一种钻杆扶正环及用于水平钻孔的钻孔装置

技术领域

本发明涉及钻杆扶正环技术领域，具体涉及了一种钻杆扶正环及用于水平钻孔的钻孔装置。

背景技术

传统的竖直钻孔钻探技术受高海拔、复杂地质条件、钻机运输困难或钻进难度大等问题的影响，不能准确的完成区域勘察，勘察效果并不理想。水平钻孔勘察技术在这种复杂的高海拔地区具有明显的应用优势，在山脚隧道两端，采用水平定向直接进行钻进勘察受到了广泛的关注。

水平定向钻进过程中，钻杆的直径小于钻头的直径，钻杆与钻孔之间存在着一定的环空间隙，环空间隙主要用于钻井液的循环通道，因重力的影响而导致钻杆不能居中，而紧贴下孔壁，钻机传递到钻头上的钻压在岩土损失严重，泥浆在孔内的循环效果不好。

因此，提供一种克服重力对钻杆影响的扶正环来辅助水平勘察施工是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术水平定向钻进过程中，钻杆不能居中紧贴下孔壁，导致钻机传递到钻头上的钻压在岩土中损失严重，泥浆在孔内的循环效果不好的问题，提供一种用于水平钻孔的钻杆扶正环，该钻杆扶正环可以克服重力对钻杆的影响，使得钻杆居中避免与钻孔壁紧贴，减少钻压在岩土中的损失，且泥浆在孔内的循环效果良好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钻杆扶正环，包括同心设置的内环和外环，所述内环和外环的截面为圆环状，所述内环用于套装固定在钻杆上；

所述内环和所述外环之间间隔设置至少两个连接台座，所述连接台座一端与所述内环的外壁连接，另一端与所述外环的内壁连接。

本发明提供的扶正环主要由同心设置的内环和外环组成，内环和外环之间通过连接台座进行连接，在使用时，内环套装固定在钻杆上，外环在钻孔时可以形成钻杆的支撑件。在钻进过程中，钻杆置于内环内，能够被抬到居中的位置，避免与钻孔壁紧贴，进而减少钻压在岩土中的损失，同时，外环和内环之间的空间隙区域形成了一个通道，使得泥浆在孔内的循环效果良好。

进一步的，所述连接台座为轴承座等能起到连接内环和外环作用的连接结构。

进一步的，所有所述连接台座均匀间隔分布在所述内环和所述外环之间。均匀间隔设置的连接台座可以进一步的保证，水平钻进过程中，扶正环和钻杆的稳定性。

进一步的，所述内环的外壁上设置有若干个销键槽，所述内环通过销键与钻杆固定。通过销键将扶正环与钻杆直接牢牢固定，保证扶正环在工作时不会由于钻杆回转发生打滑现象，保证扶正环随着钻杆一起回转。同时，采用销键固定可以避免对扶正环的破坏。

进一步的，所述外环的外壁上嵌设有活动钢球。钻进过程中活动钢球在沿着钻孔轴线方向滚动的同时沿着钻杆圆周方向滚动，跟随钻杆在钻孔内高速回转，让进尺时钻杆与孔壁之间的滑动摩擦力变为扶正环与钻孔壁之间的滚动摩擦力，从而进一步减少钻头的钻压在孔内的损失，降低钻孔进尺的难度。

进一步的，所述连接台座设置有空腔，所述活动钢球的一部分设置于空腔内，另一部分外漏于所述外环的外壁上。由于活动钢球的直径大于所述外环的壁厚，通过在连接台座设置空腔，便于安装所述活动钢球。

进一步的，每个连接台座均设置有活动钢球。

进一步的，所述内环和所述外环之间间隔设置有3～5个连接台座。3-5个连接台座不仅可以使得整个扶正环具有稳定的结构，还能使得钻井泥浆的循环效果更佳，同时3-5个连接台座的钢球对改善摩擦力起到较佳的效果。过少的连接台座和活动钢球不仅会导致作业中扶正环发生偏移，还会对改善摩擦力起的影响较小；同时，过多的连接台座会导致钻进泥浆循环效果不佳。

进一步的，所述连接台座空腔为沿外环圆周方向贯通。空腔与内环和外环之间的空间区域相连通，贯通孔的设置可以让循环的泥浆对活动钢球进行一定程度的润滑。

进一步的，所述空腔设有泥浆过滤网，所述泥浆过滤网设置在所述空腔沿所述外环圆周方向相贯通的两端。经过泥浆过滤网过滤后的水对活动钢球有一定的冲力，对活动钢球进行一个很好的冲洗和润滑作用。

