一种具有防脱功能的定向钻探装置的制作方法

本发明涉及钻探装置，具体是一种具有防脱功能的定向钻探装置。

背景技术：

1、定向钻探装置是现代钻井技术中用于精准定位和高效钻探的先进设备，该装置具备卓越的防脱功能，它采用了高级的导向系统，能实时监控并调节钻头的方向，确保钻探路径符合预定轨迹，总的来说，具有防脱功能的定向钻探装置对于提高资源开发效率和保障作业安全具有至关重要的作用。

2、目前现有的定向钻探装置在钻井过程中，由于地质条件复杂多变或与岩石接触，钻杆可能会产生多余的震动及轴向力，这些额外的力量不仅增加了钻探的风险，还可能导致钻杆与钻探装置之间脱落，影响钻井效率和安全性。

3、此外，除了震动和脱落的风险外，还存在以下技术问题：

4、（1）钻探装置用钻杆钻入土壤中后，土壤顺着钻杆向上排出，土壤容易堆积在钻探装置上，不利于后续土壤的清除；

5、（2）钻杆向地下钻探越深，钻探装置整体更容易产生振动，不利于钻探装置的持续工作。

6、基于此，本方案提出一种具有防脱功能的定向钻探装置，用于同时解决上述的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有防脱功能的定向钻探装置，解决了如何减缓乃至降低钻杆工作时的震动效应，同时还实现了对钻杆上泥土高效快捷清理的作用效果，实现了多功能的技术效果。

2、一种具有防脱功能的定向钻探装置，包括钻探支架，所述钻探支架的上端部滑动连接有升降板，且升降板外壁设有用于导向的升降轨，所述钻探支架外壁顶部通过升降轨与升降板内部中心滑动连接，所述升降板与升降动力机构连接，所述升降动力机构连接在所述钻探支架上；

3、所述升降板上设置有电机一，所述电机一与竖直穿过所述升降板的钻杆连接，所述钻探支架的下端部两侧分别滑动连接有限位器，所述限位器与所述钻杆的外侧可分离式接触，所述限位器内壁与伸缩气缸的外壁滑动连接，所述伸缩气缸设置在所述钻探支架外壁两侧，所述伸缩气缸位于限位器内部中心。

4、所述升降驱动机构包括设置在所述钻探支架上的电机二，且钻探支架的上下两端分别转动连接有丝杆，所述丝杆的顶端与所述电机二连接，且侧部穿过所述升降板。

5、所述限位器内部靠近钻杆一侧转动连接有多个限位盘；

6、所述限位器外壁两侧与钻探支架内壁一侧贯穿连接，且限位器外壁两侧与钻探支架内部一侧滑动连接，所述限位器外壁两侧分别开设有斜型槽；

7、所述伸缩气缸伸缩端外壁固定连接有限位柱，且限位柱滑动设置在所述斜型槽的内部。

8、所述钻杆上设置有预钻探结构；所述预钻探结构包括设置在所述钻杆底端的开口槽、同轴穿过所述钻杆中心的导向柱、同轴固定在所述导向柱底端的底钻杆、套设在所述导向柱下端部的弹簧一、固定在所述底钻杆上端部外侧的限位块、固定在所述底钻杆下端部的底螺旋片，所述弹簧一和所述底钻杆均设置在所述开口槽内；

9、所述开口槽的内侧面设置有嵌入槽，所述限位块上下滑动设置在所述嵌入槽中。

10、所述限位器为分体式结构，且包括靠近所述钻杆设置的接触块、与所述限位柱连接的两个驱动块，所述伸缩气缸设置在两个所述驱动块之间，多个所述限位盘设置在所述接触块上；

11、所述接触块的内侧通过缓冲结构与两个所述驱动块连接，所述接触块的顶端通过限位结构与两个所述驱动块连接。

12、所述缓冲结构包括一端垂直固定连接在所述接触块内侧面上的横柱、套设在所述横柱外侧的弹簧二、与所述弹簧二外端活动接触的电磁铁，所述驱动块的外侧面设置有盲孔，所述电磁铁固定在所述盲孔的内端部，所述弹簧二的长度大于所述横柱的长度。

13、所述限位结构包括固定在所述驱动块顶端两侧的固定块一和固定块二、垂直连接在所述固定块一和所述固定块二之间的导柱、固定在所述接触块顶端外侧的固定块三、一端与所述固定块三连接的滑动板，所述滑动板的另一端滑动连接在所述导柱上。

14、所述限位盘中心竖直穿设有转轴一或者转轴二、一端与所述转轴一或者所述转轴二顶端连接的软轴，所述软轴的另一端与导向柱的顶端连接。

15、所述转轴一通过传动带一与中间轴连接，所述中间轴通过传动带二与转轴二连接，所述中间轴竖直传动连接在所述接触块上。

16、本发明的积极效果在于如下几点：

17、（1）当装置在地质环境复杂区域工作时，同时驱动钻探支架外壁两侧的伸缩气缸，由于限位器与钻探支架底部两侧滑动连接，当伸缩气缸驱动伸缩端，使伸缩端带动其外壁两侧的限位柱向钻探支架底部推动时，限位柱通过与斜型槽内壁抵触，将限位器及其内部一侧的限位盘向钻杆外壁推动，且最终使限位盘外壁与钻杆外壁相互抵触，即可对钻杆进行活动限位，从而通过限位盘及伸缩气缸的相互配合，实现对钻杆的径向和轴向约束，防止钻杆在复杂地质环境中由于不均匀受力或突发冲击而产生位移或脱落；

