[发明专利]一种矿用定向钻机剪式扶正器

说明书

本发明提供一种矿用定向钻机剪式扶正器，属于定向钻机技术领域，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；本发明采用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，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，以实现钻头钻进轨迹的调整，提高了钻孔精准度。

技术领域

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

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。

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

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。