一种辅助管棚钻进的伸缩式纠偏钻头的制作方法

本发明属于岩土工程技术领域，尤其是涉及一种辅助管棚钻进的伸缩式纠偏钻头。

背景技术：

现有技术条件下，管棚跟进的扩孔钻头，一般使用螺旋式钻头，或者高压射水式导向钻头；螺旋式钻头结构简单，操作方便，但是无法实现导向功能，一旦出现偏心则纠偏较为麻烦；高压射水式导向钻头可以进行很好的导向，但是造价高昂，不便于普及。

中国专利cn201410788186.1公开了一种刀翼可伸缩的新型pdc钻头。主要是为了解决现有的钻头不能灵活适应各种地层的问题，主要由胎体、水力通道、喷嘴、固定刀翼、活动刀翼、卡簧、t形卡块、t形卡槽、限位防脱块组成。固定刀翼固定在胎体上与之连成一体；活动刀翼通过t形卡块限定在胎体上的t形卡槽内，卡槽下部有限位防脱块、上部有卡簧。在不同钻进方式下，钻头承受钻压不同,活动刀翼可根据钻压大小自动伸缩。不过，该专利侧重于利用可伸缩的刀翼来适应不同地层下的钻进，确保效率，本专利重点实现的纠偏功能，该专利无法完成。

中国专利cn201320112507.7公开了一种长管棚钻头结构。为了提高施工人员在硬塑土层施工时的施工效率，钻头主体的内腔内设有纠偏碳棒，钻头主体前端设有溢水孔，钻头主体上还设有钻进导向板，钻进导向板通过钢板焊接，钢板端面为锯齿形状。不过该专利采用的锯齿式钻头主体形式，与本专利中螺旋式钻头主体相比，锯齿式的造斜性能要差一些，且该专利中所述锯齿式钻头主体与本专利所采用螺旋式钻头主体相比，无疑螺旋式钻头的普适性更强一些，有利于本纠偏钻头的普及和改进。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大大降低长管棚加工误差的辅助管棚钻进的伸缩式纠偏钻头。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种辅助管棚钻进的伸缩式纠偏钻头，包括：

螺旋式钻头主体，

设置在螺旋式钻头主体上设置的主体叶片之间的伸缩式叶片，

通过旋转接头与螺旋式钻头主体连接的纠偏检测报警装置，

设置在螺旋式钻头主体最前端的钻尖。

所述的螺旋式钻头主体为锥螺结构的钻头，根据地层和钻头甩土性能可分别加装各种螺距(升角)的单头单螺、双头单螺、双头双螺形式的伸缩式纠偏钻头。

单头单螺钻头布齿相对较少，一般钻进胶结较松的卵砾石层，特别是卵砾石较多较大的地层和风化岩层。螺旋钻头往往起破碎或搅松孔底风化层或胶结砾石层的作用。双头双螺钻头是双锥片布齿，布齿数量是单头单螺钻头的1.5～2倍，一般适合钻进风化岩层和卵砾石较小的砾石层。钻进时是双钻齿同时切削，钻进平稳且效率较高。

所述的主体叶片为五到七片，呈中心对称布置的叶片，在主体叶片之间预留位置布置伸缩式叶片。

所述的伸缩式叶片布置在主体叶片之间的沟槽内。

所述的伸缩式叶片伸出长度可根据纠偏检测报警装置返回的数据进行控制。

所述的纠偏操控装置包裹在钻头后的钻管中，内设微型齿轮组，根据手持检测设备返回的位移数据，在计算机的指引下操纵伸缩式叶片伸出指定刻度的长度，达到纠偏效果。

所述的螺旋式钻头主体可卸下反装进行回拖扩孔。

所述的钻尖可拆卸式连接在螺旋式钻头主体最前端，从而方便在磨损后拆下替换。

所述的螺旋式钻头主体、主体叶片及伸缩式叶片均由高速钢材料制成。

与现有技术相比，本发明结构简单，性能良好，相比高压射水式钻头造价更便宜，且可以根据不同地层采用相应的型号。可以通过伸缩式叶片对掘进过程进行实时纠偏，并将实现长管棚智能化导向，实现将长管棚偏差小于0.1％l的水平。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的分解结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明的伸缩式叶片未伸出时结构示意图；

图5为本发明的纠偏过程中叶片完全伸出结构示意图。

图中，1-螺旋式钻头主体，2-伸缩式叶片，3-旋转接头，4-纠偏操控装置，5-主体叶片，6-钻尖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种辅助管棚钻进的伸缩式纠偏钻头，其结构如图1-3所示，包括螺旋式钻头主体1，设置在螺旋式钻头主体1上设置的主体叶片5之间的伸缩式叶片2，通过旋转接头3与螺旋式钻头主体1连接的纠偏检测报警装置4以及设置在螺旋式钻头主体1最前端的钻尖6。

螺旋式钻头主体1的上钻尖6直径1cm，锥底直径10cm，与纠偏检测报警装置相同；钻头，纠偏装置设置不同尺寸型号，适应现场施工要求。

使用时，工作人员手持纠偏检测设备在附近收集管棚钻进相关数据，检测仪器上反映的偏心值返回给纠偏操控装置进行纠偏。伸缩式叶片2均匀布置在主体叶片之间，其伸出长度具有6-8个刻度，在纠偏操控装置的控制下精准伸出所需长度，使得钻头得以偏心旋转，进而纠正施工过程中已经出现的偏心现象。图4为伸缩式叶片未伸出时钻头的状态，图5为伸缩式叶片完全伸出时本钻头的状态。

本实施例中使用的纠偏操控装置4为一直径10cm，长20cm的圆柱体。主体叶片5，伸缩式叶片2，均采用相同高速钢材料制成。

实施时先通过工作人员手持检测设备检测出管棚钻进期间已经发生的偏离移位，计算机指引纠偏操控装置智能操纵伸缩叶片伸出需要的长度进行纠偏，纠偏完成后再缩回原位。方便快捷。等施工结束后，关闭电源，对叶片进行清洁。

综上所述，本发明的伸缩式纠偏钻头经试制试用被证明效果良好，实践证明具有如下长足之处：结构简单，安装及拆卸简便；适用各种地形的管棚钻进小导管布设。

实施例2

一种辅助管棚钻进的伸缩式纠偏钻头，包括：螺旋式钻头主体，设置在螺旋式钻头主体上设置的主体叶片之间的伸缩式叶片，通过旋转接头与螺旋式钻头主体连接的纠偏检测报警装置，以及设置在螺旋式钻头主体最前端的钻尖。

螺旋式钻头主体为锥螺结构的钻头，可以是单头单螺、双头单螺或双头双螺形式的伸缩式纠偏钻头。本实施例采用的是双头单螺的钻头。主体叶片为七片呈中心对称布置的叶片，在主体叶片之间预留位置布置伸缩式叶片，具体来说，伸缩式叶片布置在主体叶片之间的沟槽内。

伸缩式叶片伸出长度可根据纠偏操控装置返回的数据进行控制。纠偏操控装置包裹在钻头后的钻管中，根据手持检测设备返回的位移数据，在计算机的指引下操纵伸缩式叶片伸出指定刻度的长度，达到纠偏效果。

使用的螺旋式钻头主体可卸下反装进行回拖扩孔。钻尖采用可拆卸式连接在螺旋式钻头主体最前端。上述螺旋式钻头主体、主体叶片及伸缩式叶片均由高速钢材料制成。通过伸缩式叶片对掘进过程进行实时纠偏，并将实现长管棚智能化导向，实现将长管棚偏差小于0.1％l的水平。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。