指令模块，所述阈值模块模拟限位圈与定位钻具组合处于完全固定状态时，第一压力监测器所产生的模拟第一压力数据ln，并整合模拟第一压力数据ln形成第一阈值范围，所述对比模块将实时第一压力数据l与第一阈值范围进行对比，当实时第一压力数据l不处于第一阈值范围时，即可判断限位圈与定位钻具组合之间出现微脱落现象，指令模块向处理端发出第一指令；
17、所述阈值模块模拟定位器与限位框之间处于完全固定状态时，第二压力监测器所产生的模拟第二压力数据mn，并整合模拟第二压力数据mn形成第二阈值范围，所述对比模块将实时第二压力数据m与第二阈值范围进行对比，当实时第二压力数据m不处于第二阈值范围时，即可判断定位器与限位框之间出现微脱落现象，指令模块向处理端发出第二指令；
18、所述处理端接收到第一指令并形成第一决策，第一决策控制微型电磁铁输入对应电流，从而增加限位圈与定位钻具组合的挤压力已达到临时固定限位圈与定位钻具组合的作用，第一决策控制通讯装置远程输送信息通知工作人员限位圈与定位钻具组合之间出现微脱落现象；
19、所述处理端接收到第二指令并形成第二决策，第二决策控制电控升降装置输入对应电流，从而驱动定位器恢复到原来位置，第二决策控制通讯装置远程输送信息通知工作人员定位器与限位框之间出现微脱落现象。
20、本专利技术的技术效果和优点：
21、1.本专利技术通过设有破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备的施工方法，有利于解决了侧钻技术应用其他行业的难题；侧钻工程服务中通常要求造斜段平均造斜率33.44°/30m，曲率半径51.4m，而本方法可实现90°/10m，曲率半径3-30m，可在5-30m垂直高度内实现钻孔轨迹90°转弯。侧向开窗水平钻孔要求在套管或稳定基岩内，本方法可以在裸孔条件下实施。侧钻工艺对设备、钻具要求较高，本方法可使用小巧灵活的履带式钻机以及小排量泥浆泵，应用范围更广。
22、2.本专利技术通过设有感应机构以及监测系统，有利于当监测系统监测到限位圈与定位钻具组合之间出现轻微脱离现象时，第一空心柱内部的一组微型电磁铁开始通电作业从而产生磁斥力驱动第一空心柱、滑动板挤压定位钻具组合表面，形成一组挤压力，以便于达到临时加强限位圈与定位钻具组合之间限位力的作用。
23、3.本专利技术通过设有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备及其施工方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
2.一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，包括限位机构(1)，其特征在于：所述限位机构(1)的内壁设置有定位机构(3)，所述限位机构(1)的侧面安装有感应机构(2)，所述限位机构(1)的内部设有监测系统(4)，所述监测系统(4)应用于限位机构(1)、感应机构(2)以及定位机构(3)中进行监测控制作业；
3.根据权利要求2所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述感应机构(2)还包括卡槽板(201)，所述卡槽板(201)的内壁活动套接有滑动板(204)，滑动板(204)的内壁固定连接有两组第一空心柱(202)，两组所述第一空心柱(202)的外壁活动套接有套接柱(203)，一组所述第一空心柱(202)的内壁安装有微型弹簧，另一组所述第一空心柱(202)的内壁安装有一组微型电磁铁，一组微型电磁铁之间可产生磁斥力从而驱动第一空心柱(202)在套接柱(203)内壁进行滑动。
4.根据权利要求3所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在
5.根据权利要求2所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述定位机构(3)还包括定位器(301)，所述定位器(301)的两端焊接有滑板(302)，滑板(302)活动套接于限位框(104)内壁所开设的滑槽内部，所述定位器(301)的底部焊接有连接支柱(303)，所述连接支柱(303)的底部安装有磁块舱(304)。
6.根据权利要求2所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述限位框(104)的底部开设有卡槽，限位框(104)底部卡槽的内壁安装有伸缩舱(306)，所述伸缩舱(306)为多组伸缩支舱套接组成，伸缩舱(306)的顶部安装有限位环型舱(305)，所述限位环型舱(305)的底部安装有伸缩支柱(307)，伸缩支柱(307)由两组空心支柱套接组成，伸缩支柱(307)的内壁设有辅助弹簧，所述限位环型舱(305)的底部设有第二压力监测器(309)，限位环型舱(305)接触到第二压力监测器(309)产生第二压力数据M并输送至监测系统(4)进行监测作业。
7.根据权利要求5所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述磁块舱(304)的底部设有电磁舱(308)，电磁舱(308)的底部通过安装有电控升降装置用于其移动。
8.根据权利要求2所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述监测系统(4)还包括监测端(401)、分析单元(402)、处理端(403)以及控制中心(404)，所述控制中心(404)还对监测端(401)、分析单元(402)以及处理端(403)进行控制；
...【技术特征摘要】
1.一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备及其施工方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
2.一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，包括限位机构(1)，其特征在于：所述限位机构(1)的内壁设置有定位机构(3)，所述限位机构(1)的侧面安装有感应机构(2)，所述限位机构(1)的内部设有监测系统(4)，所述监测系统(4)应用于限位机构(1)、感应机构(2)以及定位机构(3)中进行监测控制作业；
3.根据权利要求2所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述感应机构(2)还包括卡槽板(201)，所述卡槽板(201)的内壁活动套接有滑动板(204)，滑动板(204)的内壁固定连接有两组第一空心柱(202)，两组所述第一空心柱(202)的外壁活动套接有套接柱(203)，一组所述第一空心柱(202)的内壁安装有微型弹簧，另一组所述第一空心柱(202)的内壁安装有一组微型电磁铁，一组微型电磁铁之间可产生磁斥力从而驱动第一空心柱(202)在套接柱(203)内壁进行滑动。
4.根据权利要求3所述的一种破碎岩体内超短半径水平钻孔施工设备，其特征在于：所述滑动板(204)一侧的中部安装有挤压杆(206)，所述挤压杆(206)的一端焊接有挤压板(207)，挤压板(207)的外壁活动套接有第二空心柱(205)，所述挤压板(207)的底部安装有第一弹簧(208)，所述挤压板(207)的一端设有第一压力监测器(209)，所述挤压板(207)接触到第一压力监测器(209)产生第一压力数据l并输送至监测系统(4)进行监测作业。
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志臣，李云飞，王学军，王志远，丁立锋，邓连营，刘敬仪，
申请(专利权)人：开滦建设集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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