本申請(qǐng)涉及立軸鉆機(jī)的，尤其是涉及一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置。

背景技術(shù)：

1、在地質(zhì)巖心鉆探中，有時(shí)為了精準(zhǔn)獲取目的層的巖心，以便于評(píng)估礦層的分布和儲(chǔ)量，對(duì)地質(zhì)巖心鉆探技術(shù)提出了更高的要求，即需要控制鉆孔的頂角和方位角使其終孔位置進(jìn)入靶區(qū)，實(shí)現(xiàn)最終的鉆探目的，也即定向鉆探技術(shù)。

2、定向鉆探技術(shù)通常采用井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)鉆頭鉆進(jìn)，而需要鉆柱保持靜止不動(dòng)，由于立軸鉆機(jī)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式，在定向鉆進(jìn)時(shí)，隨著鉆孔孔深增加，鉆桿會(huì)受到井下作用力影響，鉆柱無(wú)法保持靜止?fàn)顟B(tài)，會(huì)隨著井下動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鉆孔軌跡的控制。通用的做法是以焊接的方式使立軸鉆機(jī)的傳動(dòng)套和鉆柱保持靜止。定向鉆進(jìn)結(jié)束后，需要以氣割等方式將焊接點(diǎn)破壞，這種方式效率低下，容易對(duì)鉆機(jī)造成損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了在定向鉆進(jìn)中，使鉆柱保持靜止的同時(shí)，避免對(duì)鉆機(jī)造成損壞，實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)的目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，包括主動(dòng)鉆桿、傳動(dòng)套和鉆機(jī)，所述傳動(dòng)套轉(zhuǎn)動(dòng)連接于鉆機(jī)上，所述主動(dòng)鉆桿穿設(shè)于傳動(dòng)套內(nèi)并與傳動(dòng)套相連，所述傳動(dòng)套帶動(dòng)主動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，所述鉆機(jī)上固定連接有蓋盤(pán)，所述主動(dòng)鉆桿下端穿過(guò)蓋盤(pán)，所述蓋盤(pán)和傳動(dòng)套之間活動(dòng)連接有用于將傳動(dòng)套和蓋盤(pán)固定相連的制動(dòng)塊。

4、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，將傳動(dòng)套與鉆機(jī)的動(dòng)力源連接，傳動(dòng)套為主動(dòng)鉆桿提供扭矩和轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)套將動(dòng)力傳遞給主動(dòng)鉆桿，使主動(dòng)鉆桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)需要定向鉆進(jìn)時(shí)，將制動(dòng)塊安裝在蓋盤(pán)和傳動(dòng)套之間，通過(guò)制動(dòng)塊將蓋盤(pán)與傳動(dòng)套進(jìn)行連接，蓋盤(pán)與鉆機(jī)固定連接，當(dāng)井內(nèi)動(dòng)力鉆具受到井下作用力影響時(shí)，主動(dòng)鉆桿和傳動(dòng)套有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，固定的蓋盤(pán)通過(guò)制動(dòng)塊為主動(dòng)鉆桿提供反扭矩，不會(huì)帶動(dòng)整個(gè)鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)的目的。

5、可選的，所述傳動(dòng)套包括與鉆機(jī)連接的第一套體和與制動(dòng)塊連接的第二套體，所述第一套體橫斷面外壁為圓形，所述第二套體橫斷面外壁為八邊形，所述蓋盤(pán)與第一套體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述蓋盤(pán)靠近第二套體一側(cè)設(shè)置有連接環(huán)，所述連接環(huán)內(nèi)壁開(kāi)設(shè)有若干內(nèi)齒，所述制動(dòng)塊呈位于第二套體和連接環(huán)之間，所述制動(dòng)塊由第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊組成，所述第一制動(dòng)半合塊內(nèi)壁與第二套體外壁相配合，所述第一制動(dòng)半合塊外壁開(kāi)設(shè)有若干與內(nèi)齒相配合的外齒，所述第一制動(dòng)半合塊與第二制動(dòng)半合塊結(jié)構(gòu)相同，且第一制動(dòng)半合塊與第二制動(dòng)半合塊兩端相互抵接。

