[發明專利]鉆孔垂直度控制與隨鉆測斜裝置及方法

在審

• 申請號: 202210128614.2
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114607358A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 姬付全;楊釗;趙旭;陳培帥;邱敏;李德杰;馬超;劉杰;賀祖浩;饒為勝;詹才釗
• 申請（專利權）人: 中交第二航務工程局有限公司;中交武漢港灣工程設計研究院有限公司
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022;E21B47/18;E21B44/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 胡茵夢

本發明公開了一種鉆孔垂直度控制與隨鉆測斜裝置及方法，包括垂直度控制單元、自動隨鉆測斜信號收發單元和信號采集處理單元；所述垂直度控制單元包括至少一個垂直度控制套管、一個垂直度控制鉆頭和若干個第一套管；從下至上依次同軸連接至少一個垂直度控制套管和若干個第一套管，所述垂直度控制鉆頭同軸連接于最下方的垂直度控制套管的下端；所述自動隨鉆測斜信號收發單元設置于垂直度控制套管內，所述垂直度控制套管的內徑大于所述自動隨鉆測斜信號收發單元。本發明解決現有技術中鉆孔垂直度控制能力差，無法隨鉆測斜的技術問題。

技術領域

本發明涉及建筑施工領域。更具體地說，本發明涉及一種鉆孔垂直度控制與隨鉆測斜裝置及方法。

背景技術

在建筑施工領域，鉆孔是一種常見的工程作業形式。絕大多數隧道工程在施工前及施工階段都需通過鉆孔探測圍巖地質條件，深厚軟基處理采用的高壓旋噴工法也需要先行引孔，為了施工及工后運營安全，必須確保鉆孔質量，尤其保證鉆孔的垂直度以使圍巖探測范圍準確或高壓旋噴樁成樁效果良好，而鉆孔質量最重要的評價指標就是垂直度。隧道鉆孔垂直度關乎圍巖探測區域是否準確，高壓旋噴樁引孔垂直度則關乎最終成樁質量，因此需要控制鉆孔垂直度，并實時監測鉆孔偏斜以便及時糾偏。

目前工程上常見的鉆孔形式為“套管跟進、泥漿護壁”的工藝，傳統套管由于剛度低，重量輕，在鉆孔深度較大時極易形成偏斜導致鉆孔質量差，此外傳統鉆孔過程缺乏隨鉆測斜的裝置，鉆孔過程中難以發現孔偏。傳統的測斜裝置主要為成孔檢測，受套管內泥漿以及測斜儀無法與套管軸線保持一致的影響，導致測斜精度有限，此外傳統成孔后測斜方式需要的工作人員較多，勞動強度較大。因此，亟需一種可以達到控制鉆孔垂直度且能實現隨鉆測斜的裝置，控制鉆孔垂直度、實現實時測斜且提高鉆孔測斜精度、降低測量人員勞動強度、提高經濟效益。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種鉆孔垂直度控制與隨鉆測斜裝置及方法，以解決現有技術中鉆孔垂直度控制能力差，無法隨鉆測斜的技術問題。

為達到實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種鉆孔垂直度控制與隨鉆測斜裝置，包括垂直度控制單元、自動隨鉆測斜信號收發單元和信號采集處理單元；

所述垂直度控制單元包括至少一個垂直度控制套管、一個垂直度控制鉆頭和若干個第一套管；從下至上依次同軸連接至少一個垂直度控制套管和若干個第一套管，所述垂直度控制鉆頭同軸連接于最下方的垂直度控制套管的下端；

所述自動隨鉆測斜信號收發單元設置于垂直度控制套管內，所述垂直度控制套管的內徑大于所述自動隨鉆測斜信號收發單元。

優選的是，所述自動隨鉆測斜信號收發單元包括軌跡測量元件、泥漿脈沖信號發射器和電源。

優選的是，所述軌跡測量元件包括至少一個加速度計和一個磁力計，所述加速度計和磁力計均位于垂直度控制套管軸線上。

優選的是，所述垂直度控制套管為無磁套管。

優選的是，還包括司鉆遙顯單元，用于顯示所述信號采集處理單元采集并處理后的隨鉆信號。

優選的是，所述司鉆遙顯單元設置在鉆機上，與所述信號采集處理單元電連。

優選的是，信號采集處理單元包括泥漿脈沖信號接收元件、存儲元件和分析元件。

優選的是，所述垂直度控制套管的壁厚為第一套管壁厚的3-5倍。

本發明還提供了一種利用所述裝置的鉆孔垂直度控制與隨鉆測斜方法，包括：

步驟1、將垂直度控制單元與鉆機動力頭連接，用以鉆入地層成孔；

步驟2、利用所述自動隨鉆測斜信號收發單元通過泥漿脈沖向地面發射鉆孔偏斜信號；

步驟3、利用所述信號采集處理單元采集并處理所述鉆孔偏斜信號；