專利名稱：水平定向擴孔裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種水平定向鉆進、管道施工和非開挖技術領域的工藝設備，尤其涉及一種水平定向擴孔裝置。
背景技術：
目前水平定向鉆擴孔通常采用中心定位器、擴孔器和扶正器組合擴孔，由水平定向鉆機提供扭矩，通過鉆桿傳遞至中心定位器，中心定位器再通過鉆鋌將扭矩傳遞至擴孔器進行擴孔。隨著水平定向鉆超大口徑的擴孔，鉆桿在孔內的空間螺旋狀態(tài)更趨復雜和不穩(wěn)定，現(xiàn)有裝置中的水平定向鉆鉆機通過鉆桿傳遞至擴孔器上的有效扭矩減少，造成大口徑擴孔時，經(jīng)常發(fā)生井內卡鉆等事故。再者，現(xiàn)有水平定向鉆擴孔裝置中的中心定位器為桶式結構，這種桶式中心定位器泄流面較小，影響巖屑快速排出，巖屑會沉積于擴孔器前端，隨著巖屑累積，擴孔器推著巖屑前移，巖屑越積越多，最終影響擴孔器順利擴孔。由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種水平定向擴孔裝置，以克服現(xiàn)有技術的缺陷。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種水平定向擴孔裝置，能夠增大擴孔器的扭矩，減小排屑阻力，提高巖屑排出速度，大幅提高擴孔效率和擴孔安全性。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種水平定向擴孔裝置，至少包括有PDC領眼鉆頭和沿著擴孔方向設置于PDC領眼鉆頭后方的擴孔器，所述PDC領眼鉆頭前方以及roc領眼鉆頭與擴孔器之間連接有鉆桿；所述水平定向擴孔裝置中還設有提供擴孔器旋轉扭矩的螺桿馬達。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述PDC領眼鉆頭包括一中空結構的本體，該本體中間為圓柱形密封腔體，兩端形成錐形腔室，一鉆鋌沿本體軸向貫穿本體兩端并形成本體兩端的鉆桿接頭；所述本體圓柱段外表面固定設有PDC基體，PDC基體兩端設有引錐；PDC基體上設有多個螺旋形巖屑導流槽，導流槽之間形成螺旋切削部，所述切削部上設有保徑齒，所述鉆鋌上對應于兩個錐形腔室處設有鉆鋌水眼，所述錐形腔室的錐形端設有泥漿噴嘴。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述鉆桿前端設有水平定向鉆機；一泥漿泵通過輸入管路與鉆桿連通；一泥漿池通過輸出管路與待擴的孔洞連通，一泥漿回收處理裝置分別與泥漿泵和泥漿池連通，構成泥漿循環(huán)回路。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述螺桿馬達設置在PDC領眼鉆頭與擴孔器之間。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述擴孔器后方還設有一扶正器。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述輸入管路由設置水平定向鉆機一側連通于鉆桿。[0011]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述螺桿馬達設置在擴孔器后方。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述螺桿馬達后方還設有一扶正器。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述扶正器后方通過鉆桿連接有輔助鉆機。在本實用新型的一較佳實施方式中，所述輸入管路由設置輔助鉆機一側連通于鉆桿。由上所述，本實用新型提供了一種大口徑的水平定向鉆擴孔裝置，輕量化的roc領眼鉆頭與螺桿馬達、擴孔器組合實現(xiàn)了大口徑的擴孔；螺桿馬達提供扭矩，高效擴孔，PDC領眼鉆頭起中心扶正作用，其螺旋導流槽結構增大泥漿泄流面，減小排屑阻力，提高巖屑排出速度，其中空結構降低了對地層壓力，使擴孔安全性和擴孔效率大幅提高；提高鉆桿壽 命，減少孔內事故。

