本實用新型屬于深孔定向鉆進技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本實用新型涉及一種小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于地面條件不允許、地層傾角太大或鉆孔孔斜不滿足設(shè)計要求等等原因，在鉆孔施工時需要定向鉆進。目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的隨鉆定向設(shè)備采用有線隨鉆定向系統(tǒng)，如圖1所示：有線隨鉆定向儀器包括探棒11、信號傳輸電纜12、地面絞車13及數(shù)字顯示儀14等四部分組成(如圖1)。探棒11由信號傳輸電纜12通過地面絞車13經(jīng)過鉆塔2的滑輪21，從鉆機3的鉆桿31內(nèi)送入無磁鉆鋌4并通過定向鍵固定，探棒11與螺桿鉆具5的上端接頭51相連，實現(xiàn)螺桿鉆具5的定向，通過泥漿泵6的高壓管61的施力進而實現(xiàn)鉆頭52的動作。

有線隨鉆定向儀器價格低廉，使用方便。儀器的抗震性能非常高，能適用于各種地層及各類鉆頭，且維修相當方便。地質(zhì)勘探時應(yīng)用的地面小口徑鉆孔施工時一般采用Φ50mm或Φ60mm鉆桿，這兩種鉆桿最小內(nèi)徑一般在Φ30mm左右，但有線隨鉆定向儀器的外徑最小為Φ35mm，大于Φ50mm或Φ60mm鉆桿的內(nèi)徑，故在鉆桿內(nèi)無法下入，也就不能便捷地實現(xiàn)定向。在鉆孔中途需要定向時常用的做法是：更換大鉆具(不小于Φ73mm鉆桿)、加工水龍頭、拉大泵、采用大功率發(fā)電機組等等。這些方案大大增加了鉆孔施工成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的有線隨鉆定向儀器無法適用到小口徑深孔的技術(shù)問題。

為了解決上述問題，本實用新型提供一種小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，其技術(shù)方案如下：

一種小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，探棒與信號傳輸電纜分開放置；所述探棒放入無磁鉆鋌內(nèi)，所述探棒隨所述無磁鉆鋌下入井下；所述小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)包括：井下信號對接裝置，安裝在所述探棒的上端部并下入井下；和地面信號對接裝置，所述地面信號對接裝置的上端部連接所述信號傳輸電纜，所述地面信號對接裝置隨所述信號傳輸電纜下入井下；所述地面信號對接裝置的下端部與所述井下信號對接裝置的上端部對接，使所述信號傳輸電纜與所述探棒之間連接，實現(xiàn)信號傳輸，完成定向。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述井下信號對接裝置包括楔形桿體，所述楔形桿體的下端與所述探棒的螺紋連接，所述楔形桿體用于對所述地面信號對接裝置提供支撐固定和導(dǎo)向作用；導(dǎo)電針頭，豎直貫穿尼龍球頭，用于提供導(dǎo)電；尼龍球頭，設(shè)置在所述楔形桿體的上端內(nèi)側(cè)，用于固定所述導(dǎo)電針頭、使所述導(dǎo)電針頭與所述楔形桿體絕緣隔離。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述井下信號對接裝置還包括信號源連接線，所述信號源連接線的兩端分別與所述探棒和所述導(dǎo)電針頭相連。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述導(dǎo)電針頭為不銹鋼材質(zhì)制成。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述導(dǎo)電針頭由中間的凸緣將所述導(dǎo)電針頭分為針尖部、凸緣部和連接部；所述連接部貫穿所述尼龍球頭并通過所述凸緣部搭接在所述尼龍球頭上；優(yōu)選地，所述導(dǎo)電針頭的針尖部涂覆一層絕緣層，所述絕緣層的絕緣材料為AB膠，所述絕緣層厚度為1mm。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述尼龍球頭的上端部設(shè)有內(nèi)凹臺沿，所述導(dǎo)電針頭的凸緣部搭接在所述尼龍球頭的內(nèi)凹臺沿處。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述地面信號對接裝置第一外殼，用于提供支撐；第二外殼，所述第二外殼的底端與所述第一外殼的頂端螺紋連接；絕緣密封塞，置于所述第一外殼的頂端內(nèi)部，使得所述第一外殼的下部內(nèi)腔為中空設(shè)置；尼龍?zhí)?，固定設(shè)置在所述第二外殼的內(nèi)部；配重桿，放置在所述第二外殼的上端；和上連接針頭，所述上連接針頭的下端貫穿所述尼龍?zhí)?，所述上連接針頭的上端與所述信號傳輸電纜相連。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述絕緣密封塞為橡膠材質(zhì)制成。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述尼龍?zhí)椎南虏吭O(shè)有空腔，所述尼龍?zhí)椎牡撞颗c所述絕緣密封塞緊密接觸；在所述空腔內(nèi)裝有軟連接構(gòu)件，所述上連接針頭插入到所述軟連接構(gòu)件中，所述軟連接構(gòu)件用于導(dǎo)電；優(yōu)選地，所述軟連接構(gòu)件靠近所述絕緣密封塞的一端涂覆有石墨粉。

