一种立轴钻机定向钻进防转装置的制作方法

本申请涉及立轴钻机的，尤其是涉及一种立轴钻机定向钻进防转装置。

背景技术：

1、在地质岩心钻探中，有时为了精准获取目的层的岩心，以便于评估矿层的分布和储量，对地质岩心钻探技术提出了更高的要求，即需要控制钻孔的顶角和方位角使其终孔位置进入靶区，实现最终的钻探目的，也即定向钻探技术。

2、定向钻探技术通常采用井下动力钻具驱动钻头钻进，而需要钻柱保持静止不动，由于立轴钻机独特的结构形式，在定向钻进时，随着钻孔孔深增加，钻杆会受到井下作用力影响，钻柱无法保持静止状态，会随着井下动力钻具转动，无法实现钻孔轨迹的控制。通用的做法是以焊接的方式使立轴钻机的传动套和钻柱保持静止。定向钻进结束后，需要以气割等方式将焊接点破坏，这种方式效率低下，容易对钻机造成损坏。

技术实现思路

1、为了在定向钻进中，使钻柱保持静止的同时，避免对钻机造成损坏，实现定向钻进的目的，本申请提供一种立轴钻机定向钻进防转装置。

2、本申请提供一种立轴钻机定向钻进防转装置，采用如下的技术方案：

3、一种立轴钻机定向钻进防转装置，包括主动钻杆、传动套和钻机，所述传动套转动连接于钻机上，所述主动钻杆穿设于传动套内并与传动套相连，所述传动套带动主动钻杆转动，所述钻机上固定连接有盖盘，所述主动钻杆下端穿过盖盘，所述盖盘和传动套之间活动连接有用于将传动套和盖盘固定相连的制动块。

4、通过采用上述技术方案，将传动套与钻机的动力源连接，传动套为主动钻杆提供扭矩和转速，传动套将动力传递给主动钻杆，使主动钻杆进行转动；当需要定向钻进时，将制动块安装在盖盘和传动套之间，通过制动块将盖盘与传动套进行连接，盖盘与钻机固定连接，当井内动力钻具受到井下作用力影响时，主动钻杆和传动套有转动的趋势，固定的盖盘通过制动块为主动钻杆提供反扭矩，不会带动整个钻具转动，从而实现定向钻进的目的。

5、可选的，所述传动套包括与钻机连接的第一套体和与制动块连接的第二套体，所述第一套体横断面外壁为圆形，所述第二套体横断面外壁为八边形，所述盖盘与第一套体转动连接，所述盖盘靠近第二套体一侧设置有连接环，所述连接环内壁开设有若干内齿，所述制动块呈位于第二套体和连接环之间，所述制动块由第一制动半合块和第二制动半合块组成，所述第一制动半合块内壁与第二套体外壁相配合，所述第一制动半合块外壁开设有若干与内齿相配合的外齿，所述第一制动半合块与第二制动半合块结构相同，且第一制动半合块与第二制动半合块两端相互抵接。

6、通过采用上述技术方案，将制动块装入盖盘时，将第一制动半合块和第二制动半合块安装在连接环内，第一制动半合块和第二制动半合块上的外齿与连接环内的内齿相啮合，实现传动套与盖盘快速连接，同时，当定向钻进过程中，第一制动半合块和第二制动半合块与连接环相啮合，为主动钻杆提供反扭矩，阻止钻具转动，实现定向钻进。

7、可选的，所述第二套体上设置有对制动块进行限位的限位组件，所述限位组件包括八个限位块、八个连接齿条和八个连接齿轮，所述限位块、连接齿条与连接齿轮一一对应，所述第二套体每个侧壁开设有用于容纳限位块的容纳槽，所述第二套体内开设有与容纳槽连通供连接齿条通过的通过口，所述连接齿条端部与限位块固定连接，所述连接齿条位于通过口内，所述连接齿轮位于第二套体内且与第二套体转动连接，所述连接齿条与连接齿轮相啮合。

