一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法
【技術領域】
[0001]本發明適用于地下定向穿越工程中巖石、沙碩全地質導向孔鉆進作業，具體涉及一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法。
【背景技術】
[0002]定向穿越工程施工首先要求按預先設計的軌跡鉆導向孔，遇到巖石時一般只能采取螺桿馬達帶動牙輪鉆頭轉進，其工作原理是:鉆桿與螺桿馬達同時旋轉時，鉆具直線鉆進;鉆桿不轉，螺桿馬達旋轉時，通過轉向彎頭實現變向，這時鉆桿走曲線。螺桿馬達轉進需要消耗大量泥漿，增加鉆孔費用，帶來環境污染。并且螺桿馬達壽命較短，扭矩較小，造成鉆孔效率低下，螺桿馬達經常更換檢修給施工造成很大不便。
【發明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發明提供了一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，包括:
[0004]步驟一:推進鉆頭帶動第一芯軸正旋旋轉使換擋離合器的兩個拔插與第一芯軸第二端的凸起卡合，然后，向前推進推進鉆頭接頭使其一端與第一芯軸外殼第一端的端面齒嚙合，實現第一芯軸與第一芯軸外殼同時旋轉，此時，鉆具部分在巖石中直線前進；
[0005]步驟二:需要變向時，根據設計軌跡調整轉向彎頭方向，使之對應相應鐘表盤面的位置；
[0006]步驟三:然后推進鉆頭回拉第一芯軸使推進鉆頭接頭一端與第一芯軸外殼第一端的端面齒分離，再反旋旋轉一個方位角使換擋離合器的兩個拔插與第一芯軸第二端的凸起分離，這時推進鉆頭反旋并推進第一芯軸，第一芯軸和第二芯軸單獨旋轉驅動牙輪鉆頭轉動，第一芯軸外殼和傳動外殼在沒有旋轉扭矩的情況下不旋轉，只是被第一芯軸和第二芯軸推動做直線前進，牙輪鉆頭在沿轉向彎頭偏向的方向上鉆進，實現在巖石中變向；
[0007]步驟四:恢復到直線鉆進時，首先推進鉆頭停止鉆進，正旋旋轉一個方位角使換擋離合器的兩個拔插與第一芯軸第二端的凸起卡合，向前推進推進鉆頭接頭使其一端與第一芯軸外殼第一端的端面齒嚙合，再鉆動推進鉆頭，鉆具部分就可以繼續直線前進了；及
[0008]步驟五:如此循環反復以上步驟以實現鉆具部分的變向控制。
[0009]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，包括:第一芯軸、鉆具部分和第二芯軸依次連接，第一芯軸的第一端外部連接有帶有推進鉆頭的推進鉆頭接頭，第二芯軸的第一端連接有帶有牙輪鉆頭的導向鉆頭接頭，這樣推進鉆頭的旋轉推進依次通過推進鉆頭接頭、第一芯軸、鉆具部分、第二芯軸和導向鉆頭接頭傳動至牙輪鉆頭；
[0010]第一芯軸外殼、轉向機構和傳動外殼依次連接及套在第一芯軸、鉆具部分和第二芯軸外，第一芯軸外殼的第一端通過第一連接構件套在推進鉆頭接頭外，傳動外殼第一端與導向鉆頭接頭通過第二連接構件連接在一起，這樣第一芯軸外殼的旋轉推進依次通過轉向機構、傳動外殼、第二連接構件和導向鉆頭接頭傳動至牙輪鉆頭。
[0011]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，轉向機構包括本體接頭和與本體接頭連接的轉向彎頭，轉向彎頭與本體接頭之間具有一個偏向角度，本體接頭的另一端與第一芯軸外殼連接，轉向彎頭的另一端與傳動外殼連接，這樣轉向機構的轉向彎頭根據設計軌跡調整方向從而使牙輪鉆頭調整鉆進方向。
[0012]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，鉆具部分包括萬向聯軸器和換擋離合器，萬向聯軸器的第一部分連接至第二芯軸第二端外側，萬向聯軸器的第二部分配合插入至換擋離合器的一端，換擋離合器的另一端向內設有兩個拔插及第一芯軸的第二端向外設有凸起，兩個拔插與凸起卡合或分離，及兩個拔插與凸起卡合時，鉆具部分與轉向機構相互作用同時旋轉推進。
[0013]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，第一芯軸外殼內設有側裝探棒倉，側裝探棒倉內儲放有導向儀探棒以提供方位角及深度信號。
[0014]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，第一芯軸外殼的第一端與推進鉆頭接頭的一端分別設有相互配合的端面齒。