如上述的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，進一步優(yōu)選為：所述地面信號對接裝置的外殼的外徑不大于22mm。

分析可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和有益效果在于：

一、在小口徑鉆孔需要定向鉆進時，不必更換大鉆具，減少施工時間與成本。

二、地面與井下對接裝置能順利對接，且對接后定向儀器在靜止狀態(tài)下反應(yīng)良好，線路的絕緣密封性能良好?？箶_動能力強，在螺桿鉆具工作時，定向儀也能穩(wěn)定工作。

三、橡膠絕緣密封塞在多次針穿后仍保持絕緣密封性。

四、具有廣泛的實用性和易操作性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的有線隨鉆定向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型優(yōu)選實施例的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(未對接狀態(tài))；

圖3為本實用新型優(yōu)選實施例的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖(對接狀態(tài))；

圖4為本實用新型優(yōu)選實施例的井下信號對接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型優(yōu)選實施例的導(dǎo)電針頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型優(yōu)選實施例的尼龍球頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型優(yōu)選實施例的楔形桿體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實用新型優(yōu)選實施例的地面信號對接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實用新型優(yōu)選實施例的尼龍?zhí)椎慕Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實用新型優(yōu)選實施例的第一外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本實用新型優(yōu)選實施例的第二外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：11-探棒；12-信號傳輸電纜；13-地面絞車；14-數(shù)字顯示儀；2-鉆塔；21-滑輪；3-鉆機；31-鉆桿；4-無磁鉆鋌；5-螺桿鉆具；51-上端接頭；52-鉆頭；6-泥漿泵；61-高壓管；7-井下信號對接裝置；71-楔形桿體；711-臺階；72-尼龍球頭；73-導(dǎo)電針頭；731-針尖部；732-凸緣部；733-連接部；7311-絕緣層；74-信號源連接線；8-地面信號對接裝置；81-第一外殼；82-黃油；83-絕緣密封塞；84-軟連接構(gòu)件；85-尼龍?zhí)祝?6-第二外殼；87-上連接針頭；88-密封層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細說明。

如圖2和圖3所示，本實用新型優(yōu)選實施例的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)，探棒11與信號傳輸電纜12分開放置；探棒11放入無磁鉆鋌4內(nèi)，探棒11隨無磁鉆鋌4下入井下；對接系統(tǒng)主要包括井下信號對接裝置7，安裝在探棒11的上端部并下入井下；和地面信號對接裝置8，地面信號對接裝置8的上端部連接信號傳輸電纜12，地面信號對接裝置8的下端部與井下信號對接裝置7的上端部對接，使信號傳輸電纜12與探棒11之間連接，實現(xiàn)信號傳輸，完成定向。

