專利名稱：水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的變角方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水平定向鉆機(jī)，具體地說(shuō)是一種水平定向鉆機(jī)在 硬土、軟巖中的變角方法及應(yīng)用。
技術(shù)背景-
普通水平定向鉆機(jī)在走直線時(shí)，鑲嵌有硬質(zhì)合金刀頭的鉆頭在不 停轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，鉆頭還向前推進(jìn)；當(dāng)要變角時(shí)，鉆頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭 上的斜掌面向上的位置不變，鉆頭只做推進(jìn)，這時(shí)鉆頭的斜掌面受到 分力將向上抬起。同理當(dāng)要求鉆頭向任何方向變角時(shí)，可將斜掌面作 相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)即可，這在軟土層是可以實(shí)現(xiàn)的。但在硬土層和軟巖地層 時(shí)，由于土層硬度高，鉆頭要變向時(shí)光靠推力是無(wú)法推動(dòng)的，不可能 產(chǎn)生向上的分力，反而使鉆桿折彎。所以，硬土和軟巖地層的施工一 直是普通水平定向鉆機(jī)的施工難點(diǎn)。對(duì)此，現(xiàn)有的兩種解決方式，一 是油田系統(tǒng)通常使用泥漿馬達(dá)解決在硬質(zhì)地層變角問(wèn)題，但此方法泥 漿馬達(dá)的壽命短，且單個(gè)泥漿馬達(dá)價(jià)格高，至使此方法的成本很高。 二是采用雙鉆桿驅(qū)動(dòng)解決在硬質(zhì)地層變角問(wèn)題，其缺點(diǎn)是雙鉆桿驅(qū)動(dòng) 所傳遞的扭矩小，工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種成本低、效率高的水平定向鉆機(jī)在硬 土、軟巖中的變角方法及應(yīng)用。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，控制鉆頭正轉(zhuǎn)時(shí)，在設(shè)定的角度有推力，把這一角度的土層切除，鉆頭反轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)推 力，這樣就可在硬土、軟巖層中形成一個(gè)斜半孔，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭在硬 土、軟巖的變角。 一種水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的變角方法，當(dāng)
推拉油缸MD2控制鉆頭頂進(jìn)時(shí)，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭正轉(zhuǎn)切 削；推拉油缸MD2控制鉆頭縮回時(shí)，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭無(wú) 切削反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的角度為30 度-180度。
一種上述方法在水平定向鉆機(jī)中的應(yīng)用，其變角控制裝置它包括 動(dòng)力頭、動(dòng)力頭輸出軸、鉆頭，由動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1、動(dòng)力頭控制 手動(dòng)換向閥SD1、推拉油缸MD2、推拉油缸控制手動(dòng)換向閥SD2、油 泵YB1組成的液壓控制裝置，在動(dòng)力頭的箱體上設(shè)有與動(dòng)力頭輸出軸 上的強(qiáng)磁相對(duì)應(yīng)的可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B;在液壓控制裝置中，動(dòng) 力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1與動(dòng)力頭控制手動(dòng)換向閥SD1之間設(shè)有動(dòng)力頭控制 電磁換向閥Dl、 D2;在油泵YB1與推拉油缸控制手動(dòng)換向閥SD2之 間設(shè)有推拉油缸控制電磁換向閥D3;增設(shè)有由電路啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SAO，電 路急停開(kāi)關(guān)，位置檢測(cè)裝置觸點(diǎn)KA1、 KA2，動(dòng)力頭控制中間繼電器 J3，推拉油缸控制中間繼電器J4，電磁換向閥線圈DT1、 DT2、 DT3 組成的使推拉油缸MD2控制鉆頭頂進(jìn)或縮回，同時(shí)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置 MD1控制鉆頭正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的控制電路。
本發(fā)明的可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B所形成的夾角為30 —180度。 由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，方法及 控制裝置簡(jiǎn)單，使用成本低，效率高，通過(guò)控制鉆頭在設(shè)定的角度正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，有推力或無(wú)推力，把這一角度的土層切除，鉆頭這樣就 可在硬土、軟巖層中形成一個(gè)斜半孔，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭在硬土、軟巖的 變角。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中動(dòng)力頭1的左視圖3是動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1的液壓控制原理圖4是推拉油缸MD2的液壓控制原理圖5是本發(fā)明的電路控制原理圖6是本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
