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一、水平定向钻机工作原理
在水平定向钻机施工过程中，需要使用与钻机功率相匹配的泥浆搅拌装置，它对钻头的钻进和井壁的支撑保护起着非常重要的作用。水平定向钻机的工作原理1.1新型泥浆搅拌装置的结构与水平定向钻机结构相匹配新型搅拌装置结构简单，分为以下几个系统:汽油机通过软管系统与搅拌罐连接，软管系统由汽油机泵、软管、Y型过滤器、弯头等组成。其特征在于汽油机泵通过Y型过滤器连续搅拌泥浆；罐顶喷嘴系统，由内外螺纹接头、喷嘴、圆柱形接头、弯头、过滤器盖、三通、管道中的文丘里喷嘴、弯头、垫圈、锁紧螺母、塑料管和内衬喷嘴组成。内外螺纹接头固定在喷嘴上，喷嘴固定在三通上，弯头和过滤器盖固定在圆柱形接头上，圆柱形接头固定在三通上，内衬喷嘴固定在管道内的文丘里喷嘴上。管道的内文丘里喷嘴和弯头固定在塑料管上，垫圈和锁紧螺母固定在搅拌罐的顶部。其特征在于:一方面不断搅拌搅拌罐内的混合液，另一方面系统循环时罐顶喷嘴系统中的文丘里喷嘴形成的负压自动将膨润土通过进料塑料软管吸入搅拌罐内，从而快速完成搅拌罐内泥浆的配比要求；下喷嘴系统由罐内文丘里喷嘴、加强筋、罐内喷嘴、内锁紧螺母、软垫圈、外锁紧螺母、弯头、水管和外垫圈组成，其特征在于罐内文丘里喷嘴焊接在加强筋上，由大小头、直圆管和扩大管组成。罐内喷嘴的一端焊接在加强筋上，另一端固定在内锁紧螺母上，其头端为大小头。1.2水平定向钻机新型泥浆混合装置的结构工作原理首先，水通过进水口10注入水箱。汽油发动机泵从底部橡胶软管1吸水，并将其泵入进水橡胶软管3。在被Y形过滤器5过滤后，它被分成两个路径:一个路径通过罐顶部的喷嘴系统9。从罐体11的顶部喷射；另一路从底部喷嘴系统2通过四通阀14和橡胶软管15喷出，大大提高了搅拌效率；同时，罐顶的喷嘴系统9利用系统中文丘里喷嘴产生的负压，从塑料管7中吸出膨润土并与水混合，混合溶液在罐体11中不断循环搅拌，从而达到配浆的目的。此外，水与膨润土的比例可以通过膨润土的摄入量来控制。一般十分钟左右就可以完成1700L液体的配制。水平钻机结构:2.1水平定向钻机结构-底盘结构水平定向钻机底盘是指连接在机体和行走机构之间的部件，它将机体的重量传递给行走机构，减轻地面对机体的冲击，保证水平定向钻机的乘坐舒适性和稳定性。底盘是水平定向钻机的骨架，用来安装所有的总成和部件，使整机成为一个整体。目前，水平钻机的底盘一般都是液压驱动、刚性连接的车架。底盘主要包括车架和行走机构，车架为焊接框架结构，带有发动机、油水散热器、燃油和液压油箱、控制装置等的安装支架。底盘的行走装置主要包括驱动轮、导向轮、支撑轮、支撑链轮、履带总成、履带张紧装置、行走减速器、纵梁等。行走装置中的左、右纵梁分别焊接成一体，然后通过高强度螺栓与中间整体车架连接成一个整体车架。底盘车架的后端可以设置两个叉腿或两个竖腿，可以有效减轻腿的重量，简化结构。水平定向钻机工作时，支腿起支撑作用，增强整车稳定性。目前起落架减速器一般采用进口内置行星减速器(含电机)或两点可变电机减速器，可从帝人或其他厂家进口。可以实现行走速度和速度，输出扭矩大，结构紧凑。底盘的行走装置主要包括履带张紧器、橡胶履带总成、驱动轮、导向轮、支撑轮和行走减速器等。底盘橡胶履带有两种结构方式可供选择。一个是布里吉斯顿公司的整体橡胶履带。