6、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，將制動(dòng)塊裝入蓋盤(pán)時(shí)，將第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊安裝在連接環(huán)內(nèi)，第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊上的外齒與連接環(huán)內(nèi)的內(nèi)齒相嚙合，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)套與蓋盤(pán)快速連接，同時(shí)，當(dāng)定向鉆進(jìn)過(guò)程中，第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊與連接環(huán)相嚙合，為主動(dòng)鉆桿提供反扭矩，阻止鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)。

7、可選的，所述第二套體上設(shè)置有對(duì)制動(dòng)塊進(jìn)行限位的限位組件，所述限位組件包括八個(gè)限位塊、八個(gè)連接齒條和八個(gè)連接齒輪，所述限位塊、連接齒條與連接齒輪一一對(duì)應(yīng)，所述第二套體每個(gè)側(cè)壁開(kāi)設(shè)有用于容納限位塊的容納槽，所述第二套體內(nèi)開(kāi)設(shè)有與容納槽連通供連接齒條通過(guò)的通過(guò)口，所述連接齒條端部與限位塊固定連接，所述連接齒條位于通過(guò)口內(nèi)，所述連接齒輪位于第二套體內(nèi)且與第二套體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述連接齒條與連接齒輪相嚙合。

8、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，限位塊與制動(dòng)塊抵接，制動(dòng)塊位于限位塊和蓋盤(pán)中間，提高制動(dòng)塊的穩(wěn)定性，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接齒輪，通過(guò)連接齒條調(diào)整限位塊的位置，將限位塊移動(dòng)至容納槽內(nèi)，從而將制動(dòng)塊進(jìn)行安裝或者拆卸。

9、可選的，所有所述連接齒輪位于對(duì)應(yīng)的連接齒條同一側(cè)，所述第二套體內(nèi)設(shè)置有用于將所有連接齒輪進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)的連接齒圈，所述連接齒圈與所有連接齒輪相嚙合，所述連接齒圈與所有連接齒條位于不同高度位置。

10、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)將其中一個(gè)限位塊向靠近第二套體中心位置移動(dòng)，連接齒條移動(dòng)帶動(dòng)連接齒輪進(jìn)行移動(dòng)，從而使連接齒圈進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)其他所有連接齒輪同步進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由于所有連接齒輪位于對(duì)應(yīng)的連接齒條同一側(cè)，使所有連接齒條同步移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所有限位塊同步向容納槽方向移動(dòng)。

11、可選的，所述第二套體內(nèi)設(shè)置有復(fù)位齒條，所述第二套體內(nèi)開(kāi)設(shè)有供復(fù)位齒條沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)的空腔，所述復(fù)位齒條與其中一個(gè)連接齒輪相嚙合，所述空腔內(nèi)設(shè)置有復(fù)位彈簧，所述復(fù)位彈簧一端與空腔內(nèi)壁連接，另一端與復(fù)位齒條端部連接，當(dāng)復(fù)位彈簧呈自然狀態(tài)時(shí)，限位塊位于第二套體外。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，當(dāng)限位塊向容納槽移動(dòng)時(shí)，連接齒輪帶動(dòng)復(fù)位齒條進(jìn)行移動(dòng)，對(duì)復(fù)位彈簧進(jìn)行壓縮，復(fù)位彈簧受力進(jìn)行壓縮，當(dāng)松開(kāi)限位塊時(shí)，壓縮的復(fù)位彈簧釋放彈力，推動(dòng)復(fù)位齒條進(jìn)行移動(dòng)，使與復(fù)位齒條連接的連接齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連接齒圈帶動(dòng)所有連接齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使所有連接齒條以及限位塊向遠(yuǎn)離限位槽方向移動(dòng)，使限位塊位于第二套體外，對(duì)制動(dòng)塊位置進(jìn)行限位。

13、可選的，所述限位塊遠(yuǎn)離連接齒條一端沿第一制動(dòng)半合塊插入連接環(huán)方向開(kāi)設(shè)有斜面。

14、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)斜面，當(dāng)制動(dòng)塊中第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊向連接環(huán)移動(dòng)過(guò)程中，斜面與制動(dòng)塊的內(nèi)壁抵接，對(duì)限位塊施加朝向容納槽方向的力，使限位塊向容納槽方向移動(dòng)。