由圖l、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6可知， 一種水平定向鉆機(jī) 在硬土、軟巖中的變角方法，當(dāng)推拉油缸MD2控制鉆頭4頂進(jìn)時(shí)，動(dòng) 力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭4正轉(zhuǎn)切削；推拉油缸MD2控制鉆頭4縮 回時(shí)，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭4無(wú)切削反轉(zhuǎn)。
本發(fā)明動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的角度為30 度一180度(本實(shí)施例為120度)。
一種上述方法在水平定向鉆機(jī)中的應(yīng)用，其變角控制裝置它包括 動(dòng)力頭l、動(dòng)力頭輸出軸2、鉆頭4，由動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1、動(dòng)力頭 控制手動(dòng)換向閥SD1、推拉油缸MD2、推拉油缸控制手動(dòng)換向閥SD2、 油泵YB1組成的液壓控制裝置，在動(dòng)力頭1的箱體上設(shè)有與動(dòng)力頭輸 出軸2上的強(qiáng)磁相對(duì)應(yīng)的可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B;在液壓控制裝置中，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1與動(dòng)力頭控制手動(dòng)換向閥SD1之間設(shè)有動(dòng)力 頭控制電磁換向閥Dl、 D2;在油泵YB1與推拉油缸控制手動(dòng)換向閥 SD2之間設(shè)有推拉油缸控制電磁換向閥D3;增設(shè)有由電路啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SA0，電路急停開(kāi)關(guān)，位置檢測(cè)裝置觸點(diǎn)KA1、 KA2，動(dòng)力頭控制中間 繼電器J3，推拉油缸控制中間繼電器J4，電磁換向閥線圈DT1、 DT2、 DT3組成的使推拉油缸MD2控制鉆頭4頂進(jìn)或縮回，同時(shí)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn) 裝置MD1控制鉆頭4正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的控制電路。
本發(fā)明的可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B所形成的夾角為30 — 180度(本 實(shí)施例為120度)。
本發(fā)明的的動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1包括換向閥與馬達(dá)，動(dòng)力頭輸出 軸2與鉆桿3及鉆頭4都是通過(guò)螺紋聯(lián)接成整體，當(dāng)動(dòng)力頭1前推或 后拉時(shí)，鉆頭4在動(dòng)力頭輸出軸2與鉆桿3的帶動(dòng)下也同樣前推或后 拉；根據(jù)使用要求，可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B分別位于動(dòng)力頭l箱體 的圓周方向上并成一定角度。
本發(fā)明的工作過(guò)程是先將動(dòng)力頭1的旋轉(zhuǎn)手柄推至正轉(zhuǎn)方向并 將推拉手柄推至頂進(jìn)位，根據(jù)使用要求，調(diào)整好可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B及強(qiáng)磁的位置后，即可合上SAO開(kāi)關(guān)；(可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B安 裝在動(dòng)力頭1的箱體上固定不動(dòng)，強(qiáng)磁在動(dòng)力頭輸出軸2上與鉆桿3 及鉆頭4一起轉(zhuǎn)動(dòng))。
當(dāng)鉆頭4上的斜掌轉(zhuǎn)到A點(diǎn)位置時(shí)，可調(diào)位置檢測(cè)裝置A常開(kāi)觸 點(diǎn)KA1合上，常閉觸點(diǎn)KA1斷開(kāi)，可調(diào)位置檢測(cè)裝置B常開(kāi)觸點(diǎn)KA2 斷幵，常閉觸點(diǎn)KA2合上，動(dòng)力頭控制中間繼電器J3得電，常開(kāi)觸 點(diǎn)KJ3合上，電磁換向閥線圈DT3及DT1得電，同時(shí)，推拉油缸控制中間繼電器J4不得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KJ4斷開(kāi)，動(dòng)力頭控制電磁換向閥 Dl、推拉油缸控制電磁換向閥D3工作，使推拉油缸MD2產(chǎn)生頂進(jìn)力， 同時(shí)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭4正轉(zhuǎn)切削硬土、軟巖。