二是可以采用BERCO公司的组合式橡胶履带结构。与前者相比，前者结构简单，节距更小，车架高度更低，但后者强度高，能承受更大的载荷。损坏后可更换，驱动轮、导向轮、支撑轮、履带张紧装置可直接匹配。底盘履带张紧装置由张紧油缸、张紧弹簧、导向轮、油杯等组成。2.2水平定向钻机结构-发动机系统结构水平钻机的发动机系统一般包括发动机、散热器、空气滤清器、消声器、油箱等。一般在设计水平定向钻机时，采用国外约翰迪尔增压水冷发动机或美国康明斯增压中冷器发动机作为发动机。为满足不同用户的需求，还可安装国产二汽东风康明斯发动机和玉柴发动机。水散热器、空气滤清器等配件国产，油箱国产。2.3水平定向钻机结构-动力头结构一般水平钻动力头的结构是由高速电机驱动动力头，齿轮箱的输出轴带动钻杆旋转，输出轴是空心的。动力头具有以下功能:驱动钻头旋转；承受钻回过程中产生的反作用力；泥浆进入钻杆的通道。目前国内水平定向钻的动力头结构基本相同，区别在于:减速器的选择不同:相同吨位的水平定向钻无法选择相同的减速器，所以各厂家的减速比和性能参数都有所变化。动力头减速比不同:由于减速器传动比的变化，动力头减速比也随之变化。目前动力头的传动方式主要有链传动和齿轮传动；比如套管钻机动力头的传动方式就是链传动:链传动的优点是结构简单，制造容易，缺点是传动平衡性差，使用寿命短，输出扭矩小。沟渠开关公司钻机动力头的传动方式为齿轮传动；齿轮传动的优点是传动平衡，使用寿命长，输出扭矩大。缺点是制造要求精度高。另外，动力头的推拉装置是动力头拉回或进给运动的执行机构。一般一对减速器由一对低速大扭矩电机驱动，减速器驱动链轮链条机构，链轮链条机构给动力头提供进给力或回拉力。目前动力头推拉装置每个厂家都不一样，比如沟渠开关公司的链轮机构；该机构具有工作速度快、工作稳定、结构紧凑、成本适中的优点。缺点是链轮链条受力大；机箱的链轮链条加力机构；这种机构的优点是链条受力是推拉的一半，工作平稳；缺点是工作速度慢，结构尺寸大，成本高；廊坊国产双缸机构。该机构的优点是拉力大于钻力，成本较低；缺点是结构尺寸过大，工作稳定性差，使用寿命短，不能用于自动化要求高的车型和自走式车型。2.4水平定向钻机结构-钻杆装卸结构目前水平定向钻机的钻杆装卸机构:该机构一般由钻杆、钻杆盒、钻杆升降、可伸缩的梭臂、钻杆编号自动选择装置等组成。国内外厂商的结构不同，主要表现在钻杆的接入和运输上。其中有些采用人工存取钻杆，人工装卸钻杆不仅效率低而且增加了操作人员的劳动强度。有的采用四连杆机构接入钻杆，但一般都是利用弹簧的回缩力作为夹紧力，往往会出现钻杆脱落、工作不可靠等事故，不仅影响工作效率，还可能造成钻孔坍塌、钻孔掩埋等严重事故。有的采用旋转结构运输钻杆，可以方便装卸钻杆，减轻操作人员的劳动强度，提高工作效率。该机构采用柔性送料和安装，协调性高。需要对钻杆的升降、梭臂的伸缩、动力头的位置、装卸检测等功能进行逻辑控制。，从而实现多个动作之间的自动切换。控制系统采用先进的PLC控制；总之，上述动作流程和逻辑控制基本相似，以沟巫公司为最高级。勾神液压夹纱器、梭臂液压停止、自动涂线油、排数自动选择装置等功能。，已被视为钻杆接入速度、可靠性和效率的行业标准。2.5水平定向钻机结构-虎钳结构水平钻井的虎钳位于钻机的前部，由前后虎钳组成。前、后虎钳均可通过液压缸径向推动卡瓦夹紧钻杆，后虎钳可在液压缸的作用下与前虎钳相对转动，使前、后虎钳相互配合，便于拆卸钻杆。