總而言之，本實用新型提供的小口徑深孔定向鉆進井下信號對接系統(tǒng)提出把探棒11和信號傳輸電纜12分開的新理念，在地面把探棒11放入無磁鉆鋌4內(nèi)，在探棒11的上端部安裝一個井下信號對接裝置7，并下入井下。需要定向鉆進時，由信號傳輸電纜12攜帶地面信號對接裝置8下入井內(nèi)，兩者對接，實現(xiàn)定向信號傳輸。能夠解決有線隨鉆儀器不能下到Φ50mm或Φ60mm鉆桿內(nèi)的問題，使得本實用新型在小口徑鉆孔需要定向鉆進時，不必更換大鉆具，減少施工時間與成本。

在本實用新型中，如圖4所示，本實用新型的井下信號對接裝置7包括楔形桿體71，楔形桿體71的下端與探棒11螺紋連接，楔形桿體71用于提供支撐；尼龍球頭72，設(shè)置在楔形桿體71的上端內(nèi)側(cè)；導(dǎo)電針頭73，豎直貫穿尼龍球頭72；用于提供導(dǎo)電。為了能夠使探棒11與導(dǎo)電針頭73不出現(xiàn)應(yīng)力接觸，如圖4所示，本實用新型的井下信號對接裝置7還包括信號源連接線74，信號源連接線74的兩端分別與探棒11和導(dǎo)電針頭73相連。

由于螺桿鉆具5鉆進時具有較強的振動，為了保證導(dǎo)電的有效性，如圖5所示，本實用新型的導(dǎo)電針頭73為不銹鋼材質(zhì)制成。這樣可以保證導(dǎo)電針頭73是具有較高強度和硬度的導(dǎo)體。為了能夠使導(dǎo)電針頭73相對穩(wěn)定的插接在尼龍球頭72上，如圖5所示，本實用新型的導(dǎo)電針頭73由中間的凸緣將導(dǎo)電針頭73分為針尖部731、凸緣部732和連接部733；連接部733貫穿尼龍球頭72并通過凸緣部732搭接在尼龍球頭72上。為了防止針尖部731下半部出現(xiàn)意外導(dǎo)電的情況，如圖5所示，本實用新型在針尖部731的下半部覆蓋絕緣層7311。在本實用新型中，導(dǎo)電針頭73的總長度為65mm，針尖部731的長度為33mm，針尖部731的最大外徑為4mm，最小外徑為2mm，絕緣層7311的長度為18mm，即留出15mm作為針尖部731的尖頭。優(yōu)選為，絕緣層7311的絕緣材料為AB膠。均勻涂抹于針尖部731的下半部的外圈；進一步優(yōu)選為，絕緣層7311的厚度為1mm。

本實用新型的導(dǎo)電針頭73從尼龍球頭72里穿過，尼龍球頭72不僅固定了導(dǎo)電針頭73，而且還使導(dǎo)電針頭73與楔形桿體71絕緣。為使地面信號對接裝置8和井下信號對接裝置7順利對接且緊密接觸，如圖6所示，本實用新型的尼龍球頭72設(shè)計成球形；為了能夠與導(dǎo)電針頭73相配合連接，如圖6所示，本實用新型的尼龍球頭72的上端部設(shè)有內(nèi)凹臺沿，導(dǎo)電針頭73的凸緣部732搭接在尼龍球頭72的內(nèi)凹臺沿處。在本實用新型中，尼龍球頭72的總長度為25mm，球頭部的外徑為15mm，尼龍球頭72的內(nèi)眼直徑為3mm，尼龍球頭72與楔形桿體71絲扣連接。在本實用新型中，導(dǎo)電針頭73與尼龍球頭72之間的間隙灌101(或502等)膠水固定；在尼龍球頭72的中心孔的內(nèi)凹臺沿(即內(nèi)坡口)抹上AB膠，加強導(dǎo)電針頭73的固定效果。

如圖7所示，本實用新型的楔形桿體71的主要作用是對地面信號對接裝置8起固定和導(dǎo)向作用。在地面信號對接裝置8的配重桿的重力作用下，使得兩部分緊密固定，保護了導(dǎo)電針頭73。本實用新型的楔形桿體71的總長度為320mm，楔形桿體71與地面信號對接裝置8的連接部長度(即有效長度)為150mm；楔形桿體71的連接部的上部外徑為15mm，底部外徑為18mm。本實用新型的楔形桿體71的下端直接用絲扣與探棒11連接。

