[发明专利]钻具组件及其使用方法

说明书

一种用于非开挖地下钻孔的钻具组件(10)，包括：钻靴(20)，所述钻靴的主体具有后部部分(30)和前部部分(22)，后者限定了一个凹部，而前者包括钻头(32)，所述钻头布置在前端(34)、相对的横向侧面、以及侧缘面上，以便帮助所述钻靴(20)既作为导孔钻具又作为扩孔工具；钻具头部(50)，所述钻具头部通过所述凹部可拆卸地安装到所述钻靴(20)上，并与定向引导装置相连通；可连接钻杆的柱(80)，所述钻杆柱在连接时具有尾端(82)和首端(84)，并且钻井液可通过所述钻杆柱被朝向所述钻靴(20)泵送；联接件(86)，所述联接件用于将所述首端(84)链接到所述钻具头部(50)；以及连接器(88)，所述连接器用于将所述尾端(82)连接到车辆。本发明延伸至一种钻靴(20)及其使用方法和制造方法。

技术领域

本发明涉及用于穿过岩石及类似岩石的材料、水泥、沙子和粘土进行作业的地下作业和设备。更具体地说，本发明涉及一种钻具组件，其适用于在地下成分坚硬且难以破开而地表以上结构需要保持完整的地下区域中钻出细长的相对较浅到较深的水平和竖直孔。本发明进一步扩展到一种在地下钻探作业中使用这种钻具组件的方法以及一种制造所述钻具组件的方法。

背景技术

地下陆块并不总是由柔软且容易穿透的土壤或材料组成。经常会遇到坚硬的岩石区域，导致传统的地下钻探设备的损坏。尽管多年来在钻靴方面有所改进，但是这些改进的钻靴仍然很昂贵，而且往往不能用于需要进行相对较浅的钻探或所谓的水平定向钻探的区域。这些区域包括延伸到柏油路下面、铁路和道路隧道下方、桥梁、河流和穿过山脉的通道。

建造相对较浅的通道的普遍使用的技术涉及利用钻具组件，以使用钻管柱钻出相对较浅至较深的通眼，所述钻管柱的钻头位于附接到钻柱的首端的钻靴上。随着钻柱推进(最初以斜角但是后来以水平方式)进入地面时，钻靴会遇到不同的岩层，其中一些岩层可能是不稳定的并且会导致断裂。

钻柱通常利用压缩机借助压缩空气推进到地面，这进一步增加了钻探的总成本。

传统的水平定向钻探机械的另一个缺点是，其需要在获得所需的通眼长度后使用扩孔钻，同时延伸到例如道路下方。扩孔钻在初次钻孔后被可拆卸地安装到钻具头部上，并通过通眼被拉回，从而将通眼扩成更大的直径。

可以理解的是，本发明的钻具组件至少部分地解决了与常用的钻具组件相关联的缺点，其适用于在传统钻具组件无法操作或操作成本太高的区域为光缆、电话、天然气、水或电力公用事业线路提供安全通道。

本发明的另一个目的是介绍一种简化的钻具组件以及一种在地表以上结构需要保持完整的地下环境中的使用方法。

发明内容

从广义上讲，本发明提供了一种用于采矿或非开挖地下钻孔的钻具组件，所述组件包括：钻靴，所述钻靴具有间隔开的钻头，所述钻头布置在所述钻靴的主体的相对侧面以及侧缘面上，以便于既作为导孔钻具又作为扩孔工具；钻具头部，所述钻具头部可拆卸地安装到所述钻靴上并与定向引导装置相连通，所述定向引导装置远离所述钻靴并且易于引导所述钻具头部以倾斜的角度、竖直地和水平地移动进入地面；可连接钻杆的柱，所述钻杆柱在连接时具有尾端和首端，并且钻井液可通过所述钻杆柱被朝向设置在所述钻靴中的钻井液出口泵送；联接件，所述联接件用于将所述首端链接到所述钻具头部；以及连接器，所述连接器用于将所述尾端连接到车辆的D型卸扣和转环，所述车辆通常是但不一定是钻探机械。

此外，钻靴的形状和构造被设计为既可作为导孔钻具又可作为扩孔工具。

在一个实施例中，所述钻靴可以包括关于纵向轴线对称的主体。所述主体可以包括前部部分和后部部分，在所述前部部分中限定了一个用于可释放地定位所述钻具头部的凹部，并且在所述后部部分上可释放地固定多个钻头，或者，所述钻头与所述钻靴一体形成，并与之具有统一的构造。这些钻头可以等距离间隔开。所述凹部可以包括用于定位紧固件的多个间隔开的孔口。