15、綜上所述，本申請(qǐng)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

16、1.將傳動(dòng)套與鉆機(jī)的動(dòng)力源連接，傳動(dòng)套為主動(dòng)鉆桿提供扭矩和轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)套將動(dòng)力傳遞給主動(dòng)鉆桿，使主動(dòng)鉆桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)需要定向鉆進(jìn)時(shí)，將制動(dòng)塊安裝在蓋盤(pán)和傳動(dòng)套之間，通過(guò)制動(dòng)塊將蓋盤(pán)與傳動(dòng)套進(jìn)行連接，蓋盤(pán)與鉆機(jī)固定連接，當(dāng)井內(nèi)動(dòng)力鉆具受到井下作用力影響時(shí)，主動(dòng)鉆桿和傳動(dòng)套有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，固定的蓋盤(pán)通過(guò)制動(dòng)塊為主動(dòng)鉆桿提供反扭矩，不會(huì)帶動(dòng)整個(gè)鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)的目的；

17、2.將制動(dòng)塊裝入蓋盤(pán)時(shí)，將第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊安裝在連接環(huán)內(nèi)，第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊上的外齒與連接環(huán)內(nèi)的內(nèi)齒相嚙合，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)套與蓋盤(pán)快速連接，同時(shí)，當(dāng)定向鉆進(jìn)過(guò)程中，第一制動(dòng)半合塊和第二制動(dòng)半合塊與連接環(huán)相嚙合，為主動(dòng)鉆桿提供反扭矩，阻止鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)；

18、3.通過(guò)將其中一個(gè)限位塊向靠近第二套體中心位置移動(dòng)，連接齒條移動(dòng)帶動(dòng)連接齒輪進(jìn)行移動(dòng)，從而使連接齒圈進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)其他所有連接齒輪同步進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由于所有連接齒輪位于對(duì)應(yīng)的連接齒條同一側(cè)，使所有連接齒條同步移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所有限位塊同步向容納槽方向移動(dòng)。