8、通过采用上述技术方案，限位块与制动块抵接，制动块位于限位块和盖盘中间，提高制动块的稳定性，通过转动连接齿轮，通过连接齿条调整限位块的位置，将限位块移动至容纳槽内，从而将制动块进行安装或者拆卸。

9、可选的，所有所述连接齿轮位于对应的连接齿条同一侧，所述第二套体内设置有用于将所有连接齿轮进行同步转动的连接齿圈，所述连接齿圈与所有连接齿轮相啮合，所述连接齿圈与所有连接齿条位于不同高度位置。

10、通过采用上述技术方案，通过将其中一个限位块向靠近第二套体中心位置移动，连接齿条移动带动连接齿轮进行移动，从而使连接齿圈进行转动，带动其他所有连接齿轮同步进行转动，由于所有连接齿轮位于对应的连接齿条同一侧，使所有连接齿条同步移动，实现所有限位块同步向容纳槽方向移动。

11、可选的，所述第二套体内设置有复位齿条，所述第二套体内开设有供复位齿条沿长度方向移动的空腔，所述复位齿条与其中一个连接齿轮相啮合，所述空腔内设置有复位弹簧，所述复位弹簧一端与空腔内壁连接，另一端与复位齿条端部连接，当复位弹簧呈自然状态时，限位块位于第二套体外。

12、通过采用上述技术方案，当限位块向容纳槽移动时，连接齿轮带动复位齿条进行移动，对复位弹簧进行压缩，复位弹簧受力进行压缩，当松开限位块时，压缩的复位弹簧释放弹力，推动复位齿条进行移动，使与复位齿条连接的连接齿轮反向转动，通过连接齿圈带动所有连接齿轮进行转动，从而使所有连接齿条以及限位块向远离限位槽方向移动，使限位块位于第二套体外，对制动块位置进行限位。

13、可选的，所述限位块远离连接齿条一端沿第一制动半合块插入连接环方向开设有斜面。

14、通过采用上述技术方案，通过斜面，当制动块中第一制动半合块和第二制动半合块向连接环移动过程中，斜面与制动块的内壁抵接，对限位块施加朝向容纳槽方向的力，使限位块向容纳槽方向移动。

15、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

16、1.将传动套与钻机的动力源连接，传动套为主动钻杆提供扭矩和转速，传动套将动力传递给主动钻杆，使主动钻杆进行转动；当需要定向钻进时，将制动块安装在盖盘和传动套之间，通过制动块将盖盘与传动套进行连接，盖盘与钻机固定连接，当井内动力钻具受到井下作用力影响时，主动钻杆和传动套有转动的趋势，固定的盖盘通过制动块为主动钻杆提供反扭矩，不会带动整个钻具转动，从而实现定向钻进的目的；

17、2.将制动块装入盖盘时，将第一制动半合块和第二制动半合块安装在连接环内，第一制动半合块和第二制动半合块上的外齿与连接环内的内齿相啮合，实现传动套与盖盘快速连接，同时，当定向钻进过程中，第一制动半合块和第二制动半合块与连接环相啮合，为主动钻杆提供反扭矩，阻止钻具转动，实现定向钻进；

18、3.通过将其中一个限位块向靠近第二套体中心位置移动，连接齿条移动带动连接齿轮进行移动，从而使连接齿圈进行转动，带动其他所有连接齿轮同步进行转动，由于所有连接齿轮位于对应的连接齿条同一侧，使所有连接齿条同步移动，实现所有限位块同步向容纳槽方向移动。

技术特征：

1.一种立轴钻机定向钻进防转装置，包括主动钻杆(1)、传动套(2)和钻机，其特征在于：所述传动套(2)转动连接于钻机上，所述主动钻杆(1)穿设于传动套(2)内并与传动套(2)相连，所述传动套(2)带动主动钻杆(1)转动，所述钻机上固定连接有盖盘(3)，所述主动钻杆(1)下端穿过盖盘(3)，所述盖盘(3)和传动套(2)之间活动连接有用于将传动套(2)和盖盘(3)固定相连的制动块(4)。

