一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置的制作方法

1.本发明涉及工程地质勘察领域，具体涉及一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置。
技术背景
2.随着长距离大埋深隧道工程的增加，传统的垂直钻孔勘察方法，一个钻孔只能对一个点位的地层情况开展调查。开展大直径水平定向钻进，采用非连续性取心技术，可对大埋深隧道工程不同重要地段的地层情况开展调查。
3.然而现有的水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置无法在大直径水平钻进钻孔中心开展小口径取心并成孔，进而开展压裂及地应力测量工作，从而无法满足这类使用需求，因此急需一种新型水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置来解决这些问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置，包括外管总成和取心器总成，取心器总成包括导向系统、密封系统、转换系统、高速回转系统和取心系统，外管总成包括反扭系统、密封外管、滚动扶正器、下外管、下扶正系统和外钻头组成。
7.进一步的，所述导向系统由保护帽和导向轴组成。
8.通过采用上述技术方案，所述保护帽与所述导向轴螺纹连接。
9.进一步的，所述密封系统由密封上座、密封组和密封下座组成，按顺序依次设置。
10.通过采用上述技术方案，所述密封组卡在所述密封上座与所述下座之间，起到稳固密封的效果。
11.进一步的，所述转换系统由外筒、分水接头和弹簧组成，按顺序依次设置。
12.通过采用上述技术方案，所外筒与所述分水接头和所述弹簧稳固连接。
13.进一步的，所述高速回转系统由上接头、提速工具和下接头组成。
14.通过采用上述技术方案，所述提速工具通常采用泥浆马达。
15.进一步的，所述取心系统内设置有取心钻具，采用常规单动双管钻具。
16.通过采用上述技术方案，所述取心系统具有单动功能，有利于提高取心率，在地层较为完整时，也可采用单管钻具。
17.进一步的，所述反扭系统由外管接头和方接头组成，通过螺纹连接，反扭系统置于导向系统外部，导向轴穿过反扭系统可水平滑动，所述导向轴一端设置有保护帽。
18.通过采用上述技术方案，所述保护帽对取心系统有锁止功能，起到上限位作用。
19.进一步的，所述密封外管置于密封系统外部，所述密封系统可在所述密封外管内
水平滑动。
20.通过采用上述技术方案，通过以上安装方式能够防止泥浆经所述密封外管和浆经密封系统之间的环空向下流动，由此利用泥浆压力，启动高速回转系统的同时形成钻压，推动取心系统回转钻进。
21.进一步的，所述滚动扶正器由本体与滚珠组成。
22.通过采用上述技术方案，所述滚动扶正器内的滚珠内嵌于本体内，并相对于本体自由滑动。
23.进一步的，所述下扶正系统由上压环、接头、内扶正环、挡环和下压环组成。
24.通过采用上述技术方案，所述内扶正环能够保证取心孔和全面钻进勘察孔同心同轴的同时减少取心钻进阻力，对取心系统有锁止功能，起到下限位作用。
25.工作原理为：在使用时，首先取心作业前先进行全面钻进，待全面钻进结束后，通过钻杆回收并拆卸全面钻进钻具组合，将取心器总成安装于所述外筒总成中，组成取心装置，连接钻杆和外管总成,利用钻杆将取心装置沿全面钻进形成的钻孔轨迹推入孔底，接着调整泥浆泵排量，依靠泥浆压力，启动所述高速回转系统，并推动所述取心系统回转钻进取心，完成设定钻进行程后，泥浆泵压力下降，最后，取心钻进结束，通过钻杆回收取心装置，拆卸取心装置后取出岩心，完成作业。
26.本发明的有益效果在于：
27.通过设置外管总成、取心器总成、高速回转系统、取心系统和转换系统，在水平钻孔内，将取心器总成置于外管总成内部，外管总成与钻杆相连，利用钻杆将取心装置推入井底，过向钻杆内的泵入泥浆启动高速回转系统，并推动取心系统回转钻进取心，实现在大直径水平钻进钻孔中心开展小口径取心并成孔，进而开展压裂及地应力测量工作，从而满足这类使用需求。
附图说明