在本實用新型中，如圖8、圖10和圖11所示，本實用新型的地面信號對接裝置8包括：第一外殼81，用于提供支撐；第二外殼86，第二外殼86的底端與第一外殼的頂端螺紋連接；絕緣密封塞83，置于第一外殼81的頂端內(nèi)部，使得第一外殼81的下部內(nèi)腔為中空設(shè)置；尼龍?zhí)?5，固定設(shè)置在第二外殼86的內(nèi)部；配重桿(未圖示)，放置在第二外殼86的上端；和上連接針頭87，上連接針頭87的下端貫穿尼龍?zhí)?5，上連接針頭87的上端與信號傳輸電纜12相連。本實用新型的第一外殼81和第二外殼86之間的連接絲扣使用生料帶(或采用其他辦法)密封，以防進水。

在正常情況下，絕緣密封塞83在配重桿的壓力下，導(dǎo)電針頭73能穿透并密封。為了能夠使導(dǎo)電針頭73有效地穿透絕緣密封塞83，本實用新型的絕緣密封塞83為橡膠材質(zhì)制成，并為圓柱結(jié)構(gòu)。本實用新型的絕緣密封塞83的入水深度可為800～1000m，絕緣密封塞83承受的壓力為10MPa左右；優(yōu)選為，絕緣密封塞83的厚度為20mm，絕緣密封塞83的直徑為18mm，絕緣密封塞83的硬度為HRC30-40。在本實用新型中，絕緣密封塞83利用絲扣的壓力壓緊，但壓力不得大于90N?？赏ㄟ^適當?shù)恼{(diào)整絲扣的長度來實現(xiàn)。

為了使導(dǎo)電針頭73與上連接針頭87能夠有效連接，如圖8所示，在尼龍?zhí)?5與絕緣密封塞83之間裝有軟連接構(gòu)件84，上連接針頭87插入到軟連接構(gòu)件84中，軟連接構(gòu)件84用于導(dǎo)電。本實用新型的軟連接構(gòu)件84包括一簇細銅絲；和石墨粉，涂抹在細銅絲與絕緣密封塞83之間并填充在細銅絲的間隙中，上連接針頭87與細銅絲接觸。優(yōu)選為，本實用新型的細銅絲的直徑為0.2mm；涂抹在細銅絲與絕緣密封塞83之間的石墨粉的厚度為3mm。本實用新型充分利用石墨粉的非金屬導(dǎo)電物質(zhì)性能，同時石墨粉還具有潤滑性、耐高溫、導(dǎo)熱等性能。進一步優(yōu)選為，軟連接構(gòu)件84還包括云母粉，放在石墨粉的下部。在本實用新型中，在云母粉和石墨粉之間放置塑料薄膜。本實用新型的云母粉的厚度為3mm。本實用新型充分利用云母粉良好的彈性、韌性、絕緣性、耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕、附著力強等特性。在本實用新型中，上連接針頭87的作用是連接銅絲與信號傳輸電纜12，保證信號的聯(lián)通。

如圖9所示，本實用新型的尼龍?zhí)?5的下部設(shè)有空腔，用于容納軟連接構(gòu)件84，尼龍?zhí)?5的底部與絕緣密封塞83緊密接觸；這樣可以使軟連接構(gòu)件84與第一外殼81和第二外殼86絕緣。本實用新型的尼龍?zhí)椎拈L度為70mm，空腔的長度為25mm，空腔的內(nèi)徑為11.5mm。

在本實用新型中，考慮到如何快速使導(dǎo)電針頭73插入絕緣密封塞83，基于此，如圖8所示，本實用新型的地面信號對接裝置8還包括黃油82，涂覆在絕緣密封塞83的底部，起到機械潤滑的作用，并且還具有不導(dǎo)電的性能。本實用新型的黃油82為大于600c的耐高溫潤滑劑黃油，稠度等級為1#的粘稠狀膠體黃油，可以使本實用新型的黃油82不流淌。優(yōu)選為黃油82的厚度為20mm。本實用新型加入黃油82后，當楔形桿體71與絕緣密封塞83充分接觸后，不導(dǎo)電機械潤滑黃油呈環(huán)形，經(jīng)計算，黃油82的厚度變?yōu)?0mm，起到完全絕緣封閉作用。并且實際上在黃油82下部還存在一定厚度的壓縮空氣，更進一步起到絕緣封閉作用。