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中圖I :為本實用新型水平定向擴孔裝置中螺桿馬達前置擴孔的結構示意圖。圖2 :為本實用新型水平定向擴孔裝置中螺桿馬達后置擴孔的結構示意圖。圖3 :為本實用新型水平定向擴孔裝置中PDC領眼鉆頭的立體示意圖。圖4 :為本實用新型水平定向擴孔裝置中PDC領眼鉆頭的主視示意圖。圖5 :為本實用新型水平定向擴孔裝置中PDC領眼鉆頭的剖面結構示意圖。
具體實施方式
為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。實施例一如圖I所示，本實用新型提出一種水平定向擴孔裝置100，所述水平定向擴孔裝置100包括有PDC領眼鉆頭I和沿著擴孔方向設置于PDC領眼鉆頭I后方的擴孔器2，所述TOC領眼鉆頭I前方以及roc領眼鉆頭I與擴孔器2之間連接有鉆桿5 ;所述水平定向擴孔裝置100中還設有提供擴孔器2旋轉扭矩的螺桿馬達3 ;如圖I所示，螺桿馬達3設置在PDC領眼鉆頭I與擴孔器2之間，構成前置螺桿馬達前置式結構；所述擴孔器2后方還設有一扶正器(圖中未示出)，所述鉆桿5前端設有水平定向鉆機6 泥漿泵7通過輸入管路71與鉆桿5連通，如圖I所示，輸入管路71由設置水平定向鉆機6的一側連通于鉆桿5 泥漿池8通過輸出管路81與待擴的孔洞連通，一泥漿回收處理裝置9分別與泥漿泵7和泥漿池8連通，構成泥漿循環(huán)回路；如圖3、圖4、圖5所示，在本實施方式中，所述PDC領眼鉆頭I包括一中空結構的本體11，該本體11中間為圓柱形密封腔體111，兩端形成錐形腔室112，所述本體11由20mm鋼板卷制,距兩端150mm處各增加IOmm厚的加強筋板,材料為Q345R ; —鉆鋌12沿本體11軸向貫穿本體11兩端并形成本體11兩端的鉆桿接頭；所述本體11圓柱段外表面固定設有PDC基體13，PDC基體13兩端設有引錐131 ；PDC基體13上設有多個螺旋形巖屑導流槽132，導流槽132之間形成螺旋切削部133，所述切削部133上設有保徑齒14，所述鉆鋌12上對應于兩個錐形腔室112處設有鉆鋌水眼121，所述錐形腔室112的錐形端設有泥漿噴嘴113。由上所述，本實用新型提供了一種大口徑(48〃以上)的水平定向鉆擴孔裝置，輕量化的PDC領眼鉆頭與螺桿馬達、擴孔器組合實現(xiàn)了大口徑的擴孔；螺桿馬達提供扭矩，高效擴孔，PDC領眼鉆頭起中心扶正作用，其螺旋導流槽結構增大泥漿泄流面，減小排屑阻力，提高巖屑排出速度，其中空結構降低了對地層壓力，使擴孔安全性和擴孔效率大幅提高；提聞鉆桿壽命，減少孔內事故。如圖I所示，為螺桿馬達前置式結構，即沿著擴孔方向螺桿馬達設置在擴孔器前方。螺桿馬達前置結構的實施工藝如下(I)清理場地，設備進場；(2)打導向孔；(3)安裝擴孔鉆具組合； 按照圖I組合鉆具，鉆具自上而下分別為輕量化擴孔PDC領眼鉆頭I、螺桿馬達
3、擴孔器2組合，該組合為螺桿馬達前置擴孔。首先泥漿經(jīng)泥漿泵7從鉆機6方向打入鉆桿5，泥漿流經(jīng)水平定向鉆roc領眼鉆頭I到螺桿馬達3并使其順時針旋轉產(chǎn)生扭矩傳遞至擴孔器2進行擴孔，泥漿由水平定向鉆輕量化PDC領眼鉆頭I和擴孔器2的泥漿孔流出進入待擴的孔洞，最后流入泥漿池8，經(jīng)過泥漿回收處理裝置9完成整個泥漿回路的循環(huán)。擴孔器2擴孔時由螺桿馬達3提供擴孔扭矩，由水平定向鉆鉆機6提供螺桿馬達3擴孔時的反扭矩。水平定向鉆鉆機6提供輕量化PDC領眼鉆頭I的轉速和擴孔器2的擴孔鉆壓。