2.根据权利要求1所述的一种立轴钻机定向钻进防转装置，其特征在于：所述传动套(2)包括与钻机连接的第一套体(21)和与制动块(4)连接的第二套体(22)，所述第一套体(21)横断面外壁为圆形，所述第二套体(22)横断面外壁为八边形，所述盖盘(3)与第一套体(21)转动连接，所述盖盘(3)靠近第二套体(22)一侧设置有连接环(32)，所述连接环(32)内壁开设有若干内齿，所述制动块(4)呈位于第二套体(22)和连接环(32)之间，所述制动块(4)由第一制动半合块(41)和第二制动半合块(42)组成，所述第一制动半合块(41)内壁与第二套体(22)外壁相配合，所述第一制动半合块(41)外壁开设有若干与内齿相配合的外齿，所述第一制动半合块(41)与第二制动半合块(42)结构相同，且第一制动半合块(41)与第二制动半合块(42)两端相互抵接。

3.根据权利要求2所述的一种立轴钻机定向钻进防转装置，其特征在于：所述第二套体(22)上设置有对制动块(4)进行限位的限位组件(5)，所述限位组件(5)包括八个限位块(51)、八个连接齿条(52)和八个连接齿轮(53)，所述限位块(51)、连接齿条(52)与连接齿轮(53)一一对应，所述第二套体(22)每个侧壁开设有用于容纳限位块(51)的容纳槽(221)，所述第二套体(22)内开设有与容纳槽(221)连通供连接齿条(52)通过的通过口(222)，所述连接齿条(52)端部与限位块(51)固定连接，所述连接齿条(52)位于通过口(222)内，所述连接齿轮(53)位于第二套体(22)内且与第二套体(22)转动连接，所述连接齿条(52)与连接齿轮(53)相啮合。

4.根据权利要求3所述的一种立轴钻机定向钻进防转装置，其特征在于：所有所述连接齿轮(53)位于对应的连接齿条(52)同一侧，所述第二套体(22)内设置有用于将所有连接齿轮(53)进行同步转动的连接齿圈(54)，所述连接齿圈(54)与所有连接齿轮(53)相啮合，所述连接齿圈(54)与所有连接齿条(52)位于不同高度位置。

5.根据权利要求3所述的一种立轴钻机定向钻进防转装置，其特征在于：所述第二套体(22)内设置有复位齿条(6)，所述第二套体(22)内开设有供复位齿条(6)沿长度方向移动的空腔，所述复位齿条(6)与其中一个连接齿轮(53)相啮合，所述空腔内设置有复位弹簧(61)，所述复位弹簧(61)一端与空腔内壁连接，另一端与复位齿条(6)端部连接，当复位弹簧(61)呈自然状态时，限位块(51)位于第二套体(22)外。

6.根据权利要求3所述的一种立轴钻机定向钻进防转装置，其特征在于：所述限位块(51)远离连接齿条(52)一端沿第一制动半合块(41)插入连接环(32)方向开设有斜面。

技术总结本申请涉及一种立轴钻机定向钻进防转装置，其包括主动钻杆、传动套和钻机，传动套转动连接于钻机上，主动钻杆穿设于传动套内并与传动套相连，传动套带动主动钻杆转动，钻机上固定连接有盖盘，主动钻杆下端穿过盖盘，盖盘和传动套之间活动连接有用于将传动套和盖盘固定相连的制动块。传动套为主动钻杆提供扭矩和转速，传动套将动力传递给主动钻杆，使主动钻杆进行转动；当定向钻进时，将制动块安装在盖盘和传动套之间，通过制动块将盖盘与传动套进行连接，盖盘与钻机固定连接，当井内动力钻具受到井下作用力影响时，主动钻杆和传动套有转动的趋势，固定的盖盘通过制动块为主动钻杆提供反扭矩，不会带动整个钻具转动，从而实现定向钻进的目的。技术研发人员：黄建强,张云龙,宋滨彬,黄宝胜,王雪玉,冯超臣,伍晓龙,张恒春,杜垚森,许景超受保护的技术使用者：山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队（山东省第七地质矿产勘查院）技术研发日：技术公布日：2024/9/29