专利名称：一种具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土层或者岩石的钻头技术领域，涉及一种具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具。
背景技术：
传统的水平定向钻施工是采用钻杆直接带动扩孔器进行扩孔作业，但该方法因扩孔距离太长(达2000m以上)、扩孔孔径过大(Φ ^ 1600mm)、钻杆摆动严重、动力损失大，导致水平定向钻机的功率和扭矩不能完全有效地传递给扩孔器用于扩孔。因此研制了水平定向钻动力扩孔钻具直接连接并带动扩孔器进行扩孔作业。采用动力扩孔钻具扩孔作业时， 会发生因扩孔器憋钻、卡钻或岩性突变导致动力扩孔钻具过载、泥浆压力迅速上升，破坏动力扩孔钻具的定子橡胶和转子，加剧了动力扩孔钻具的磨损、降低了其使用寿命，增加了孔内事故的发生几率。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具，解决了水平定向钻动力扩孔钻具在扩孔作业时，动力扩孔钻具磨损严重、使用寿命减低、憋钻和卡钻等技术难题。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具，包括一万向轴总成、一传动轴总成、一转子、一定子、一定子壳体、一螺杆、一中空连接杆、一弹性装置、一活塞和两导流槽；其中，所述万向轴总成与所述传动轴总成连接，所述转子嵌入所述定子壳体，所述螺杆与所述中空连接杆连接，所述弹性装置和所述活塞安装在所述中空连接杆内，所述弹性装置的一端与所述螺杆的一端固定连接，所述弹性装置的另一端嵌入所述活塞一端，所述两导流槽分别安装在所述中空连接杆的上下两侧，所述螺杆、所述中空连接杆和所述两导流槽均固定在所述定子壳体内，所述定子固定于所述定子壳体内，所述定子与所述传动轴总成连接。进一步地，所述螺杆为可调节螺杆。进一步地，所述可调节螺杆为中空结构的外螺纹螺栓。进一步地，所述活塞的另一端端部有一圆形凹槽，所述弹性装置的另一端嵌入所述活塞的圆形凹槽内。进一步地，所述水平定向钻动力扩孔钻具还包括一螺帽，所述螺帽的一端固定在所述中空连接杆的端部。进一步地，所述水平定向钻动力扩孔钻具还包括一过渡接头，所述螺帽的另一端卡在所述过渡接头内。进一步地，所述螺杆的外部有刻度尺。本实用新型提供的具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具，利用杆件中空分流泄压、弹簧复位和流体压力平衡的原理，在泥浆压力增大时打开中间泥浆通道，正常作业时关闭中间泥浆通道，提高了动力扩孔钻具的使用寿命和抗过载能力，使水平定向钻动力扩孔钻具更好的满足水平定向钻扩孔和解卡的工程需要。
图I为本实用新型实施例提供的具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具剖面图；I、可调节螺杆，2、中空连接杆，3、弹簧，4、活塞，5、螺帽，6、过渡接头，7、腔体，8、流道，9、导流槽，10、定子壳体，11、刻度尺，12、转子，13、定子，14、万向轴总成，15、传动轴总成。
具体实施方式
本实施例是适用泥岩、砂岩和强风化岩的岩石地层水平定向钻穿越。岩石最大硬度60MPa，有裂隙。穿越长度2325m，入土角14°，出土角16°，本次扩孔尺寸38英寸。参见图1，本实用新型实施例提供的具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具，该水平定向钻动力扩孔钻具包括一万向轴总成14、一传动轴总成15、一转子12、一定子13、一定子壳体10、一螺杆、一中空连接杆2、一弹簧3、一活塞4和两导流槽9 ;万向轴总成14与传动轴总成15通过螺纹连接，在本实施例中，螺杆为可调节螺杆I。可调节螺杆I为中空结构的外螺纹螺栓，可调节螺杆I与中空连接杆2螺纹连接在一起。其中，转子12嵌入定子壳体10，弹簧3和活塞4安装在中空连接杆2内，弹簧3的一端与螺杆的一端固定连接，弹簧3的另一端嵌入活塞4 一端，在弹簧3的弹力作用下，活塞4封堵中空连杆2的流道8。两导流槽9分别安装在中空连接杆2的上下两侧。螺杆、中空连接杆2和两导流槽9均固定在定子壳体10内，定子13固定在定子壳体10内，定子13与传动轴总成15连接。当扩孔钻具腔体7的泥浆压力Pl大于设定压力后，弹簧3收缩，活塞4向左移动。则泥浆通过中空连接杆腔体7进入旁通导流槽9，再进入中空连接杆腔体7、通过压力可调节螺杆I腔体进入转子12的腔体，即打开了泥浆通道，同时完成泄压功能。泄压后，泥浆压力下降，则弹簧3伸长，活塞4向右移动，实现自动复位。其中，活塞4的另一端端部有一圆形凹槽，弹簧3的另一端嵌入活塞4的圆形凹槽内。其中，水平定向钻动力扩孔钻具还包括一螺帽5，螺帽5的一端固定在中空连接杆2的端部，具有防掉功能。其中，水平定向钻动力扩孔钻具还包括一过渡接头6，螺帽5的另一端卡在过渡接头6内，当憋钻、卡钻用钻杆拉动动力扩孔钻具解卡时，防止转子12从定子壳体10中脱出。其中，螺杆的外部有刻度尺，刻度范围为3 7MPa。