国内厂家除了勾神公司的结构都差不多，勾神公司的虎钳整体安装在浮动支撑座上，保护虎钳在装卸钻杆时不受冲击。2.6水平定向钻机的结构-锚固装置的结构水平钻机的锚固装置用于整机作业时的稳定和锚固，提高整机的稳定性。它位于整机的前端。目前生产厂家普遍采用螺旋钻孔机构；螺杆由低速大扭矩电机驱动，液压缸用于推拉钻孔或钻孔。每个厂商的具体结构略有不同。此外，水平定向钻机的锚固装置设计一般采用两种方案来匹配整体外观:将地面锚固阀置于锚固装置内，便于结构布置，易于布管；后一种地锚阀是单独放置的，比如在发动机罩内，但它完全改变了主机的形状和外观。2.7水平定向钻机结构|-导向系统目前水平钻井有手持式跟踪系统和电缆导向系统。前者经济易用，但由于操作人员需要到达钻头正上方的地面，容易受到地形、电磁干扰和探测深度的限制，所以多用于中小型钻机上。后者可以穿越任何地形，不受电磁干扰，但复杂，使用麻烦，效率低，价格昂贵。目前国内市场上主要有DCI公司的Digitrak导向仪和雷迪公司的RD386导向仪，其中DCI应用最为广泛，精度和数据处理速度更快，技术更先进，用户反应更好。2.8水平定向钻机结构-泥浆系统结构水平钻井泥浆系统由车载泥浆系统和泥浆搅拌系统组成；泥浆混合系统用于混合和搅拌泥浆，并向车载泥浆系统提供泥浆。车载泥浆系统将泥浆加压，通过动力头、钻杆、钻头打入孔内，以稳定孔壁，降低扭矩和拔管阻力，冷却钻头。拍探头，清除钻孔等产生的土屑。车载泥浆泵采用液压马达驱动，选用FMC活塞式泥浆泵或国产衡阳活塞式泥浆泵。最大流量450L/min，泥浆流量大，能保证泥浆要求:泥浆搅拌系统要求:搅拌系统应具有快速均匀搅拌、提供大流量泥浆、调整泥浆配比、同时搅拌输送等功能。混合系统包括料斗、汽油泵、混合罐、车载泥浆泵及相关设备。泥浆罐的容量有500加仑和1000加仑。用户也可以选择两个并联的泥浆罐，一个用于搅拌，一个用于供应泥浆。
二、有哪些生活中常见的巧妙的机械结构?
机械机构并没有我们想象中那么复杂及遥远，在我们的日常生活中就存在许多机械机构。
最常见的机械结构如下：
1、杠杆机构
说到杠杆机构，好多人的大脑总可能会出现用铁棍撬动东西的图案，生活中杠杆机构是应用最多最普遍的一种机械机构，主要体现在如：钢丝钳，通过中间的旋转轴两个手柄轻轻用力就可以夹断铁丝、钉子等。
2、曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是一个曲柄带动一个连杆进行运动的机械方式，最常见的体现为：之前的手动缝纫机，其缝纫衣服的机头就是依靠下面用脚他懂的踏板带动起来的，通过脚的均匀踏动踏板联动机头进行不断缝纫衣服，所以要想连续缝纫衣服这需要你的手、脚、脑、眼相互协调，如果出现协调问题就会出现缝纫出错。
3、链条机构及棘轮机构
生活中自行车之所以采用链条机构是因为链条机构结构简单可靠不会出现打滑问题，再者通过链条机构配合自行车后轴的棘轮机构就不会造成向后骑自行车自行车走动的情况，棘轮机构也是一种保护装置，载荷太重就没法骑动自行车。
4、皮带机构
生活中的波轮洗衣机就是应用的皮带机构，皮带机构的机构简单维护方便，最重要的是皮带机构具有自动的过载保护，不会对洗衣机造成故障损伤。
5、弹簧机构
最简单的弹簧机构应用在我们用来测量距离的盒尺上，盒尺内的尺子用弹簧钢进行卷曲当伸缩拉动时会有自然得回缩力，所以现在的盒尺都会有一个控制按钮用来进行尺子长度固定防止尺子回缩时造成人员受伤。
