一种矿用定向钻机剪式扶正器的制作方法

1.本发明涉及定向钻机技术领域，具体涉及一种矿用定向钻机剪式扶正器。


背景技术：

2.矿用定向钻机钻进过程中需根据随钻测量仪定向调整钻进方向，钻进时扶正器支撑钻孔煤壁，方向调整完毕后扶正器回位不影响钻进。然而，现有扶正器大多为无张力合金扶正器，当遇到松软煤层或煤/岩中空时，扶正器的弓形片无法保证与钻孔内壁紧密贴合，易导致钻具的弯壳体跟着后面的钻杆旋转，进而导致钻孔精准度差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种矿用定向钻机剪式扶正器，采用铰接在一起的第一扶正杆和第二扶正杆形成的剪式结构代替传统的弓形片，钻头钻进时能够通过调整钻杆向前推动的力量大小实现调整第一扶正杆与第二扶正杆铰接处的张开角度的目的，进而使得剪式结构与钻孔内壁的紧密贴合以保证扶正效果，当钻头钻进轨迹发生偏差时向后拉动钻杆使得第一扶正杆与第二扶正杆的铰接处回拢并与钻孔壁分离，以便于通过钻杆的旋转带动钻具弯壳体转动并实现钻头钻进轨迹的调整，提高了钻孔精准度。
4.为解决上述技术问题，本发明提供一种矿用定向钻机剪式扶正器，包括环形推拉环及用于预先均匀设置在钻具弯壳体后段外表面上的多个铰接座，推拉环的圆周面上均匀铰接有数量与铰接座相等的第一扶正杆，每根第一扶正杆的前端铰接一根第二扶正杆，第二扶正杆的前端铰接在相应的铰接座上，推拉环位于钻具弯壳体的后端面一侧，当钻头正常钻进时矿用定向钻机的钻杆向前推动所述推拉环以使得第一扶正杆与第二扶正杆的铰接处受力张开与钻孔壁贴合，当钻头钻进轨迹发生偏差时向后拉动钻杆使得第一扶正杆与第二扶正杆的铰接处回拢并与钻孔壁分离。
5.本发明采用铰接在一起的第一扶正杆和第二扶正杆形成的剪式结构代替传统的弓形片，剪式结构的数量为多个且均匀周向分布，剪式结构的两端分别铰接在预先均匀设置在钻具弯壳体后段外表面上的铰接座上，当钻头正常钻进时，矿用定向钻机给钻杆施加的推力将钻杆与推拉环贴合，剪式结构受力张开并与钻孔壁贴合，钻井过程中钻具弯壳体不受钻杆旋转力影响并保持钻进方向，其中，当遇到松软煤层或煤/岩中空时，通过调整钻杆向前推动的力量大小实现调整第一扶正杆与第二扶正杆铰接处的张开角度，进而使得剪式结构进一步受力张开并与钻孔壁始终保持贴合；当钻头钻进轨迹与设计轨迹发生偏差时，向后回拉钻杆使得剪式结构回拢并与钻孔壁分离，钻杆旋转带动钻具弯壳体控制钻头的转向角度，使得钻头钻进轨迹控制在设计轨迹合理范围内。
6.作为本发明的进一步改进，铰接座的数量至少有3个以保证径向受力均匀，但不宜超过8个，超过8个会使得单个的第一扶正杆和第二扶正杆的宽度较窄，降低强度。
7.作为本发明的进一步改进，第一扶正杆和第二扶正杆的横截面形状相同，且横截面形状由内侧与钻具弯壳体的外径相适配的圆弧线和外侧的半椭圆形围成。第一扶正杆和
第二扶正杆的横截面形状采用上述形状后，一方面能够在回拢时，第一扶正杆的内侧及第二扶正杆的内侧均能够与钻具弯壳体的外表面一定程度贴合，缩短第一扶正杆及第二扶正杆与钻具弯壳体外表面的距离，减小了力矩，同时半椭圆形的外侧形状能够减小第一扶正杆及第二扶正杆外侧与钻孔内壁之间的阻力；另一方面在张开时，半椭圆形的外侧形状也能够尽量增加第一扶正杆及第二扶正杆与钻孔内壁的接触面积，进一步保证钻具的弯壳体不跟着后面的钻杆旋转。
8.作为本发明的进一步改进，为了增加第一扶正杆和第二扶正杆的强度，第一扶正杆和第二扶正杆采用钢制件或者合金制件。
9.作为本发明的进一步改进，矿用定向钻机剪式扶正器与随钻测量仪配合使用以达到实时监测和控制钻进轨迹的作用。
10.本发明的上述技术方案的有益效果如下：1、本发明采用铰接在一起的第一扶正杆和第二扶正杆形成的剪式结构代替传统的弓形片，钻头钻进时能够通过调整钻杆向前推动的力量大小实现调整第一扶正杆与第二扶正杆铰接处的张开角度的目的，进而使得剪式结构与钻孔内壁的紧密贴合以保证扶正效果。同时，当钻头钻进轨迹发生偏差时向后拉动钻杆使得第一扶正杆与第二扶正杆的铰接处回拢并与钻孔壁分离，以便于通过钻杆的旋转带动钻具弯壳体转动并实现钻头钻进轨迹的调整，提高了钻孔精准度。
