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1、培训讲义义一、 水平定向向钻机第一节 设备能力力的定义义大部分的的机器均均采用回回拖力来来衡量设设备能力力的大小小，例如如：CASSE60030、Dittch WittchJJT70020、VerrmeeerD555100、AMEERICCAN AUGGERSSDD9990、北京京土行孙孙DDWW3200、深圳圳钻通ZT-35等。进进口的设设备一般般以磅为为计量单单位，国国产机器器都以KN来衡量量推拉力力。除了推拉拉力，所所有的设设备还有有一个重重要的参参数扭矩。在定向向钻发展展的初期期阶段，人人们认为为设备主主要是用用来回拖拖管线，制制造厂商商会着重重宣传机机器的推推拉力。随着技技术的发发展
2、，大大家都认认识到扭扭矩也是是一个重重要的因因素。因因为，在在定向钻钻施工时时，主要要是靠扭扭矩来切切削地下下土层，设设备没有有合适的的扭矩，也也同样不不能很好好地完成成工程。因此，对对于不同同能力的的定向钻钻必须有有相互配配合的推推拉力和和扭矩。另外，国国外制造造的机器器都按照照标准配配备了机机载高压压泥浆泵泵，也非非常重视视机载高高压泥浆浆泵的输输送能力力。这种种配置的的出发点点在于认识到到泥浆对对定向钻钻施工的的重要性性：泥浆浆是一种种工具，其在定向钻施工中的重要性相当于人体的“血液”，其主要目的-减少施工阻力和风险，是发挥定向钻潜力的“酵母”。第二节 定向钻的的组成定向钻机机的主要要由
3、以下下几部分分组成：发动机机为液压压系统提提供动力力；液压压泵为各种种动作的的提供液液压能量量；液压压马达和和液压缸缸执行需需要的工工作动作作。在定向钻钻机中，发发动机是是设备的的主要部部分，它它的性能能好坏直直接影响响到机器器是否能能保持良良好的工工作状态态。如果果没有足足够的功功率支持持，在施施工中遇遇到较大大的阻力力时，就就会出现现发动机机不能正正常工作作甚至熄熄火的现现象。按按照要求求进行使使用、维维护和保保养，是是让发动动机延长长使用寿寿命的关关键。液压泵是是定向钻钻机中的的核心部部分，它它们为所所有的工工作提供供了动力力来源。一般选选用二到到三个液液压泵来来分别为为不同的的工作部部
4、分提供供高温高高压液压压油。在在定向钻钻机的施施工中，需需要实施施推拉、旋转、保证高高压泥浆浆的供应应以及完完成其它它的辅助助动作（如如装卸钻钻杆、机机器行走走、地锚锚固定等等）。比比较好的的定向钻钻机会设设置了三三个液压压泵来分分别满足足推拉、旋转、泥浆或或辅助动动作所需需要的动动力。液压马达达和液压压缸是机机器上的的执行部部件，它它们可以以根据操操作者的的指令进进行需要要的动作作。液压压马达主主要实现现的是旋旋转，液液压缸执执行的是是直线运运动。液液压马达达和液压压缸通过过电液（或或液液）控控制部件件与液压压泵连接接在一起起，形成成了液压压系统。第三节 液压系统统液压闭路循环系统反馈控制线
5、动力输入动力输出液压油箱液压泵液压马达根据其结结构的不不同，可可以分为为两种液液压工作作系统。一种称称为闭路路循环系系统，另另一种称称为开路路循环系系统，它它们各自自的工作作原理如如下图。闭路循环环系统的的主要特特点：可可以节省省发动机机输出功功率。在在闭路系系统中运运行的高高压高温温液压油油，经过过工作会会消耗掉掉一部分分能量，这这些油在在执行部部件的出出口，相相对还是是处在具具有一定定温度和和压力的的状态。在重新新回到液液压泵的的进口时时，只需需要通过过液压泵泵增加被被消耗的的能力部部分，就就好像加加热冷水水和温水水所烧掉掉的燃料料数量不不同一样样。开路循环系统液压泵液压油箱控制元件液压缸
