[发明专利]一次性成孔定向穿越施工方法及装置

权利要求书

1.一次性成孔定向穿越扩孔施工装置，包括扩孔钻头(1)、组合螺杆钻具马达(2)、带螺旋的管接头(3)、螺旋管柱(4)、转盘钻机(5)、导轨(6)、顶进油缸(7)、齿轮齿条(8)、小车(9)、转盘(10)、钢板(11)、顶进套管(12)、导向仪和扶正器(13)、运动导轨(14)、短路接头(15)、导向孔(16)、回拖钻杆(17)；该装置特征在于：

螺旋管柱(4)、带螺旋的管接头(3)和组合螺杆钻具马达(2)外壳体设置螺旋；螺旋管柱(4)在顶进套管(12)内旋转，螺旋管柱(4)之间通过带螺旋的管接头(3)连接，转盘(10)驱动螺旋管柱(4)旋转传输岩屑或砾石；螺旋管柱(4)最前端安装组合螺杆钻具马达(2)，组合螺杆钻具马达(2)与螺旋管柱(4)之间设置短路接头(15)；转盘(10)固定到小车(9)上，顶进套管(12)紧贴钢板(11)，顶进油缸(7)通过齿轮齿条(8)将力传递给钢板(11)；组合螺杆钻具马达(2)输出轴安装扩孔钻头(1)，扩孔钻头(1)在导向孔(16)内扩孔，回拖钻杆(17)设置在所述导向孔(16)内，回拖钻杆(17)与扩孔钻头(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一次性成孔定向穿越扩孔施工装置，其特征在于：短路接头(15)由单向阀(18)、短路接头阀座(19)、短路接头外壳体(20)、阀座(21)组成，短路接头阀座(19)与组合螺杆钻具马达(2)的壳体之间通过螺纹连接；阀座(21)外圆周上布置有多个卡槽，阀座(21)外圆周上的卡槽与短路接头阀座(19)的伸出部分镶嵌在一起，阀座(21)与螺旋管柱(4)之间通过螺纹连接；短路接头外壳体(20)内表面设置有台阶，阀座(21)外圆周上的凸台与路接头外壳体(20)内表面设置的台阶相配合；阀座(21)圆周方向设置有流道；在短路接头的内部布置有单向阀(18)，单向阀(18)打开可以实现螺旋管柱(4)的内部通道与组合螺杆钻具马达(2)相通。

3.一次性成孔定向穿越扩孔施工方法，其特征在于，该定向穿越方法包括以下步骤：1)顶进油缸(7)顶进将力传递给套管(12)，同时顶进油缸(7)将力通过小车(9)、转盘(10)、螺旋管柱(4)传递给短路接头(15)，转盘钻机(5)提供扭矩驱动螺旋管柱(4)转动，钻井液驱动组合螺杆钻具马达(2)旋转带动扩孔钻头切削地层；

2)当回拖钻杆(17)施加轴向回拖力给扩孔钻头的同时，顶进油缸(7)施加轴向顶进力，通过齿轮齿条(8)、小车(9)、转盘(10)、带螺旋的管接头(3)、螺旋管柱(4)将顶进力传递给短路接头(15)，并控制短路接头(15)内部的单向阀(18)打开，钻井液通过螺旋管柱(4)中心流道和短路接头(15)流道进入组合螺杆钻具马达(2)，组合螺杆钻具马达(2)旋转带动扩孔钻头(1)破岩；钻井液携带微小粒径岩屑通过螺旋管柱(4)返出孔外，直径较大的岩屑或砾石沉积在螺旋管柱(4)与顶进套管(12)之间的螺旋空间内，通过螺旋管柱(4)旋转带出孔外；

3)随着螺旋管柱(4)螺旋内岩土数量的增多，整个螺旋管柱(4)的扭矩会增大，当螺旋管柱(4)的扭矩达到设定值时，停止给回拖钻杆(17)施加回拖力和顶进螺旋管柱(4)，短路接头(15)内部单向阀(18)关闭，钻井液直接通过短路接头(15)内的旁通通道进入螺旋管柱(4)的螺旋内，携带微小粒径岩屑返出孔外；转盘(10)带动螺旋管柱原地旋转将较大直径的岩屑或砾石传输到孔外。