18、这种活动限位有效增加装置在钻探作业中的适应性和可靠性，能够在遇到不稳定地层或异常振动时，通过调整限位柱的位置来适应钻杆的运动，确保钻探过程的连续性和安全性；

19、（2）本方案中设计预钻探结构，具有如下的几点技术效果：

20、一是利用底钻杆先于钻杆，与地面或者岩石接触，通过钻杆带动底钻杆的转动，实现钻探土地应力的释放，当钻杆的底端与地面接触时，更加方便钻探，钻探过程更加容易进行；

21、二是通过二次钻探，减少震动，一次钻探时，底钻杆的尺寸较小，震动较小，二次钻探时，土地或者岩石已经稀松，钻探过程更加容易进行，震动更小；

22、三是钻杆的转动带动导向柱的转动，从而通过软轴带动了限位盘的转动，实现泥土的清理；

23、（3）将限位器设计成分体式结构，并且在软轴的带动下，使得限位盘转动，实现了如下的几点技术效果：

24、一是当电磁铁吸合横柱时，接触块可以用于对钻杆外侧的限位，避免大幅度的震动；

25、二是当电磁铁不吸合横柱时，在弹簧二的作用下，接触块复位，此时可以用于对钻杆上泥土的清理，由于钻杆上具有螺旋片，此时限位盘与螺旋片接触的过程中，由于螺旋片特殊的结构，使得限位盘和接触块会不断的进行左右伸缩，同时叠加限位盘的转动，使得钻杆上的泥土被快速的清理掉。

技术特征：

1.一种具有防脱功能的定向钻探装置，包括钻探支架（1），其特征在于，所述钻探支架（1）的上端部滑动连接有升降板（2），且升降板（2）外壁设有用于导向的升降轨（201），所述钻探支架（1）外壁顶部通过升降轨（201）与升降板（2）内部中心滑动连接，所述升降板（2）与升降动力机构连接，所述升降动力机构连接在所述钻探支架（1）上；

2.根据权利要求1所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述升降驱动机构包括设置在所述钻探支架（1）上的电机二（204），且钻探支架（1）的上下两端分别转动连接有丝杆（205），所述丝杆（205）的顶端与所述电机二（204）连接，且侧部穿过所述升降板（2）。

3.根据权利要求1所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述限位器（3）内部靠近钻杆（203）一侧转动连接有多个限位盘（302）（302）；

4.根据权利要求1所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述钻杆（203）上设置有预钻探结构；所述预钻探结构包括设置在所述钻杆（203）底端的开口槽、同轴穿过所述钻杆（203）中心的导向柱（5）、同轴固定在所述导向柱（5）底端的底钻杆（4）、套设在所述导向柱（5）下端部的弹簧一（51）、固定在所述底钻杆（4）上端部外侧的限位块（41）、固定在所述底钻杆（4）下端部的底螺旋片，所述弹簧一（51）和所述底钻杆（4）均设置在所述开口槽内；

5.根据权利要求3所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述限位器（3）为分体式结构，且包括靠近所述钻杆（203）设置的接触块（31）、与所述限位柱（304）连接的两个驱动块（32），所述伸缩气缸（301）设置在两个所述驱动块（32）之间，多个所述限位盘（302）设置在所述接触块（31）上；

6.根据权利要求5所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述缓冲结构包括一端垂直固定连接在所述接触块（31）内侧面上的横柱（8）、套设在所述横柱（8）外侧的弹簧二（9）、与所述弹簧二（9）外端活动接触的电磁铁（10），所述驱动块（32）的外侧面设置有盲孔，所述电磁铁（10）固定在所述盲孔的内端部，所述弹簧二（9）的长度大于所述横柱（8）的长度。

7.根据权利要求5所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述限位结构包括固定在所述驱动块（32）顶端两侧的固定块一（6）和固定块二（63）、垂直连接在所述固定块一（6）和所述固定块二（63）之间的导柱（61）、固定在所述接触块（31）顶端外侧的固定块三（64）、一端与所述固定块三（64）连接的滑动板（62），所述滑动板（62）的另一端滑动连接在所述导柱（61）上。

8.根据权利要求5所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述限位盘（302）中心竖直穿设有转轴一（7）或者转轴二（74）、一端与所述转轴一（7）或者所述转轴二（74）顶端连接的软轴，所述软轴的另一端与导向柱（5）的顶端连接。

9.根据权利要求8所述的一种具有防脱功能的定向钻探装置，其特征在于，所述转轴一（7）通过传动带一（71）与中间轴（72）连接，所述中间轴（72）通过传动带二（73）与转轴二（74）连接，所述中间轴（72）竖直传动连接在所述接触块（31）上。

技术总结本发明公开了一种具有防脱功能的定向钻探装置，涉及钻探装置技术领域，包括钻探支架，钻探支架顶部滑动连接有升降板，且升降板外壁两侧均设有多个升降轨，升降轨位于升降板内部两侧，升降轨外壁顶部与升降板内部一侧贯穿连接，且升降板内部一侧与升降轨外壁顶部滑动连接，本发明通过限位盘及伸缩气缸的相互配合，实现对钻杆的径向和轴向约束，防止钻杆在复杂地质环境中由于不均匀受力或突发冲击而产生位移或脱落，这种活动限位有效增加装置在钻探作业中的适应性和可靠性，能够在遇到不稳定地层或异常振动时，通过调整限位柱的位置来适应钻杆的运动，确保钻探过程的连续性和安全性。技术研发人员：陈飞,李俊,张友林,张志刚,逄程,彭立强,王洪祯,丁庆忠,裴建鑫,时晓受保护的技术使用者：山东省水工环地质工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21