进一步的，所述钻杆扶正环被分割为第一扶正体和第二扶正体，所述第一扶正体与所述第二扶正体之间可拆卸连接，所述第一扶正体与所述第二扶正体的连接面穿过所述空腔。所述第一扶正体和所述第二扶正体为对称结构，通过设置第一扶正体和第二扶正体，便于钻杆扶正环的制作和安装。

进一步的，所述第一扶正体与所述第二扶正体的连接面为所述钻杆扶正环的横截面，所述钻杆扶正环被横向分割为第一扶正体和第二扶正体。

进一步的，所述第一扶正体和所述第二扶正体为对称设置。

进一步的，所述第一扶正体与所述第二扶正体之间通过螺钉连接。

进一步的，所述第一扶正体和所述第二扶正体上设置有与螺钉相匹配的螺钉孔。

本发明的另一目的是为了提供一种采用上述扶正环的钻孔装置。

一种用于水平钻孔的钻孔装置，包括钻头、钻杆和套装固定在钻杆上的上述钻杆扶正环，所述钻头安装在钻杆的一端。

在钻进过程中，钻杆被抬到居中的位置，避免与钻孔壁紧贴，减少钻压在岩土中的损失，同时，外环和内环之间的空间隙区域形成了一个通道，使得泥浆在孔内的循环效果良好，该钻孔装置可用于勘察小口径长距离的定向水平钻孔作业，具有较好的推广意义。

进一步的，所述钻杆扶正环的个数为1～2个。

进一步的，当所述钻杆扶正环的个数为2时，相邻两个所述钻杆扶正环沿钻杆轴向间隔设置。

本发明的另一目的是为了提供上述钻孔装置的安装方法。

一种钻孔装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤S1、安装钻杆扶正环，然后将钻杆从所述钻杆扶正环的内环中穿过；

步骤S2、将扶正环和钻杆固定连接；

步骤S3、在钻杆的一端安装钻头，完成钻孔装置的安装。

本发明提供的钻孔装置的安装方法，操作简单，便于拆卸，拆卸后对钻杆扶正环不会产生质量影响，便于循环利用。

进一步的，所述步骤S2中，然后用销键插入内环的销键槽，将扶正环和钻杆固定连接。采用销键的方式固定，操作简单，便于拆卸，拆卸后对钻杆扶正环不会产生质量影响，便于循环利用。

进一步的，所述步骤S2中，用销键插入内环的销键槽后，销键槽的两端均外漏出销键。进一步的，在销键槽两端端面位置的销键上设置有螺纹孔，然后再螺纹孔内插入螺钉，用于进一步的固定销键，避免钻孔过程中，销钉脱落导致扶正器脱落。

进一步的，所述步骤S1中，钻杆扶正环具体是由以下步骤安装完成的：

先将活动钢珠置于第二扶正体的连接台座的腔体内，然后将第一扶正体置于所述第二扶正体上，用螺钉固定第一扶正体和第二扶正体，然后在空腔沿所述外环圆周方向相贯通的两端安装泥浆过滤网，完成钻杆扶正环的安装。

进一步的，所述腔体是指所述钻杆扶正环的连接台座上的空腔。

进一步的，所述第一扶正体和所述第二扶正体为对称设置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的扶正环主要由同心设置的内环和外环组成，内环和外环之间通过连接台座进行连接，在使用时，内环套装固定在钻杆上，外环在钻孔可以形成一个钻杆的支撑件。在钻进过程中，钻杆置于内环内，能够被抬到居中的位置，避免与钻孔壁紧贴，进而减少钻压在岩土中的损失，同时，外环和内环之间的空间隙区域形成了一个通道，使得泥浆在孔内的循环效果良好。

2、本发明提供的扶正环的外壁设置有活动钢珠，可以让进尺时钻杆与孔壁之间的滑动摩擦力变为扶正环与钻孔壁之间的滚动摩擦力，从而进一步减少钻头的钻压在孔内的损失，降低钻孔进尺的难度。

