[发明专利]双管水平定向钻孔系统

说明书

本申请作为PCT国际专利申请在2011年5月17日提出申请，其中除了仅指定对于美国申请人为美国公民Michael D.Van Zee，Ryan D.Otis，Clint M.Recker，David Wisniewski和Robin W.Carlson之外，该国际专利申请对于除了美国之外的所有指定国家申请人都是美国国有企业的VermeerManufacturing Company，并且该申请主张2010年5月17日提出申请的美国临时专利申请第61/345,497号的优先权，该美国临时专利申请在此全文并入供参考。

技术领域

本发明提供了一种用于定向钻孔的设备和方法。

背景技术

用于形成地下孔的定向钻孔机和方法是已知的。典型的定向钻孔机通常被构造成将一串首尾相连以形成钻柱的钻杆驱动到地面中。旋转钻具位于钻柱的端部处。通常，钻具的旋转由泥浆电动机驱动或通过使钻柱本身轴向旋转而被驱动。可以使用各种技术和结构以在钻孔操作期间提供对钻柱的转向。需要对定向钻孔机、与这种定向钻孔机一起使用的钻柱以及定向钻孔方法提出改进。

发明内容

本发明提供一种用于与双管钻柱结构一起使用的钻机驱动单元和钻柱组装和拆卸方法。钻机驱动单元包括被构造成独立于彼此旋转的伸缩式外驱动轴和内驱动轴。所述方法涉及连接和拆开双管钻柱的内轴和外轴。

附图说明

图1A-B是根据本发明的钻机的一个实施例的立体图；

图2是与图1的机器类似的钻机的钻柱驱动组件的侧视图，其中在一端上具有本发明的驱动组件和本发明的拆卸机构，在另一端具有设置在与单个底部钳夹装置纵向分隔开的位置的一对钳夹装置；

图3是图2的俯视图；

图4是类似于图3的俯视图，且具有本发明的拆卸组件，且一对钳夹装置设定在与单个底部钳夹装置相邻的位置；

图5是沿图4的线5-5截得的剖视图；

图6是沿着图3的线6-6截得的放大剖视图；

图7是图5所示的拆卸机构的分解图；

图8是在内杆驱动器伸出的情况下如图5所示的驱动单元的放大剖视图；

图9是在内杆驱动器伸出的情况下与图8类似的驱动单元的放大剖视图；

图10是图8和图9所示的钻杆驱动单元的分解图；

图11是钻柱驱动组件的液压回路的一部分；

图12是连接到本发明的钻柱驱动器的钻头的横截面；

图13是处于分解结构下的钻头的横截面；

图14a-14k显示将钻杆添加到第一结构的钻头的操作顺序；

图15a-15j显示将钻杆添加到第二结构的钻头的操作顺序；

图16a-16n显示从第一结构的钻头移除钻杆的操作顺序；

图17a-17n显示从第二结构的钻头移除钻杆的操作顺序；

图18a和18b显示控制系统；

图19是典型的钳夹装置的示意图；

图20是本发明的钳夹组件处于第一方向的等角投影图；以及

图21是本发明的钳夹组件处于第二方向的等角投影图。

具体实施方式

图1A-B显示了可以使用本发明的各种方面的机器的示例。该所示的示例显示了被构造成主要用于水平面钻孔的钻机，其中孔将以通常当从水平面测量时在10度与30度之间的角度进入地面。本发明不局限于该结构，并且可以被应用于通常包括相同的基本机器元件的被构造成用于垂直钻孔的钻机。

钻机10的基本元件包括底盘12，所述底盘12在一些实施例中被可移动地支撑在轮子或履带13上。底盘12支撑钻柱驱动组件14和拆卸机构20。钻机10还包括钻杆装载组件22。在所述的实施例中，底盘12的下向孔端连接到将底盘固定到地面的被显示为一对设标桩(stake down)132、134的锚定机构130。

钻柱驱动组件14被构造成使钻柱24绕着钻孔轴线15旋转，并通过沿着齿条纵向移动而推拉钻柱24。钻柱24由已经首尾相连的任何数量的单独的钻杆25组成。可以通过控制倾斜机构17(例如，液压缸)调节钻柱驱动组件14相对于地面的角度。换句话说，倾斜控制机构17可以用于当钻柱24被引入到地面中时控制钻柱24的垂直方向。钻杆装载组件22被构造成在钻柱驱动组件14与钻杆储存单元之间输送钻杆25。