6、滤清器液压油冷却器与闭路系系统不同同的是，开开路循环环系统中中的高压压高温液液压油在在工作后后会通过过液压油油冷却器器回到油油箱。这这样，在在下一次次工作周周期开始始时，必必须通过过液压泵泵再进行行加温加加压才能能继续提提供动力力。在开开路系统统中，发发动机始始终为液液压系统统消耗一一定的功功率。第四节 定向钻机机维护保保养各种型号号的定向向钻机在在操作使使用说明明书中都都给出了了具体的的要求，常常见的维维护保养养规程如如下：1常规规例查（每每工作10小时或或每天）1 检查发动动机风扇扇驱动皮皮带；2 检查冷却却水液位位及冷却却系统；3 检查燃油油箱油位位（主机机和泥浆浆混配系系统）；4 检查
7、机油油油位（主主机和泥泥浆混配配系统）；5 检查液压压油油位位；6 检查推拉拉驱动链链条松紧紧程度；7 检查、润润滑动力力虎钳；8 润滑钻杆杆导向轴轴承；9 检查所有有的连接接处、液液压接头头和螺栓栓紧固情情况。2.日维维护保养养主机：将将钻机冲冲洗干净净。冬季季，在机机载高压压泵、泥泥浆管和和露在外外面的钻钻杆内应应打入防防冻液。泥浆系统统：将其其冲洗干干净，排排放积水水（在冬冬季时，特特别要将将泥浆泵泵中的积积水排放放干净），发发动机加加罩防雨雨、防冻冻。3.正常常期限维维护保养养a每工工作50小时或或每周1 检查空滤滤及空滤滤指示器器并根据据需要加加以清洁洁；2 油水分离离器排水水；3
8、检查或更更换泥浆浆泵曲轴轴箱油；4 润滑前推推进链条条导向轮轮轴；5 润滑后推推进链条条轴承；6 润滑驱动动导向旋旋转轴；7 检查、润润滑履带带滚动轴轴；8 检查履带带齿轮箱箱油位；9 润滑所有有控制键键活动部部位。b.每工工作150小时或或每月-更换换发动机机机油和和滤清器器c每工工作250小时或或每三个个月1 检查风扇扇皮带；2 更换液压压油滤清清器；3 检查发动动机冷却却系统；4 检查蓄电电池电解解液液面面；5 检查行星星履带驱驱动齿轮轮油；6 检查驱动动齿轮箱箱油；d每工工作500小时或或半年1 更换泥浆浆泵曲轴轴箱油；2 更换发动动机燃油油滤清器器；3 更换水泵泵曲轴箱箱油；4 更换
9、驱动动齿轮箱箱油；f每工工作10000小时或或一年1 当空滤指指示器提提示时，更更换或者者清洗空空滤组件件；2 更换冷却却液；3 更换行星星履带驱驱动齿轮轮油；4 更换液压压油；5 清洁或更更换液压压油虹吸吸网滤清清器。二、钻具具第一节 钻头钻头是定定向钻施施工时的的重要工工具，它它主要在在工程开开始时进进行导向向孔作业业。根据据不同地地质情况况，可以以选择不不同的钻钻头和钻钻头板。在一般的的粘土层层和沙土土层条件件下，选选择的是是通用钻钻头（如如图2-1）。在在岩石层层中工作作可以使使用岩石石钻具（如如图2-5和图2-6）。1. 普通钻头头体的结结构钻头组件件通常由由主体、用螺栓栓固定的的钻
10、头板板或（和和）压板板组成。主体内内有一个个放置可可发射无无线电信信号的控控向信号号棒的隔隔舱，泥泥浆通道道用来将将泥浆输输送到钻钻头组件件的前端端，使泥泥浆形成成一定的的高压流流体喷射射出来。为了保证证控向信信号棒的的无线电电信号的的正常发发射，主主体上开开有电磁磁通槽，该该电磁通通槽必须须采用具具有一定定强度的的非金属属材料进进行密封封。在使使用时，安安装完控控向信号号棒后，必必须按照照要求做做好固定定防护，防防止在工工作中造造成丢失失控向信信号棒。在使用有有线控向向信号棒棒时，为为了便于于安装有有线控向向信号棒棒，钻头头体采用用的是后后装式。有线控控向信号号棒从后后部装入入，在导导线引出
