[发明专利]一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法

说明书

本发明公开了一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法，其中广谱型岩石穿越导向钻头包括：第一芯轴、第一芯轴外壳、第二芯轴、传动外壳、转向机构和钻具部分，本发明采用换挡离合器加转向弯头导向机构，替代泥浆马达导向，减少泥浆用量，提高了导向钻进扭矩，给穿越施工节省了大量资金投入，还大大缩短了钻导向孔时间，为非开挖穿越施工提高了工作效率，降低了施工风险。

技术领域

本发明适用于地下定向穿越工程中岩石、沙硕全地质导向孔钻进作业，具体涉及一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法。

背景技术

定向穿越工程施工首先要求按预先设计的轨迹钻导向孔，遇到岩石时一般只能采取螺杆马达带动牙轮钻头转进，其工作原理是：钻杆与螺杆马达同时旋转时，钻具直线钻进；钻杆不转，螺杆马达旋转时，通过转向弯头实现变向，这时钻杆走曲线。螺杆马达转进需要消耗大量泥浆，增加钻孔费用，带来环境污染。并且螺杆马达寿命较短，扭矩较小，造成钻孔效率低下，螺杆马达经常更换检修给施工造成很大不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法，包括：

步骤一：推进钻头带动第一芯轴正旋旋转使换挡离合器的两个拔插与第一芯轴第二端的凸起卡合，然后，向前推进推进钻头接头使其一端与第一芯轴外壳第一端的端面齿啮合，实现第一芯轴与第一芯轴外壳同时旋转，此时，钻具部分在岩石中直线前进；

步骤二：需要变向时，根据设计轨迹调整转向弯头方向，使之对应相应钟表盘面的位置；

步骤三：然后推进钻头回拉第一芯轴使推进钻头接头一端与第一芯轴外壳第一端的端面齿分离，再反旋旋转一个方位角使换挡离合器的两个拔插与第一芯轴第二端的凸起分离，这时推进钻头反旋并推进第一芯轴，第一芯轴和第二芯轴单独旋转驱动牙轮钻头转动，第一芯轴外壳和传动外壳在没有旋转扭矩的情况下不旋转，只是被第一芯轴和第二芯轴推动做直线前进，牙轮钻头在沿转向弯头偏向的方向上钻进，实现在岩石中变向；

步骤四：恢复到直线钻进时，首先推进钻头停止钻进，正旋旋转一个方位角使换挡离合器的两个拔插与第一芯轴第二端的凸起卡合，向前推进推进钻头接头使其一端与第一芯轴外壳第一端的端面齿啮合，再钻动推进钻头，钻具部分就可以继续直线前进了；及

步骤五：如此循环反复以上步骤以实现钻具部分的变向控制。

根据上述一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法，包括：第一芯轴、钻具部分和第二芯轴依次连接，第一芯轴的第一端外部连接有带有推进钻头的推进钻头接头，第二芯轴的第一端连接有带有牙轮钻头的导向钻头接头，这样推进钻头的旋转推进依次通过推进钻头接头、第一芯轴、钻具部分、第二芯轴和导向钻头接头传动至牙轮钻头；

第一芯轴外壳、转向机构和传动外壳依次连接及套在第一芯轴、钻具部分和第二芯轴外，第一芯轴外壳的第一端通过第一连接构件套在推进钻头接头外，传动外壳第一端与导向钻头接头通过第二连接构件连接在一起，这样第一芯轴外壳的旋转推进依次通过转向机构、传动外壳、第二连接构件和导向钻头接头传动至牙轮钻头。

根据上述一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法，其中，转向机构包括本体接头和与本体接头连接的转向弯头，转向弯头与本体接头之间具有一个偏向角度，本体接头的另一端与第一芯轴外壳连接，转向弯头的另一端与传动外壳连接，这样转向机构的转向弯头根据设计轨迹调整方向从而使牙轮钻头调整钻进方向。

根据上述一种广谱型岩石穿越导向钻头的导向转向方法，其中，钻具部分包括万向联轴器和换挡离合器，万向联轴器的第一部分连接至第二芯轴第二端外侧，万向联轴器的第二部分配合插入至换挡离合器的一端，换挡离合器的另一端向内设有两个拔插及第一芯轴的第二端向外设有凸起，两个拔插与凸起卡合或分离，及两个拔插与凸起卡合时，钻具部分与转向机构相互作用同时旋转推进。