當(dāng)鉆頭4上的斜掌轉(zhuǎn)到B點(diǎn)位置時(shí)，可調(diào)位置檢測(cè)裝置B常開(kāi)觸 點(diǎn)KA2合上，常閉觸點(diǎn)KA2斷開(kāi)，可調(diào)位置檢測(cè)裝置A常開(kāi)觸點(diǎn)KA1 斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)KA1合上，推拉油缸控制中間繼電器J4得電，常開(kāi) 觸點(diǎn)KJ4合上，電磁換向閥線圈DT2得電，同時(shí)，動(dòng)力頭控制中間繼 電器J3不得電，常開(kāi)觸點(diǎn)KJ3斷開(kāi)，電磁換向閥線圈DT3及DT1不 得電，推拉油缸控制電磁換向閥D3不工作，使推拉油缸MD2無(wú)法產(chǎn) 生頂進(jìn)力，動(dòng)力頭控制電磁換向閥D2工作，使動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1 控制鉆頭4反轉(zhuǎn)，鉆頭4上的斜掌從B點(diǎn)無(wú)切削的返回A點(diǎn)。
這樣在A、 B兩點(diǎn)不斷重復(fù)，就可在硬土、軟巖中形成斜孔，從 而實(shí)現(xiàn)變角。
權(quán)利要求
1、一種水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的變角方法，其特征是當(dāng)推拉油缸MD2控制鉆頭[4]頂進(jìn)時(shí)，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭[4]正轉(zhuǎn)切削；推拉油缸MD2控制鉆頭[4]縮回時(shí)，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭[4]無(wú)切削反轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的變角 方法，其特征是動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的角度為 30度一180度。
3、 一種如權(quán)利要求1或2所述水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的 變角方法的應(yīng)用，它包括動(dòng)力頭[l]、動(dòng)力頭輸出軸[2]、鉆頭[4], 由動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1、動(dòng)力頭控制手動(dòng)換向閥SD1、推拉油缸MD2、 推拉油缸控制手動(dòng)換向閥SD2、油泵YB1組成的液壓控制裝置，其特 征是在動(dòng)力頭[1]的箱體上設(shè)有與動(dòng)力頭輸出軸[2]上的強(qiáng)磁相對(duì) 應(yīng)的可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B;在液壓控制裝置中，動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置 MD1與動(dòng)力頭控制手動(dòng)換向閥SD1之間設(shè)有動(dòng)力頭控制電磁換向閥 Dl、 D2;在油泵YB1與推拉油缸控制手動(dòng)換向閥SD2之間設(shè)有推拉油 缸控制電磁換向閥D3;增設(shè)有由電路啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SAO，電路急停開(kāi)關(guān)， 位置檢測(cè)裝置觸點(diǎn)KA1、 KA2，動(dòng)力頭控制中間繼電器J3，推拉油缸 控制中間繼電器J4，電磁換向閥線圈DT1、 DT2、 DT3組成的使推拉 油缸MD2控制鉆頭[4]頂進(jìn)或縮回，同時(shí)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制 鉆頭[4]正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的控制電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的變角方 法的應(yīng)用，其特征是可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、 B所形成的夾角為30 — 180
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種成本低、效率高的水平定向鉆機(jī)在硬土、軟巖中的變角方法，即通過(guò)推拉油缸MD2控制鉆頭頂進(jìn)或縮回，同時(shí)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)，該方法在水平定向鉆機(jī)中的應(yīng)用，其變角控制裝置包括動(dòng)力頭[1]、動(dòng)力頭輸出軸[2]、鉆頭[4]和液壓控制裝置，其特征是在動(dòng)力頭[1]的箱體上設(shè)有與動(dòng)力頭輸出軸[2]上的強(qiáng)磁相對(duì)應(yīng)的可調(diào)位置檢測(cè)裝置A、B；在液壓控制裝置中，增設(shè)有動(dòng)力頭控制電磁換向閥D1、D2及推拉油缸控制電磁換向閥D3；增設(shè)有使推拉油缸MD2控制鉆頭[4]頂進(jìn)或縮回，同時(shí)動(dòng)力頭回轉(zhuǎn)裝置MD1控制鉆頭[4]正轉(zhuǎn)切削或無(wú)切削反轉(zhuǎn)的控制電路，本發(fā)明方法及控制裝置簡(jiǎn)單，使用成本低，效率高。
文檔編號(hào)E21B44/04GK101660404SQ20091004363
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者戴斌安 申請(qǐng)人:湖南一品重機(jī)股份有限公司