转动压力可调节螺杆1，将某一刻度对准中空连接杆2的左端面，可以改变在中空连接杆2的插入长度，即改变了调节弹簧3的压缩长度，进而达到压力设定的目的。具体工作方法如下[0023]进入施工现场后，将水平定向钻机、钻杆、扶正器、带本泄压装置的动力扩孔钻具和扩孔器连接在一起，扩孔器后面继续连接钻杆。启动泥浆泵，泥浆经钻杆和泥浆通道使动力扩孔钻具旋转，带动扩孔器完成扩孔作业，所需钻杆拉力和进给速度由钻机提供。动力扩孔钻具正常作业时，泥浆通过扩孔钻具腔体7进入定子壳体10和转子12之间的螺旋密封腔，形成泥浆通道，驱动转子12带动扩孔器转动，进行扩孔作业。扩孔至砂岩和强风化岩的交界处，发现泥浆压力迅速上升。经判断确定为岩性变化，发生憋钻情况。此时，钻杆中泥浆压力超过泄压装置的设定压力时。弹簧3收缩，活塞4向左移动，则泥浆通过中空连接杆腔体7进入旁通导流槽9再进入中空连接杆腔体7、通过压力可调节螺杆I腔体进入转子12的腔体，即打开了泥浆通道，同时完成泄压功能。当需要回拉扩孔器和动力螺杆钻具进行解卡时，因定子壳体10和转子12被扩孔器所阻，无法转到，导致泥浆通道被切断。泥浆压力升高，大于泄压装置设定压力后，弹簧3收缩，活塞4向左移动，则泥浆通过中空连接杆腔体7进入旁通导流槽9再进入中空连接杆腔体7、通过压力调节螺杆I腔体进入转子12的腔体，打开了泥浆通道。泥浆经过该通路直接进入扩孔器并由扩孔器水眼排出，用于循环泥浆、冲洗岩屑，进行解卡作业。当扩孔器推出被卡段后，动力扩孔钻具定子壳体10和转子12即能发生相对运动，泥浆通道自动打开。泥浆压力Pl下降，弹簧3伸长带动活塞4关闭泥浆通道，则泥浆通过泥浆通道，可继续完成扩孔作业或继续退扩孔器和动力螺杆钻具，使之退出孔洞，同时循环泥浆进行洗孔作业。以上这些泥浆压力的变换均通过地面压力表显示出来。从现场使用来看，在工作过程中能够根据设定压力和工作需要完成泄压和改变泥浆通道的作用。运转灵活，未发生卡死等失效现象。在处理憋钻、卡钻事故过程中能够发挥预定的作用，达到了设计效果。最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，包括一万向轴总成、一传动轴总成、一转子、一定子、一定子壳体、一螺杆、一中空连接杆、一弹性装置、一活塞和两导流槽；其中，所述万向轴总成与所述传动轴总成连接，所述转子嵌入所述定子壳体，所述螺杆与所述中空连接杆连接，所述弹性装置和所述活塞安装在所述中空连接杆内，所述弹性装置的一端与所述螺杆的一端固定连接，所述弹性装置的另一端嵌入所述活塞一端，所述两导流槽分别安装在所述中空连接杆的上下两侧，所述螺杆、所述中空连接杆和所述两导流槽均固定在所述定子壳体内，所述定子固定于所述定子壳体内，所述定子与所述传动轴总成连接。
2.根据权利要求I所述的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，所述螺杆为可调节螺杆。
3.根据权利要求2所述的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，所述可调节螺杆为中空结构的外螺纹螺栓。
4.根据权利要求1-3任一所述的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，所述活塞的另一端端部有一圆形凹槽，所述弹性装置的另一端嵌入所述活塞的圆形凹槽内。
5.根据权利要求I所述的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，所述水平定向钻动力扩孔钻具还包括一螺帽，所述螺帽的一端固定在所述中空连接杆的端部。
6.根据权利要求5所述的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，所述水平定向钻动力扩孔钻具还包括一过渡接头，所述螺帽的另一端卡在所述过渡接头内。
7.根据权利要求I所述的水平定向钻动力扩孔钻具，其特征在于，所述螺杆的外部有刻度尺。
专利摘要本实用新型公开了一种具有自动复位泄压装置的水平定向钻动力扩孔钻具，属于土层或者岩石的钻头技术领域，该水平定向钻动力扩孔钻具包括一万向轴总成、一传动轴总成、一转子、一定子壳体、一螺杆、一中空连接杆、一弹性装置、一活塞和两导流槽，转子嵌入定子壳体，螺杆与中空连接杆连接，弹性装置和活塞安装在中空连接杆内，弹性装置的一端与螺杆的一端固定连接，弹性装置的另一端嵌入活塞一端，两导流槽分别安装在中空连接杆的上下两侧，螺杆、中空连接杆和两导流槽均固定在定子壳体内。本实用新型提高了动力扩孔钻具的使用寿命和抗过载能力，使水平定向钻动力扩孔钻具更好的满足水平定向钻扩孔和解卡的工程需要。
文档编号E21B10/26GK202788622SQ20122033337
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者焦如义, 李彦民, 张宝强, 魏秦文, 刘艳利, 李贵华, 王玮 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局