[0015]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，第一芯軸外殼的第一端與推進鉆頭接頭的一端通過相互配合的端面齒嚙合或分離，及第一芯軸外殼的第一端與推進鉆頭接頭的一端通過相互配合的端面齒嚙合時，推進鉆頭的旋轉推進帶動第一芯軸外殼一起旋轉推進。
[0016]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，第二芯軸與所述傳動外殼之間設有傳動機構以傳遞扭矩及推力，傳動機構包括TC軸承和與TC軸承連接的串軸承。
[0017]根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其中，第二芯軸內部設有泥漿通道。
[0018]有益效果
[0019]本發明公開了一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的導向轉向方法，其特點是采用換擋離合器加轉向彎頭導向機構，替代泥漿馬達導向，減少泥漿用量，提高了導向鉆進扭矩，給穿越施工節省了大量資金投入，還大大縮短了鉆導向孔時間，為非開挖穿越施工提高了工作效率，降低了施工風險。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明公開的一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的結構示意圖；
[0021]圖2是本發明公開的一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的轉向機構和鉆具部分的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。
[0023]圖1是本發明公開的一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的結構示意圖，如圖1所示，本發明提供了一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭，包括:第一芯軸01、第一芯軸外殼02、第二芯軸
03、傳動外殼04、轉向機構和鉆具部分，第一芯軸01位于第一芯軸外殼02的內部，第一芯軸01的第一端05外部連接有帶有推進鉆頭的推進鉆頭接頭06，第一芯軸外殼02的第一端07通過第一連接構件08套在推進鉆頭接頭06外，第二芯軸03位于傳動外殼04的內部，第二芯軸03的第一端09連接有帶有牙輪鉆頭的導向鉆頭接頭10，傳動外殼04第一端11與導向鉆頭接頭10通過第二連接構件12連接在一起，鉆具部分一端與第二芯軸03連接，鉆具部分的另一端與第一芯軸01的第二端13連接或分離，及轉向機構的兩端分別與第一芯軸外殼02和傳動外殼04連接。
[0024]圖2是本發明公開的一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭的轉向機構和鉆具部分的結構示意圖，如圖2所示，根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭，其中，轉向機構包括本體接頭14和與本體接頭14連接的轉向彎頭15，轉向彎頭15與本體接頭14之間具有一個偏向角度，本體接頭14的另一端與第一芯軸外殼02連接，轉向彎頭15的另一端與傳動外殼04連接。
[0025]如圖2所示，根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭，其中，鉆具部分包括萬向聯軸器16和換擋離合器17，萬向聯軸器16的第一部分18連接至第二芯軸03第二端外側，萬向聯軸器16的第二部分19配合插入至換擋離合器17的一端，換擋離合器17的另一端向內設有兩個拔插20及第一芯軸01的第二端13向外設有凸起21，兩個拔插20與所述凸起21卡合或分離。
[0026]如圖2所示，根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭，其中，萬向聯軸器16的第二部分19和換擋離合器17的一端分別設有相互配合的六角公接頭和六角母接頭。
[0027]如圖1所示，根據上述一種廣譜型巖石穿越導向鉆頭，其中，第一