11、出端必须须存在密密封部件件，防止止泥浆渗渗入信号号棒腔体体，造成成漏电，影影响正常常工作。图2-11 通用钻钻头钻头体上上的钻头头板的功功能是在在土层中中切削出出一个允允许后续续钻杆通通过的孔孔道，以以便完成成导向孔孔作业。在工作作中，随随着钻机机动力头头的动作作，通过过钻杆与与动力头头连接在在一起的的钻头体体会进行行相应的的工作。如果动动力头主主轴既进进行旋转转同时也也进行推推进，钻钻头体会会基本按按照预定定的直线线方向前前进；如如果动力力头主轴轴不旋转转，通过过钻杆推推动钻头头体前进进，由于于受到作作用在钻钻头板上上的外力力作用，钻钻头板会会按照停停止的钟钟面进行行角度（方方向）的的改变。
12、钻头板是是钻头体体上的一一个重要要部分。为了更更好地进进行施工工，必须须根据不不同的土土层情况况选用不不同形式式的钻头头板。在在通常的的土层下下，基本本选择使使用平板板（具有有或没有有耐磨合合金）式式。下图图就是部部分钻头头板的形形式。图2-33普通土土层中使使用的钻钻头板 图2-4硬土层层、回填填土层中中使用的的钻头板板钻头板的的选择不不仅考虑虑其形状状而且需需要考虑虑其外型型尺寸的的大小，选选择的原原则是：硬土层层应该选选用倾斜斜角度和和尺寸小小的；软软土层可可以选择择倾斜角角度和尺尺寸大的的。在硬硬土层和和回填土土层中，需需要使用用镶焊合合金刀头头的钻头头板。发发现钻头头板磨损损严重时时
13、，就应应该进行行更换，否否则会降降低工作作效率。泥浆通道道是在制制造钻头头体时经经过专门门设计和和进行加加工形成成。它的的主要作作用是保保证泥浆浆能够通通畅地输输送到钻钻头体前前端。由由于该通通道与控控向信号号棒隔舱舱靠的很很近，因因此能够够冷却钻钻头体与与地层摩摩擦产生生的热量量，保护护控向信信号棒不不会因为为温度过过高而损损坏。在在泥浆通通道的出出口处，可可以根据据需要加加装喷嘴嘴，以便便调整泥泥浆喷射射时的压压力。每每次使用用前，必必须检查查该通道道和喷嘴嘴是否畅畅通，以以免因为为堵塞造造成控向向信号棒棒的烧毁毁及其他他施工事事故。2. 岩石钻头头体在岩石中中进行作作业，必必须采用用相应
14、的的岩石钻钻头体（如如下图）。 图2-5三爪式式钻头体体 图2-6泥浆马马达及牙牙轮钻具具这两种钻钻头体都都可以在在岩石地地层进行行作业，在在实际工工作中如如何选择择使用哪哪种形式式，取决决于设备备能力、高压泥泥浆泵的的配置以以及配套套和施工工成本。三爪式钻钻头体的的配套和和施工成成本较低低，工作作效率慢慢。在实实际施工工时，它它的钻进进和改变变方向完完全依靠靠设备本本身的能能力（推推力和扭扭矩），可可以配备备三爪式式钻头体体的设备备能力推力13.33kkN（300000IIbs）；主轴输输出扭矩矩54223Nm。在进进行方向向调整时时，应该该采用定定向（或或称“扇面”）切削削，这种种工作方方
15、式的操操作步骤骤是，在在需要改改变方向向的方位位一定范范围内来来回进行行反复的的切削。例如：如果在在12点钟进进行上抬抬操作（即即要求增增加钻进进角度）。第一步步，在钻钻头脱离离岩石的的情况下下，先将将钟面调调整到9点钟；第二步步，向钻钻头施加加一定的的推力（根根据岩石石的强度度确定推推力的大大小）；第三步步，在推推力存在在的条件件下，旋旋转钻头头到3点钟；第四步步，撤回回钻头。而后重重复进行行上面的的操作步步骤，直直到完成成需要的的角度改改变为止止。在实实际操作作中，必必须考虑虑到钻杆杆所能承承受的弯弯曲，不不能采取取在短距距离内就就完成大大角度的的改变要要求，这这样会造造成钻杆杆的损坏坏。在直直线钻进进时，与与普通钻钻头体一一样进行行工作，关关键在于于根据岩岩石的硬硬度，选选取适当当的钻进进压力和和扭矩。如果两两者匹配配不恰当当，会造造成合金金刀头的的快速磨磨损或损损坏。泥浆马达达及牙轮轮钻具的