11.2、本发明整体结构简单，操作使用方便，稳定性好，可靠性高，制作工艺简单，增加扶正效果，提高钻进精度，使钻孔轨迹满足设计要求。
附图说明
12.图1为本发明一种矿用定向钻机剪式扶正器的结构示意图；图2为本发明一种矿用定向钻机剪式扶正器的钻进状态示意图；图3为本发明一种矿用定向钻机剪式扶正器的退钻状态示意图；图4为本发明中第一扶正杆及第二扶正杆的的横截面结构示意图。
13.图中附图标记如下：100、推拉环；200、钻具弯壳体；300、铰接座；400、第一扶正杆；500、第二扶正杆；600、钻具传动轴；700、圆弧线；800、半椭圆；900、钻杆。
具体实施方式
14.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-4，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本
发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.如图1所示：一种矿用定向钻机剪式扶正器，主要包括环形推拉环100及用于预先均匀设置在钻具弯壳体200后段外表面上的多个铰接座300，铰接座300的数量至少有3个以保证径向受力均匀，但不宜超过8个，超过8个会使得单个的第一扶正杆400和第二扶正杆500的宽度较窄，降低强度；使用时推拉环100位于钻具弯壳体200的后端面一侧，钻具传动轴600由钻具弯壳体200的后端伸入，且钻具传动轴600穿过推拉环100的中部孔，推拉环100的圆周面上均匀铰接有数量与铰接座300相等的第一扶正杆400，每根第一扶正杆400的前端铰接一根第二扶正杆500，第二扶正杆500的前端铰接在相应的铰接座300上，使用时推拉环100位于钻具弯壳体200的后端面一侧。
16.本矿用定向钻机剪式扶正器与随钻测量仪配合使用以达到实时监测和控制钻进轨迹的作用，如图2所示，当钻头正常钻进时矿用定向钻机的钻杆900向前推动所述推拉环100以使得第一扶正杆400与第二扶正杆500的铰接处受力张开与钻孔壁贴合（简称为钻进状态），避免正常钻进时钻具的弯壳体跟着后面的钻杆900旋转，进而导致钻孔精准度差；如图3所示，当钻头钻进轨迹发生偏差时向后拉动钻杆900使得第一扶正杆400与第二扶正杆500的铰接处回拢并与钻孔壁分离（简称为退钻状态），以便于通过钻杆900的旋转带动钻具弯壳体200转动并实现钻头钻进轨迹的调整，提高了钻孔精准度。
17.另外，如图4所示，为了提高第一扶正杆400和第二扶正杆500的强度，避免阻力过大造成的损坏，第一扶正杆400和第二扶正杆500采用钢制件，当然也可以采用合金制件，同时，第一扶正杆400和第二扶正杆500的横截面形状相同，且横截面形状由内侧与钻具弯壳体200的外径相适配的圆弧线700和外侧的半椭圆800形围成。第一扶正杆400和第二扶正杆500的横截面形状采用上述形状后，一方面能够在回拢时，第一扶正杆400的内侧及第二扶正杆500的内侧均能够与钻具弯壳体200的外表面一定程度贴合，缩短第一扶正杆400及第二扶正杆500与钻具弯壳体200外表面的距离，减小了力矩，同时半椭圆800形的外侧形状能够减小第一扶正杆400及第二扶正杆500外侧与钻孔内壁之间的阻力；另一方面在张开时，半椭圆800形的外侧形状也能够尽量增加第一扶正杆400及第二扶正杆500与钻孔内壁的接触面积，进一步保证钻具的弯壳体不跟着后面的钻杆900旋转。
18.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
19.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。