此種組合中，螺桿馬達3承受較大拉力，一旦卡鉆，鉆具就需要向反方向回拖以便維修更換，此時絕大部分擴孔鉆壓都加載到擴孔器2上，對螺桿馬達3起到保護作用。擴孔器2擴孔的同時，水平定向鉆鉆機6回收鉆桿，直至本級擴孔完成，進入下一級擴孔。(4)進行下一級擴孔；(5)洗孔；(6)管道回拖入洞；(7)設備離場，地貌恢復。在本實施例中，由于水平定向鉆輕量化PDC領眼鉆頭I唇面面積充裕，可減小保徑齒充滿度。泥漿由鉆桿5流入，通過鉆鋌水眼121進入兩端錐形腔室112，PDC領眼鉆頭采用泥漿噴嘴113供給泥漿，通過鉆頭切削齒的排列來分配泥漿，由環(huán)空和巖屑導流槽組成的泄流面排屑，以保證切削齒的清洗、冷卻和潤滑。泥漿并不充滿整個輕量化PDC領眼鉆頭，PDC領眼鉆頭兩端的錐形腔室設有泥漿噴嘴。PDC領眼鉆頭中部設置獨立封閉的密封腔體111，在擴孔時可以增加浮力，減小對地層壓力，提高孔洞剖面質量。PDC領眼鉆頭采用六刀翼板設計，六個刀翼板均布，每個刀翼板布有四排間距IOOmm的圓柱狀鉆保徑齒,其中兩排布置于刀翼板兩側，刀翼板周向圓柱狀保徑齒高于耐磨層約20mm，耐磨層由耐磨焊條在PDC基體形成焊角高度約5mm的焊道，焊道間距約100mm。弓丨錐間距50mm均布鉆頭切削齒，其引錐角為60°，鉆頭切削齒間距IOOmm均布于PDC領眼鉆頭本體11兩端錐面。本實用新型的水平定向擴孔裝置具有如下有益效果I)本實用新型水平定向鉆輕量化PDC領眼鉆頭增設密封腔體，提高浮力，降低對地層的壓力。其螺旋導流槽大幅增加泥漿泄流面，減小排屑阻力，提高鉆屑排出速度。2)結合螺桿馬達擴孔，與常規(guī)擴孔裝置相比鉆桿承受扭矩由擴孔器有效擴孔扭矩加上沿程扭矩損失，變?yōu)閿U孔器有效擴孔扭矩減去沿程扭矩損失，有效改善鉆桿在待擴孔洞中的受力狀態(tài)，提高鉆桿使用壽命，降低擴孔時斷鉆桿風險；同時可以大幅提高擴孔器的實際擴孔扭矩，提高擴孔效率；而且可以采取復合擴孔技術，平滑擴孔軌跡，利于后期的管道回拖。實施例二本實施例與實施例一的結構和原理基本相同，其區(qū)別在于，如圖2所示，螺桿馬達3采用后置式結構。即所述螺桿馬達3設置在 擴孔器2的后方。在本實施例中，所述螺桿馬達3后方還設有一扶正器4 ;所述扶正器4后方通過鉆桿5連接有輔助鉆機61 ;所述輸入管路71由設置輔助鉆機61的一側連通于鉆桿5。螺桿馬達后置結構的實施工藝如下(I)清理場地，設備進場；(2)打導向孔；(3)安裝擴孔鉆具組合；按照圖2組合鉆具，鉆具自上而下分別為水平定向鉆輕量化PDC領眼鉆頭I、擴孔器2、螺桿馬達3、扶正器4組合，此鉆具組合為螺桿馬達后置擴孔。由于螺桿馬達3在擴孔器2后面，為保證螺桿馬達3更好的受力需要增加扶正器4，而且還需要一臺輔助水平定向鉆鉆機61提供螺桿馬達3反扭矩。泥漿通過河流對岸輔助鉆機61由泥漿泵7打入鉆桿5，流經(jīng)扶正器4、通過螺桿馬達3并使其順時針旋轉，將扭矩傳遞至擴孔器2，泥漿經(jīng)擴孔器2再流入輕量化PDC領眼鉆頭1，通過各鉆具泥漿孔流入待擴孔洞中，最后流回泥漿池8，經(jīng)過泥漿回收處理裝置9完成整個泥漿回路循環(huán)。擴孔時由主鉆機6提供擴孔器2的擴孔鉆壓和輕量化PDC領眼鉆頭I的轉速，其中擴孔器2的轉速為螺桿馬達3和主鉆機6的轉速和。由輔助鉆機61提供螺桿馬達3的反扭矩。擴孔時擴孔器2承受主要擴孔鉆壓，避免擴孔鉆壓直接加載于螺桿馬達3上，以保護螺桿馬達3，延長其使用壽命。擴孔器2擴孔的同時，水平定向鉆鉆機6回收鉆桿，直至本級擴孔完成，進入下一級擴孔。(4)進行下一級擴孔；(5)洗孔；(6)管道回拖；(7)設備離場，地貌恢復。采用螺桿馬達后置擴孔時，當擴孔器2卡鉆后，將擴孔器2反向回拖時螺桿馬達3將承受很大拉力，一般解卡回拖拉力都在100噸以上，即使有防掉總成裝置，那么拉出來的螺桿馬達也恐怕會失效。但后置擴孔工藝有保護螺桿馬達，延長其使用壽命的優(yōu)點，具體使用方法可根據(jù)穿越地質情況選擇合理的施工工藝。本實施例的其他效果與實施例一相同，在此不再贅述。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