技術(shù)特征：

1.一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，包括主動(dòng)鉆桿(1)、傳動(dòng)套(2)和鉆機(jī)，其特征在于：所述傳動(dòng)套(2)轉(zhuǎn)動(dòng)連接于鉆機(jī)上，所述主動(dòng)鉆桿(1)穿設(shè)于傳動(dòng)套(2)內(nèi)并與傳動(dòng)套(2)相連，所述傳動(dòng)套(2)帶動(dòng)主動(dòng)鉆桿(1)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述鉆機(jī)上固定連接有蓋盤(pán)(3)，所述主動(dòng)鉆桿(1)下端穿過(guò)蓋盤(pán)(3)，所述蓋盤(pán)(3)和傳動(dòng)套(2)之間活動(dòng)連接有用于將傳動(dòng)套(2)和蓋盤(pán)(3)固定相連的制動(dòng)塊(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，其特征在于：所述傳動(dòng)套(2)包括與鉆機(jī)連接的第一套體(21)和與制動(dòng)塊(4)連接的第二套體(22)，所述第一套體(21)橫斷面外壁為圓形，所述第二套體(22)橫斷面外壁為八邊形，所述蓋盤(pán)(3)與第一套體(21)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述蓋盤(pán)(3)靠近第二套體(22)一側(cè)設(shè)置有連接環(huán)(32)，所述連接環(huán)(32)內(nèi)壁開(kāi)設(shè)有若干內(nèi)齒，所述制動(dòng)塊(4)呈位于第二套體(22)和連接環(huán)(32)之間，所述制動(dòng)塊(4)由第一制動(dòng)半合塊(41)和第二制動(dòng)半合塊(42)組成，所述第一制動(dòng)半合塊(41)內(nèi)壁與第二套體(22)外壁相配合，所述第一制動(dòng)半合塊(41)外壁開(kāi)設(shè)有若干與內(nèi)齒相配合的外齒，所述第一制動(dòng)半合塊(41)與第二制動(dòng)半合塊(42)結(jié)構(gòu)相同，且第一制動(dòng)半合塊(41)與第二制動(dòng)半合塊(42)兩端相互抵接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，其特征在于：所述第二套體(22)上設(shè)置有對(duì)制動(dòng)塊(4)進(jìn)行限位的限位組件(5)，所述限位組件(5)包括八個(gè)限位塊(51)、八個(gè)連接齒條(52)和八個(gè)連接齒輪(53)，所述限位塊(51)、連接齒條(52)與連接齒輪(53)一一對(duì)應(yīng)，所述第二套體(22)每個(gè)側(cè)壁開(kāi)設(shè)有用于容納限位塊(51)的容納槽(221)，所述第二套體(22)內(nèi)開(kāi)設(shè)有與容納槽(221)連通供連接齒條(52)通過(guò)的通過(guò)口(222)，所述連接齒條(52)端部與限位塊(51)固定連接，所述連接齒條(52)位于通過(guò)口(222)內(nèi)，所述連接齒輪(53)位于第二套體(22)內(nèi)且與第二套體(22)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述連接齒條(52)與連接齒輪(53)相嚙合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，其特征在于：所有所述連接齒輪(53)位于對(duì)應(yīng)的連接齒條(52)同一側(cè)，所述第二套體(22)內(nèi)設(shè)置有用于將所有連接齒輪(53)進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)的連接齒圈(54)，所述連接齒圈(54)與所有連接齒輪(53)相嚙合，所述連接齒圈(54)與所有連接齒條(52)位于不同高度位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，其特征在于：所述第二套體(22)內(nèi)設(shè)置有復(fù)位齒條(6)，所述第二套體(22)內(nèi)開(kāi)設(shè)有供復(fù)位齒條(6)沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)的空腔，所述復(fù)位齒條(6)與其中一個(gè)連接齒輪(53)相嚙合，所述空腔內(nèi)設(shè)置有復(fù)位彈簧(61)，所述復(fù)位彈簧(61)一端與空腔內(nèi)壁連接，另一端與復(fù)位齒條(6)端部連接，當(dāng)復(fù)位彈簧(61)呈自然狀態(tài)時(shí)，限位塊(51)位于第二套體(22)外。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，其特征在于：所述限位塊(51)遠(yuǎn)離連接齒條(52)一端沿第一制動(dòng)半合塊(41)插入連接環(huán)(32)方向開(kāi)設(shè)有斜面。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種立軸鉆機(jī)定向鉆進(jìn)防轉(zhuǎn)裝置，其包括主動(dòng)鉆桿、傳動(dòng)套和鉆機(jī)，傳動(dòng)套轉(zhuǎn)動(dòng)連接于鉆機(jī)上，主動(dòng)鉆桿穿設(shè)于傳動(dòng)套內(nèi)并與傳動(dòng)套相連，傳動(dòng)套帶動(dòng)主動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆機(jī)上固定連接有蓋盤(pán)，主動(dòng)鉆桿下端穿過(guò)蓋盤(pán)，蓋盤(pán)和傳動(dòng)套之間活動(dòng)連接有用于將傳動(dòng)套和蓋盤(pán)固定相連的制動(dòng)塊。傳動(dòng)套為主動(dòng)鉆桿提供扭矩和轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)套將動(dòng)力傳遞給主動(dòng)鉆桿，使主動(dòng)鉆桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)定向鉆進(jìn)時(shí)，將制動(dòng)塊安裝在蓋盤(pán)和傳動(dòng)套之間，通過(guò)制動(dòng)塊將蓋盤(pán)與傳動(dòng)套進(jìn)行連接，蓋盤(pán)與鉆機(jī)固定連接，當(dāng)井內(nèi)動(dòng)力鉆具受到井下作用力影響時(shí)，主動(dòng)鉆桿和傳動(dòng)套有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，固定的蓋盤(pán)通過(guò)制動(dòng)塊為主動(dòng)鉆桿提供反扭矩，不會(huì)帶動(dòng)整個(gè)鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：黃建強(qiáng),張?jiān)讫?宋濱彬,黃寶勝,王雪玉,馮超臣,伍曉龍,張恒春,杜垚森,許景超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第七地質(zhì)大隊(duì)（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29