[发明专利]一种潜孔钻定向调整装置及其定向调整方法

权利要求书

1.一种潜孔钻定向调整方法，其特征在于，采用潜孔钻定向调整装置实现，所述潜孔钻定向调整装置包括：设置在潜孔钻钻杆和冲击器之间的十字轴连接组件，所述十字轴连接组件包括十字轴上节、十字轴、十字轴下节和若干调整油缸，所述十字轴上节与潜孔钻钻杆固定对接，所述十字轴下节与冲击器固定对接，所述十字轴上节和十字轴下节之间通过十字轴呈万向连接，所述调整油缸连接设置在十字轴上节和十字轴下节之间，所述调整油缸分别相对于十字轴的两个轴线对称布置，所述潜孔钻定向调整装置还包括姿态处理模组，所述姿态处理模组包括三轴倾角姿态处理器、三轴倾角传感器模块、姿态控制输出模块和电源模块；

所述三轴倾角传感器模块检测潜孔钻的实时钻进方向，所述三轴倾角传感器模块与三轴倾角姿态处理器以及姿态控制输出模块依次连接；

所述三轴倾角姿态处理器对比计算潜孔钻的实时钻进方向与设定钻进方向，并通过姿态控制输出模块连接至潜孔钻驱动控制模块和调整油缸的液压阀组控制模块；

所述电源模块对三轴倾角姿态处理器、三轴倾角传感器模块、姿态控制输出模块进行供电，所述潜孔钻定向调整方法包括以下步骤：

第一步、系统置零，将四个调整油缸的状态置零，使潜孔钻的钻杆与冲击器处于同一轴线上；

第二步、初始状态检测设置，钻孔前通过三轴倾角传感器模块检测潜孔钻的钻杆姿态，将潜孔钻的钻杆初始钻进方向设置为设定钻进方向；

第三步、钻孔钻进，在钻进过程中对实时钻进方向进行钻进姿态检测，并与设定钻进方向进行对比，控制钻进姿态调整；

第四步、钻孔结束，从钻孔中退出潜孔钻及定向调整装置；在第二步中，将潜孔钻的设定钻进方向与空间三坐标系的竖直坐标Z之间的夹角设定为θ，在第三步中，将潜孔钻的实时钻进方向与空间三坐标系的竖直坐标Z之间的夹角设定为θ＇，钻进过程中，将θ＇与θ进行对比；

当θ与θ＇的角度方向和角度大小与设定钻进方向与一致时，持续钻进；

当θ与θ＇的角度方向和角度大小中任一参数不一致时，通过如下条件进行姿态调整：

条件一、当实时钻进方向在水平坐标的Y方向不变，此时实时钻进方向只在水平坐标的X方向上偏转至X＇，此时只需调整Y方向同一侧的调整油缸使X＇回到设定钻进方向；

条件二、当实时钻进方向在水平坐标的X方向不变，此时实时钻进方向只在水平坐标的Y方向上偏转至Y＇，此时只需调整X方向同一侧的调整油缸使Y＇回到设定钻进方向；

条件三、当实时钻进方向在X、Y方向均发生变化，此时实时钻进方向在水平坐标系的X-Y的其中一个象限偏转至X-Y＇，此时分别调整X方向同一侧的两组调整油缸和Y方向同一侧的两组调整油缸，使X-Y＇回到设定钻进方向。

2.根据权利要求1所述的潜孔钻定向调整方法，其特征在于，所述十字轴上节和十字轴下节内设有连通的气道和水道，所述气道靠近十字轴上节的一端与潜孔钻的气路管道连通，靠近十字轴下节的一端与冲击器连接，实现冲击器的气动驱动；所述水道与潜孔钻的出水管道连通，用于输出钻孔产生的泥水。

3.根据权利要求2所述的潜孔钻定向调整方法，其特征在于，所述十字轴上节和十字轴下节分别设有可拆卸的上接头和下接头，所述十字轴上节和十字轴下节分别通过所述上接头和下接头与潜孔钻钻杆和下接头连接，所述调整油缸连接的液压泵送模组和液压阀组集成设置在十字轴上节和上接头之间或十字轴下节和下接头之间的空腔内。

4.根据权利要求3所述的潜孔钻定向调整方法，其特征在于，所述液压泵送模组包括液压油泵和液压油箱，所述液压油泵采用风动马达作为动力源，所述风动马达通过所述气道供气。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的潜孔钻定向调整方法，其特征在于，所述三轴倾角姿态处理器采用PIC/PLC/LPC控制器。

6.根据权利要求5所述的潜孔钻定向调整方法，其特征在于，所述姿态处理模组还包括姿态显示交互模块，所述姿态显示交互模块通过姿态控制指令通讯模块与三轴倾角姿态处理器连接，并设置在潜孔钻的外部。

7.根据权利要求6所述的潜孔钻定向调整方法，其特征在于，所述姿态处理模组封装设置在十字轴上节和上接头之间或十字轴下节和下接头之间的空腔内。