28.图1是本发明所述一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置中外筒总成结构示意图；
29.图2是本发明所述一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置中取心器总成结构示意图；
30.图3是本发明所述一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置中转换系统结构示意图；
31.图4是本发明所述一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置中转换系统内弹簧运动后的结构示意图。
32.附图标记说明如下：
33.1、反扭系统；2、密封外管；3、滚动扶正器；4、下外管；5、下扶正系统；6、外钻头；7、外管接头；8、方接头；9、上压环；10、接头；11、内扶正环；12、挡环；13、下压环；14、导向系统；15、密封系统；16、转换系统；17、高速回转系统；18、取心系统；19、保护帽；20、导向轴；21、密封上座；22、密封组；23、密封下座；24、外筒；25、分水接头；26、弹簧；27、上接头；28、提速工具；29、下接头；30、取心钻具。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明作进一步说明：
35.如图1-图4所示，一种水平定向钻进工程地质勘察用液压推进式取心装置，包括外管总成和取心器总成，取心器总成包括导向系统14、密封系统15、转换系统16、高速回转系统17和取心系统18，外管总成包括反扭系统1、密封外管2、滚动扶正器3、下外管4、下扶正系统5和外钻头6组成。
36.本实施例中，所述导向系统14由保护帽19和导向轴20组成，所述保护帽19与所述导向轴20螺纹连接。
37.本实施例中，所述密封系统15由密封上座21、密封组22和密封下座23组成，按顺序依次设置，所述密封组22卡在所述密封上座21与所述下座23之间，起到稳固密封的效果。
38.本实施例中，所述转换系统16由外筒24、分水接头25和弹簧26组成，按顺序依次设置，所外筒24与所述分水接头25和所述弹簧26稳固连接。
39.本实施例中，所述高速回转系统17由上接头27、提速工具28和下接头29组成，所述提速工具28通常采用泥浆马达。
40.本实施例中，所述取心系统18采用常规单动双管钻具，所述取心系统18具有单动功能，有利于提高取心率，在地层较为完整时，也可采用单管钻具。
41.本实施例中，所述反扭系统1由外管接头7和方接头8组成，通过螺纹连接，反扭系统置于导向系统14外部，导向轴20穿过反扭系统可水平滑动，所述导向轴20一端设置有保护帽19，所述保护帽19对取心系统有锁止功能，起到上限位作用。
42.本实施例中，所述密封外管2置于密封系统15外部，所述密封系统15可在所述密封外管2内水平滑动，通过以上安装方式能够防止泥浆经所述密封外管2和浆经密封系统15之间的环空向下流动，由此利用泥浆压力，启动高速回转系统的同时形成钻压，推动取心系统回转钻进。
43.本实施例中，所述滚动扶正器3由本体与滚珠组成，所述滚动扶正器3内的滚珠内嵌于本体内，并相对于本体自由滑动。
44.本实施例中，所述下扶正系统5由上压环9、接头10、内扶正环11、挡环12和下压环13组成，所述内扶正环11能够保证取心孔和全面钻进勘察孔同心同轴的同时减少取心钻进阻力，对取心系统有锁止功能，起到下限位作用。
45.具体工作原理为：在使用时，首先取心作业前先进行全面钻进，待全面钻进结束后，通过钻杆回收并拆卸全面钻进钻具组合，将取心器总成安装于所述外筒总成中，组成取心装置，连接钻杆和外管总成,利用钻杆将取心装置沿全面钻进形成的钻孔轨迹推入孔底，接着调整泥浆泵排量，依靠泥浆压力，启动所述高速回转系统17，并推动所述取心系统18回转钻进取心，完成设定钻进行程后，泥浆泵压力下降，最后，取心钻进结束，通过钻杆回收取心装置，拆卸取心装置后取出岩心，完成作业。
46.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。