6、齿轮机构
齿轮机构应用较多，最常见的是机械手表、汽车变速箱。通过不同齿数齿轮的转动来进行时间控制与速度调节。
机械机构是与生活息息相关的，机械机构的发明与应用也是为了提高人们的生活质量。
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水平定向钻杆常见损坏情况及使用注意事项
2024-07-09 09:27·中科非开挖
钻杆被广泛应用于矿山开采、地质钻探、油气田勘探、水平定向钻穿越管道敷设等多个领域。钻杆作为整个钻柱的重要组成部分，在钻进过程中起着举足轻重的作用。钻杆质量的优劣，保养、维护的好坏对现场使用效果、钻具事故的发生、施工成本等都有着重要影响。一、水平定向钻钻杆常见的破坏情况水平定向钻钻杆在施工过程中被损坏的因素较多，其一是由复合钻进引起钻杆的均匀磨损，顶进钻进引起钻杆的偏磨，这些磨损都会使钻杆强度下降；其二螺纹密封脂使用或涂抹方法不当，涂抹量少或涂抹不到位等，造成钻杆螺纹连接时不能进行有效的密封和润滑而发生丝扣黏结而引起的钻杆损坏；其三是地层因素，地层构成不同，对钻杆尤其是对钻杆接箍的研磨程度也不同。地层可钻性差(5-7级)，不均质性强，在钻进过程中易发生憋、跳现象，加剧了钻杆纵向振动，使钻杆发生疲劳失效的概率增加；但最为主要的钻杆事故是钻杆螺纹联结处的疲劳及与疲劳相关的失效所引起的。二、钻杆使用过程中的注意事项1、钻杆使用前，应将其整齐摆放在距地面0.3m以上且拥有足够架墩的活动钻杆管架上，防止水、湿气、泥土等对钻杆造生锈蚀;钻杆管架要保持平行并在同一水平面上，以防止钻杆产生弯曲变形;位于管架两头的钻杆要用塞块予以卡紧，防止钻杆滚动、跌落。2、新钻杆初次使用时，建议以稍低于规定值的扭矩对接头进行两次拧卸操作，确认接头螺纹及密封面完好后，再足量、均匀涂抹好丝扣油并按规定扭矩将接头螺纹上紧，再使用。这种磨合扣的操作有利于强化螺纹表面硬度，增强螺纹的抗粘扣性能，延长钻杆的使用寿命。3、装接钻杆前，要清理干净公扣与母扣，并抹上丝扣油（丝扣油不能用其他费油、劣压油代替）防止公扣和母扣过早磨损或损坏。同时，上扣预紧力应控制在15Mpa之内，防止因压力过大卸扣困难。避免用火烤接头减低接头的机械性能，（尤其是母接头）影响使用寿命。另外，不预紧，螺纹连接摆动，造成螺纹互相研磨牙顶变尖，侧面产生棱脊，导致螺纹损坏或产生粘扣现象；不预紧，母扣台阶未压紧，可导致公扣接头螺纹根部疲劳折断；在高压液流的作用下，母接头被刺穿，产生刺蚀现象，易导致母接头纵裂。4、注意清理水道孔，防止杂物阻塞通道引起泥浆系统憋压。5、注意检查钻杆各部位磨损情况，出现非正常磨损应及时找出原因：⑴判断是否是孔内尖锐硬质物质划伤钻杆；⑵判断是否是钻机导向装置对钻杆的划伤。当非开挖钻机钻杆杆体部位划伤痕迹深约1mm呈螺旋状态一圈以上时，请谨慎用。防止钻杆在施工中被折断，造成更大的损失。钻杆扣型有局部小范围（约1-2扣，扣长10mm）的损伤，也应及时修复后再使用。6、注意避免用虎钳夹钳夹持钻杆杆体的任何部位，以避免杆体被卡瓦夹伤，降低钻杆的使用寿命。三、钻杆使用后的维护保养钻杆工作结束后，将钻具按不同的规格、壁厚、水道孔大小、钢级、分类等级，整齐地摆放在钻杆管架上。及时用清水对钻具的内、外表面，接头螺纹，以及台肩密封面进行彻底清理、冲洗并吹干。