[發明專利]一種花鍵式水平定向鉆進工程地質勘察控向裝置

有效

• 申請號: 202011060575.4
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112252971B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 馬保松;閆雪峰;趙強;程勇;舒恒;李昕;魏龍海
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;中山大學河南研究院;中交第二公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/06;E21B25/00;E21B25/16;E21B31/12
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

本發明提供的花鍵式水平定向鉆進工程地質勘察控向裝置將取心打撈部件和偏心導向部件相結合，利用內、外偏心環控制電機控制內外偏心環進行不同組合得到不同的偏心距，花鍵作為關節點，使巖心外管一端到花鍵部位彈性變化范圍內產生一定程度的彎曲，進而實現取心鉆頭的定向造斜，然后測量探管對周圍地質情況進行勘探，然后根據勘探情況，進行再一次的定向造斜，通過多次造斜，實現對鉆孔軸線的精準控制，同時取心打撈部件可隨時進行取心打撈，真實的反應地下沿線的地質情況。如將其應用于超長距離大深埋隧道工程地質勘察中，可將設備布置在隧道出入口處，由此避免了設備在復雜地形情況下的搬遷，可大幅度減少傳統工程地質勘察鉆孔工作量。

技術領域

本發明涉及一種花鍵式水平定向鉆進工程地質勘察控向裝置，屬于工程地質勘察器械領域。

背景技術

在巖土工程地質勘察中，工程地質勘探手段主要有鉆探、井探、槽探、洞探、航空工程地質調查測繪等，其中，地質鉆探是巖土工程勘察的主要方法。對于一些大深埋長距離的地下工程(如隧道工程等)，傳統的垂直孔地質鉆探裝置由鉆具總成和取心打撈總成組成，鉆具總成穿過上部覆蓋層，達到隧道軸線所在地層，再將取心點沿隧道軸線間隔布置，再通過取心鉆具在取心點鉆取巖心，然后通過連線法預估出沿線地質斷面情況，由于這種裝置只能獲得沿軸線間隔的巖心，從而該裝置不能真實、全面反映隧道圍巖的地質特征，而且特殊場合如海平面上、地表建筑物密集區、地址傾滑區等情況復雜，利用垂直孔對地質情況進行勘探時，實施起來又比較困難。且目前的水平定向鉆進技術雖然可以精準導向控向，但沒有設置取心打撈總成，從而不能獲取巖心。

因此，需要一種適合于大埋深的超長距離水平定向鉆沿隧道軸線獲取地層信息的綜合勘察方法來滿足上述需求，真實的反應地下沿線的地質情況，而且避免了設備在復雜地形情況下的搬遷，能以較少的鉆進入射點、較短的鉆進軌跡，取得較大的有效信息量，再與傳統的垂直或傾斜鉆進取芯方式相結合使用，則可在絕大多數場合下滿足工程勘察地質巖心鉆探工作的需要。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種花鍵式水平定向鉆進工程地質勘察控向裝置，該裝置可以控制鉆進能以較少的鉆進入射點、較短的鉆進軌跡，取得大量的有效取心點，再與傳統的垂直或傾斜鉆進取芯方式相結合使用，真實的反應地下沿線的地質情況，該設備可用于大埋深的超長距離水平定向鉆進，絕大多數場合下滿足工程勘察地質巖心鉆探工作的需要。

實現本發明目的的技術方案為，一種花鍵式水平定向鉆進工程地質勘察控向裝置，至少包括外殼、巖心外管、巖心內管和取心打撈部件，巖心外管和巖心內管安裝在外殼內部，所述巖心外管與外殼之間設有偏心導向部件，偏心導向部件包括內偏心環、外偏心環和花鍵，內偏心環內徑與巖心外管外壁嚴密貼合，內偏心環外壁與外偏心環嚴密貼合，外偏心環通過外偏心環法蘭連接設在所述外殼內壁上的外偏心環控制電機，內偏心環通過內偏心環法蘭連接設在外殼內壁上的內偏心環控制電機，內、外偏心環可與巖心外管相對轉動，使巖心外管相對外偏心環的偏心距改變；

花鍵用于充當內、外偏心環彎曲巖心外管和巖心內管時的關節點，花鍵位于巖心外管上且在內、外偏心環的左端。

對上述技術方案的進一步改進為：外殼上設有膨脹橡膠，膨脹橡膠包括活塞密封圈和活塞，活塞密封圈與外殼內壁嚴密貼合，活塞上設有卡固塊，外殼設有與卡固塊對應通孔。

且所述巖心外管與所述巖心內管之間設有套管。

且取心打撈部件包括繩索打撈裝置、軸承座、測量探管、卡簧座和取心鉆頭。

且繩索打撈裝置和軸承座設在套管內部，測量探管和巖心卡簧分別設于巖心內管兩端的內部，軸承座兩端均設有軸承，軸承座通過兩端的軸承連接繩索打撈裝置和測量探管，卡簧座與取心鉆頭之間設有巖心卡簧。

且取心鉆頭安裝在巖心外管一端且暴露在外殼的外部。