[发明专利]一种回转钻机钻进轨迹控制方法及钻进设备

说明书

本发明提供一种回转钻机钻进轨迹控制方法及钻进设备，属于回转钻机技术领域，其中钻进设备包括回转钻机本体，回转钻机本体上带有随钻测量仪；空心钻杆安装在回转钻机本体的回转器上；弯管机构一端通过随钻测量信号器安装在空心钻杆的前端且另一端安装钻头；正常钻进时，回转器带动钻头进行与空心钻杆同步旋转和进给；调整钻进轨迹时，通过弯管机构内的离合结构使得空心钻杆的旋转动力传递至弯管机构的壳体且与钻头脱离，之后回转钻机带动空心钻杆旋转继而带动弯管机构的壳体旋转角度；本发明能够有效解决利用普通回转钻机进行定向钻进时钻孔轨迹难以控制的问题，具有钻孔成功率高、成本低和不易塌孔的优点。

技术领域

本发明涉及回转钻机技术领域，具体涉及一种回转钻机钻进轨迹控制方法及钻进设备。

背景技术

目前在进行定向钻孔作业时，通常采用孔底马达定向钻机，但是由于需要配备高压泵站导致成本过高，而且由于孔底马达提供的有效动力（带动钻头作业的动力）受到钻孔直径尺寸限制，导致孔底马达的有效动力不超过300 N·m难以满足复杂工况。随着我国技术的进步，如今已经有相关文献或报道阐述了利用普通回转钻机进行定向钻进的巨大前景，但是由于随着钻孔深度的增加，尤其是达到70m以上时，如何实现钻进轨迹的控制以使得钻孔轨迹满足设计要求，目前仍处于理论和摸索状态。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种回转钻机钻进轨迹控制方法及钻进设备，能够有效解决利用普通回转钻机进行定向钻进时钻孔轨迹难以控制的问题，具有钻孔成功率高、成本低和不易塌孔的优点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种回转钻机钻进轨迹控制方法，包括以下步骤：

回转钻机钻进：回转钻机带动转动安装在弯管机构前端的钻头进行与空心钻杆同步旋转和进给，此时弯管机构随空心钻杆作同步进给而不随空心钻杆旋转；

钻头监测：随钻测量信号器将钻头的位置姿态信息实时反馈至随钻测量仪；

钻进轨迹判断及控制：随钻测量仪判断钻头的钻进轨迹是否超出设计轨迹范围，当钻头的钻进轨迹未超出设计轨迹范围时，回转钻机继续正常钻孔作业；当钻头的钻进轨迹超出设计轨迹范围时，通过弯管机构内的离合结构使得空心钻杆的旋转动力传递至弯管机构的壳体且与钻头脱离，之后回转钻机带动空心钻杆旋转继而带动弯管机构的壳体旋转角度，使得钻头的钻进轨迹符合设计轨迹，之后通过弯管机构内的离合结构使得空心钻杆的旋转动力传递至钻头且与弯管机构的壳体脱离，之后回转钻机继续钻孔作业；

钻进过程中实时监测、判断和控制钻进轨迹，直至完成整个定向钻孔作业。

本发明通过随钻测量信号器实时采集钻头的位置姿态信息并实时反馈至随钻测量仪，随后随钻测量仪判断钻头的钻进轨迹是否超出设计轨迹范围，如果判断结果是未超出设计轨迹范围时，则回转钻机继续正常钻孔作业；如果判断结果是超出设计轨迹范围时，则通过弯管机构内的离合结构使得空心钻杆的旋转动力传递至弯管机构的壳体且与钻头脱离，之后回转钻机带动空心钻杆旋转继而带动弯管机构旋转至需要角度，以保证钻进轨迹符合设计轨迹，之后通过弯管机构内的离合结构使得空心钻杆的旋转动力传递至钻头且与弯管机构的壳体脱离，之后回转钻机继续钻孔作业；钻进过程中实时监测、判断和控制钻进轨迹，直至完成整个定向钻孔作业。采用上述技术方案后，就可以达到对普通回转钻机的钻进轨迹进行精确控制的目的，而且具有钻孔成功率高、成本低和不易塌孔的优点。

作为本发明的进一步改进，为了便于对钻孔过程中产生的渣屑进行及时排出，空心钻杆采用表面带有螺旋排屑槽的钻杆，这样，钻孔过程产生的渣屑被螺旋排屑槽同步输送至回转钻机一端排出。当然，并不限于采用上述方案，也可以采用以下方案：钻头上部带有喷口，喷口通过内部管路与空心钻杆相连通，回转钻机钻进时，由空心钻杆的后端注入高压流体并由钻头上的喷口喷出，以使得钻孔过程中产生的渣屑被喷口喷出的高压流体沿着钻孔向回转钻机一端排出。