3、本发明提供的钻孔装置可用于勘察小口径长距离的定向水平钻孔作业，具有较好的推广意义。

4、本发明提供的钻孔装置的安装方法，操作简单，便于拆卸，拆卸后对钻杆扶正环不会产生质量影响，便于循环利用。

附图说明

图1是本发明提供的钻杆扶正环的结构示意图。

图2是图1钻杆扶正环的横向剖视图。

图3是连接台座的纵向剖视图。

图4是钻杆与钻杆扶正环的结构关系示意图。

图标：1-钻杆扶正环；11-内环；111-连接台座；1111-空腔；1112-泥浆过滤网；112-销键槽；113-销键；12-外环；121-泥浆循环通道；122-活动钢球；13-螺钉；14-第一扶正体；15-第二扶正体；2-钻杆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1和图2所示，一种钻杆扶正环1，包括同心设置的内环11和外环12，所述内环11和外环12的截面为圆环状，所述内环11和所述外环12之间连接有三个连接台座111，所述连接台座111沿所述内环11的周向均匀间隔布置。所述内环11和外环12之间形成的空间隙区域为泥浆循环通道121。如图1所示，该钻杆扶正环1包括对称设置的第一扶正体14和第二扶正体15，第一扶正体14和第二扶正体15为两个对称圆环，结合后通过螺钉13固定组成钻杆扶正环1，所述第一扶正体14与所述第二扶正体15的匹配连接面为所钻杆扶正环1的横截面，所述第一扶正体14与所述第二扶正体15的匹配连接面穿过所述空腔1111。

所述内环11的外壁上设置有三个销键槽112，所述内环11用于套装固定在钻杆2上，所述内环11通过销键113与钻杆2固定。

同时，所述外环12的外壁上嵌设有三个活动钢球122，所述连接台座111设置有空腔1111，所述活动钢球122的一部分设置于空腔1111内，另一部分外漏于所述外环12的外壁上。钻进过程中活动钢球122在沿着钻孔轴线方向滚动的同时沿着钻杆2圆周方向滚动，跟随钻杆2在钻孔内高速回转，让进尺时钻杆与孔壁之间的滑动摩擦力变为扶正环与钻孔壁之间的滚动摩擦力，从而进一步减少钻头的钻压在孔内的损失，降低钻孔进尺的难度。

优选地，所述内环11和所述外环12之间间隔设置有四或五个连接台座111；每个连接台座111均设置有活动钢球122。

如图3所示，所述连接台座111的空腔1111为沿外环12圆周方向贯通，贯通孔两端设置有泥浆过滤网1112。经过泥浆过滤网过滤后的水对活动钢球有一定的冲力，对活动钢球进行一个很好的冲洗和润滑作用。

在使用时，内环11套装固定在钻杆2上，外环12在钻孔可以形成一个钻杆的支撑件，扶正环紧固在钻杆上，在钻进过程中，钻杆2被抬到居中的位置，避免与钻孔壁紧贴，减少钻压在岩土中的损失，同时，外环12和内环11之间的空间隙区域形成了一个通道，使得泥浆在孔内的循环效果良好。

实施例2

一种用于水平钻孔的钻孔装置，包括钻头、钻杆2和套装固定在钻杆2上的实施例1所示的两个间隔设置的钻杆扶正环1，所述钻头安装在钻杆2的一端。如图4钻杆2与钻杆扶正环1的结构关系示意图所示，所述钻杆扶正环1套设在钻杆2上，通过销键113固定连接，本发明提供的钻孔装置可用于勘察小口径长距离的定向水平钻孔作业，具有较好的推广意义。

实施例3

本实施例提供了实施例2钻孔装置的安装步骤，包括以下步骤：

步骤A、安装钻杆扶正环1：先将三个活动钢珠122依次置于第二扶正体15的连接台座111的腔体内，然后将第一扶正体14对称置于所述第二扶正体15上，用螺钉固定第一扶正体14和第二扶正体15，然后在空腔1111沿所述外环圆周方向相贯通的两端安装泥浆过滤网1112；

步骤B、然后将钻杆2从所述钻杆扶正环1的内环11中穿过；用销键113插入内环11的销键槽112，销键槽112的两端均外漏出销键113，然后将螺钉插入销键槽112两端端面位置的外漏销键上设置的螺纹孔内，将钻杆扶正环1和钻杆2固定连接；

步骤C、在钻杆2的一端安装钻头，完成钻孔装置的安装。

本发明提供的钻孔装置的安装方法，操作简单，便于拆卸，拆卸后对钻杆扶正环不会产生质量影响，便于循环利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。