權利要求1.一種水平定向擴孔裝置，至少包括有PDC領眼鉆頭和沿著擴孔方向設置于PDC領眼鉆頭后方的擴孔器，所述roc領眼鉆頭前方以及roc領眼鉆頭與擴孔器之間連接有鉆桿；其特征在于所述水平定向擴孔裝置中還設有提供擴孔器旋轉扭矩的螺桿馬達。
2.如權利要求I所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述PDC領眼鉆頭包括一中空結構的本體，該本體中間為圓柱形密封腔體，兩端形成錐形腔室，一鉆鋌沿本體軸向貫穿本體兩端并形成本體兩端的鉆桿接頭；所述本體圓柱段外表面固定設有PDC基體，PDC基體兩端設有引錐；PDC基體上設有多個螺旋形巖屑導流槽，導流槽之間形成螺旋切削部，所述切削部上設有保徑齒，所述鉆鋌上對應于兩個錐形腔室處設有鉆鋌水眼，所述錐形腔室的錐形端設有泥漿噴嘴。
3.如權利要求2所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述鉆桿前端設有水平定向鉆機；一泥漿泵通過輸入管路與鉆桿連通；一泥漿池通過輸出管路與待擴的孔洞連通，一泥漿回收處理裝置分別與泥漿泵和泥漿池連通，構成泥漿循環(huán)回路。
4.如權利要求3所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述螺桿馬達設置在PDC領眼鉆頭與擴孔器之間。
5.如權利要求4所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述擴孔器后方還設有一扶正器。
6.如權利要求4所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述輸入管路由設置水平定向鉆機一側連通于鉆桿。
7.如權利要求3所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述螺桿馬達設置在擴孔器后方。
8.如權利要求7所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述螺桿馬達后方還設有一 扶正器。
9.如權利要求8所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述扶正器后方通過鉆桿連接有輔助鉆機。
10.如權利要求9所述的水平定向擴孔裝置，其特征在于所述輸入管路由設置輔助鉆機一側連通于鉆桿。
專利摘要本實用新型為一種水平定向擴孔裝置，至少包括有PDC領眼鉆頭和沿著擴孔方向設置于PDC領眼鉆頭后方的擴孔器，所述PDC領眼鉆頭前方以及PDC領眼鉆頭與擴孔器之間連接有鉆桿；所述水平定向擴孔裝置中還設有提供擴孔器旋轉扭矩的螺桿馬達；本實用新型提供了一種大口徑的水平定向鉆擴孔裝置，輕量化的PDC領眼鉆頭與螺桿馬達、擴孔器組合實現(xiàn)了大口徑的擴孔；螺桿馬達提供扭矩，高效擴孔，PDC領眼鉆頭起中心扶正作用，其螺旋導流槽結構增大泥漿泄流面，減小排屑阻力，提高巖屑排出速度，其中空結構降低了對地層壓力，使擴孔安全性和擴孔效率大幅提高；提高鉆桿壽命，減少孔內事故。
文檔編號E21B7/28GK202788617SQ20122036705
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者劉艷利, 張寶強, 魏秦文, 李彥民, 焦如義, 李貴華, 王瑋 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局