地面信號對接裝置8必須從鉆桿31內(nèi)孔通過，故要求其第一外殼81和第二外殼86的外徑不得大于鉆桿31的內(nèi)徑，充分考慮Φ60mm、Φ50mm鉆桿蹬厚及接頭內(nèi)徑，本實用新型的第一外殼81和第二外殼86的外徑不大于22mm。

為了能夠使定向儀器處于正常工作狀態(tài)，其楔形桿體71和第一外殼81必須有效連接，為了能夠?qū)崿F(xiàn)這個功能，如圖7所示，楔形桿體71的外圓周面設(shè)有臺階711，臺階711的上面為連接部，本實用新型還包括導(dǎo)電彈簧(未圖示)，導(dǎo)電彈簧套接在連接部上并位于臺階711的上端面，第一外殼81套在連接部時第一外殼81的下端面壓在導(dǎo)電彈簧上，使楔形桿體71和第一外殼81實現(xiàn)有效連接。本實用新型的導(dǎo)電彈簧為壓縮彈簧，導(dǎo)電彈簧的簧絲直徑為1.5mm，導(dǎo)電彈簧的內(nèi)徑為18mm，導(dǎo)電彈簧的節(jié)徑為8mm，導(dǎo)電彈簧的長度為40mm。

下面以一實施例對本實用新型進行說明：

淮南某礦DF33斷層地面探測及注漿工程XT-1孔原設(shè)計地面位置因有建筑物，無法安裝施工設(shè)備，故將孔位移動22m，為此需要對目的層進行定向鉆進。

該鉆孔結(jié)構(gòu)為：0.00～570.00m層位，孔徑為Φ216mm，下入Φ168×10mm護壁套管；570.00～1020.00m層位，孔徑為Φ118mm，裸孔注漿。該孔造斜段為570～770m，采用Φ95m螺桿，其螺桿彎度為0.75～1.00°，造斜方位267°，因采用的Φ60mm鉆桿，其最小內(nèi)徑30～34mm，故最小有線隨鉆儀器從鉆桿31內(nèi)下不去，只有采用地面信號對接裝置8和井下信號對接裝置7進行井下信號對接來完成定向。定向鉆進采用的鉆具組合為：Φ118mm牙輪鉆頭+Φ95mm螺桿+Φ105mm無磁鉆鋌+Φ60mm鉆桿。將Φ95mm螺桿、Φ105mm無磁鉆鋌、Φ60mm鉆桿連接后，隨同井下信號對接裝置7一同下入孔內(nèi)520m深，然后將地面信號對接裝置8用電纜從Φ60mm鉆桿內(nèi)下入，到位后順利實現(xiàn)對接，并且定向儀器信號反應(yīng)正常。拉起放下6次，儀器信號依然正常。

開泵使螺桿工作，此時能明顯感覺鉆具跳動，開泵40分鐘，儀器無任何異常。

分析可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點和有益效果在于：

一、在小口徑鉆孔需要定向鉆進時，不必更換大鉆具，減少施工時間與成本。

二、地面與井下對接裝置能順利對接，且對接后定向儀器在靜止狀態(tài)下反應(yīng)良好，線路的絕緣密封性能良好?？箶_動能力強，在螺桿鉆具工作時，定向儀也能穩(wěn)定工作。

三、橡膠絕緣密封塞在多次針穿后仍保持絕緣密封性。

四、具有廣泛的實用性和易操作性。

由技術(shù)常識可知，本實用新型可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本實用新型范圍內(nèi)或在等同于本實用新型的范圍內(nèi)的改變均被本實用新型包含。