[發明專利]水平定向鉆及其施工方法

有效

• 申請號: 201510520335.0
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105134074B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 杜飛;陳鐘;于靜濤;王建生;李連友;鄭君長
• 申請（專利權）人: 中國路橋工程有限責任公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及一種水平定向鉆。更具體地說，本發明涉及一種水平定向鉆及其施工方法。

背景技術

水平定向鉆是在不開挖地表面的情況下，鋪設多種地下公用設施(管道、電纜等)的一種施工機械，它廣泛應用于供水、電力、電訊、天然氣、煤氣、石油等管線鋪設施工中，它適用于沙土、粘土、卵石等地況，工作環境溫度為-15℃～45℃。現有技術中，大型鉆機由主機和動力源兩部分組成，鉆頭設在主機上，動力源給主機提供動力。整個裝置體積較大，對現場施工要求比較高，若現場條件惡劣，設備入場相當困難，不便于施工。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

本發明還有一個目的是提供一種結構簡單、整個裝置體積較小，能夠滿足不同環境施工需求的水平定向鉆及其施工方法。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種水平定向鉆，包括：

鉆桿組件，其包括一鉆桿主體和一鉆頭，所述鉆頭與所述鉆桿主體旋轉連接，所述鉆頭設置為剖面包括一水平邊界、一豎直邊界和一曲面邊界，且所述鉆頭的豎直邊界與所述鉆桿主體的前端連接；所述鉆桿主體上環設有多個鉆井泥漿給送口，所述鉆井泥漿給送口設置為蓋體與所述鉆桿主體成C字型，且開口朝下，所述鉆桿主體內部設置有泥漿盛裝盒，所述泥漿盛裝盒的頂部設置有多組長短不一的導流板，多組導流板分別延伸至所述鉆桿主體的多個鉆井泥漿給送口處以引導鉆井泥漿順利流出所述泥漿盛裝盒；所述泥漿盛裝盒的下部設置有一升降臺，所述升降臺的底座與所述鉆桿主體底部連接，所述升降臺的上端與所述泥漿盛裝盒的底部固定；

套管，其套設在所述鉆桿主體的一端，且以在動力組件的驅動下沿所述鉆桿主體水平滑動的方式設置；

動力組件，其包括液壓泵、第一電機和第二電機，所述液壓泵驅動所述鉆桿主體的伸縮和旋轉作業，且設置在所述鉆桿主體的頂端，所述第一電機驅動所述升降臺的升降作業，且設置在所述鉆桿主體的底端，所述第二電機驅動所述套管沿所述鉆桿主體的水平滑動，所述第二電機設置在所述鉆桿主體的底端；

液面傳感器，其設置在所述泥漿盛裝盒中，所述液面傳感器與所述水平定向鉆的控制系統信號連接，以在所述泥漿盛裝盒中的泥漿下降到達預定高度時控制所述套管沿所述鉆桿主體水平運動，以關閉所述鉆桿主體的多個鉆井泥漿給送口，同時啟動所述升降臺將所述泥漿盛裝盒向所述鉆桿主體的底端運輸。

優選的是，所述的水平定向鉆中，所述泥漿盛裝盒長度為所述鉆桿主體長度的1/2～2/3。

優選的是，所述的水平定向鉆中，多個鉆井泥漿給送口沿所述鉆桿主體的軸向等間距環向分布。

優選的是，所述的水平定向鉆中，所述鉆頭的曲面邊界的弧度為π/2～2π/3。

本發明還提供一種水平定向鉆的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、利用所述第二電機驅動所述套管沿所述鉆桿主體的另一端滑動至一端，以將所述鉆桿主體上環設的多個鉆井泥漿給送口關閉，所述液壓泵驅動所述鉆桿主體進入預定作業位置；

步驟二、再次利用所述第二電機驅動所述套管沿所述鉆桿主體的一端滑動至另一端，以將所述鉆桿主體環設的多個鉆井泥漿給送口打開，同時所述第一電機驅動所述升降臺升高到預定位置，以使得所述泥漿盛裝盒中的泥漿通過多組長短不一的導流板經多個鉆井泥漿給送口流出至井中；

步驟三、當所述泥漿盛裝盒中的液面傳感器監測到所述泥漿盛裝盒中的泥漿液面下降到預定高度時，所述液面傳感器發送信號至所述水平定向鉆的控制系統，控制系統發送指令至所述第一電機和第二電機，所述第一電機驅動所述升降臺下降至所述鉆桿主體的底部，同時第二電機驅動所述套管沿所述鉆桿主體的另一端滑動至一端，以將所述鉆桿主體環設的多個鉆井泥漿給送口關閉；

步驟四、所述液壓泵驅動所述鉆桿主體離開預定作業位置，添加鉆井泥漿，重復步驟一至四，完成鉆井作業。

優選的是，所述的水平定向鉆的施工方法中，所述步驟一中所述液壓泵驅動所述鉆桿主體沿與水平面呈20～30°的夾角進入預定作業位置。

優選的是，所述的水平定向鉆的施工方法中，所述液壓泵驅動所述鉆桿主體同時做伸縮運動和旋轉運動。

優選的是，所述的水平定向鉆的施工方法中，多個鉆井泥漿給送口的設置位置均遠離所述泥漿盛裝盒的開口位置。