[实用新型]一种水平定向钻扩孔用钻具

说明书

本实用新型公开了一种水平定向钻扩孔用钻具，通过本实用新型能够实现在水平定向钻扩孔作业过程中产生较小反扭矩，减小钻杆的疲劳强度，提高扩孔效率，降低施工成本。包括壳体、一级钻头和二级钻头，所述壳体上安装有一级驱动系统、二级驱动系统，所述壳体内沿轴向设有传动轴、传动齿圈，所述传动轴上安装从动齿轮，所述传动齿圈空套在传动轴上，且与传动轴同心，所述一级驱动系统连接一级主动齿轮，所述一级主动齿轮与从动齿轮啮合，所述二级驱动系统连接二级主动齿轮，所述二级主动齿轮与传动齿圈啮合，所述传动轴、传动齿圈的前端分别向前伸出壳体，所述传动齿圈的前端与所述二级钻头连接，所述传动轴的前端穿过二级钻头与所述一级钻头连接。

技术领域

本实用新型涉及非开挖技术领域，特别是涉及一种水平定向钻扩孔用钻具。

背景技术

随着世界能源日益紧张、经济发展与环境保护矛盾日益突出和战略储备需要，全球进入管道建设高峰期。国家规划2025年油气管道建设总长预计达到24万公里。据估计，在未来管道建设中将创造数百亿的工程产值。传统的地下管线施工方法是“挖槽埋管法”，在油气管道铺设的过程中不可避免要经过河流、山脉、丘陵、建筑物等障碍，在这种情况下不具备开挖施工条件，“挖槽埋管法”铺设油气管道就遇到了很大的困难。传统“挖槽埋管法”已经不能满足日益快速增长的管道铺设需求。

非开挖技术越来越受到人们的重视。目前在石油天然气管道输送领域，国内外所采用的非开挖技术方法通常是水平定向钻进法。水平定向钻具有：不破坏地表，施工效率高，经济性好，污染少等优点，最重要的是能够在不破坏地表的前提下穿越河流、山脉、丘陵等障碍，克服传统“挖槽埋管法”的缺陷。水平定向钻的工艺包括：打导向孔、逐级扩孔以及管线回拖三个步骤。目前水平定向钻成为大直径、长距离管道穿越河流、山脉、城镇等地域的首选工程方法。

但随着管道铺设距离、直径和地质复杂程度的增加，传统水平定向钻技术的不足之处逐渐凸显出来。长距离水平定向钻进轨迹多为弧形孔甚至多段弯曲孔，导致钻杆与孔壁摩擦较大，回转器通过钻杆传递给动力钻具的扭矩损耗大，从而发生扩孔动力不足的现象。钻杆在钻进过程中要受到拉、压、弯、扭力以及振动、冲击等载荷，使得每一段钻杆都处于级端的机械应力状态，时常发生堵卡钻、钻杆断脱等问题。与地面开挖施工技术相比，水平定向穿越技术地下工程一旦失败，再次施工时，成本和风险会更大。因此，急需解决上述水平定向钻存在的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水平定向钻扩孔用钻具，通过本实用新型能够实现在水平定向钻扩孔作业过程中产生较小反扭矩，减小钻杆的疲劳强度，提高扩孔效率，降低施工成本。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种水平定向钻扩孔用钻具，包括壳体、一级钻头和二级钻头，所述壳体上安装有一级驱动系统、二级驱动系统，所述壳体内沿轴向设有传动轴、传动齿圈，所述传动轴上安装从动齿轮，所述传动齿圈空套在传动轴上，且与传动轴同心，所述一级驱动系统连接一级主动齿轮，所述一级主动齿轮与从动齿轮啮合，所述二级驱动系统连接二级主动齿轮，所述二级主动齿轮与传动齿圈啮合，所述传动轴、传动齿圈的前端分别向前伸出壳体，所述传动齿圈的前端与所述二级钻头连接，所述传动轴的前端穿过二级钻头与所述一级钻头连接。

优选地，所述壳体包括前端盖、壳身和后端盖，所述壳身分别通过螺栓与前端盖、后端盖固定连接。

优选地，所述传动齿圈为内齿圈。

优选地，所述传动齿圈的前端成型有直径较小的连接管，所述连接管向前伸出壳体与所述二级钻头连接。

优选地，所述一级驱动系统、二级驱动系统均为潜油电机组，所述一级驱动系统的各潜油电机、二级驱动系统的各潜油电机均呈环形均匀分布于传动轴周围，且交错设置。

优选地，所述一级驱动系统的各潜油电机、二级驱动系统的各潜油电机均固定在壳体外，各潜油电机的转轴伸入壳体内。