检查钻杆表面有没有裂纹、刻痕，螺纹是否完好，接头是否存在偏磨，台肩面是否平整、有无擦伤，管体是否存在弯曲和挤咬伤，钻杆内、外表面是否存在腐蚀、麻坑等缺陷。如果条件允许的话，应不定期对钻杆管体进行超声波探伤，对螺纹部位进行磁粉探伤，以降低接头螺纹断裂、钻杆管体刺漏等失效事故的发生几率。检查没有问题的钻具要在螺纹及台肩密封面涂抹好防锈油，戴好护丝，做好各项防护措施。有问题的钻杆用油漆做好标记并分开存放，防止误用。对于长期露天存放不用的钻杆，要用防雨苫布进行遮盖，并定期检查钻杆内外表面的腐蚀情况，做好防潮、防腐工作。四、钻杆报废有哪些标准（1）本体折断;（2）本体刺穿;（3）本体胀裂;（4）本体扭曲或严重弯曲，经过校直仍无法达到表内允许的直线度。钻杆允许直线度（5）水道孔堵塞，无法通开；（6）被火烧过或被硫化氢污染，经过检验发现材质或机械性能变化；（7）两端加厚部分的任一端有效长度不足50mm；（8）经过无损探伤发现有疲劳裂纹。钻杆管体磨伤报废条件五、如何有效提升水平定向钻杆使用效果？如何提升水平定向钻钻杆使用效果，主要体现在钻杆规格尺寸系列的优化设计，使用高强度钢材，端部连接结构、螺纹类型与加工和现场合理使用维护等。(1)采用合理规格尺寸钻杆直径与钻孔孔径、轴向荷载相匹配，壁厚，主要考虑强度与操作轻便，钻杆长度与作业空间、钻机规格与施工钻孔长度有关，可以灵活考虑。(2)采用优质高强度钢材钻杆强度习惯用屈服强度表示其钢级，并采用石油勘探和矿产岩心钻探钢级标准。历史上曾长期使用E级钢钻杆，后来逐渐发展到X95、G105、S135、U170等，采用优质合金钢同时进行调质(淬火-回火)处理。(3)采用钻杆端部内加厚或焊接接头为增加螺纹部位的有效截面积，使其强度与钻杆体强度一致，甚至超过钻杆体强度，石油勘探技术曾提出接头的扭转强度应比钻杆体强度大13%~20%，作为安全系数。钻杆接头的厚度为了加工螺纹必须远大于钻杆体厚度，并且可以采取不同加厚和焊接方法。(4)选择合理的螺纹类型主要包括螺纹类型、螺旋角、锥度、密封台肩、应力消减槽1-3=1-1*9/10+2*9-7=3和加工检测等。螺纹部分是钻杆最重要的应力集中和遭受磨损的部位。除前述要增加壁厚外，螺纹本身设计加工将直接影响钻杆使用效果。(5)合理操作与维护做到合理操作与维护可以延长钻杆使用寿命，杜绝事故。①所用钻杆规格性能(钻杆直径、壁厚及钢级)能匹配施工作业中受到的各种荷载。②钻孔直径与轨迹设计和施工中轨迹要慎重考虑钻杆荷载能力，尽量采用小入、出土角较大弯曲率半径、较少弯曲变化的钻孔轨迹设计;埋深不大的管线因地制宜采用工作坑设计有利于减少弯曲孔段施工。这都有利于减轻钻杆所受综合应力和磨损，尤其要保证扭应力在安全范围内，以防止钻杆断裂。③钻杆连接时扭矩要恰到好处。防止过载粘扣或未拧满现象，严防卡盘和管钳伤害钻杆。④先进的钻机都有自动给进、提位、搬移、对中、拧卸和涂螺纹脂机构。有直视参数仪表显示扭矩、转速和轴向荷载等，并有预警装置防止超负荷作业，利于保护钻杆。⑤宜采用优质含软金属材料的固体螺纹润滑脂。⑥经常检查钻杆完好和磨损程度。⑦暂时不用的钻杆，要进行清洗，包括外表、内壁和螺纹部分，并涂专用防锈油，要有螺纹保护帽，妥善存放。【WINDRISES NETWORK MARKETING】尊享直接对接老板
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