本发明涉及一种水平定向钻及其施工方法，包括：钻杆组件，其包括一钻杆主体和一钻头，钻杆主体上环设有多个钻井泥浆给送口，钻杆主体内部设置有泥浆盛装盒，泥浆盛装盒的顶部设置有多组长短不一的导流板；套管，其套设在钻杆主体的一端，且以在动力组件的驱动下沿钻杆主体水平滑动的方式设置；液面传感器，其设置在泥浆盛装盒中，液面传感器与水平定向钻的控制系统信号连接，以在泥浆盛装盒中的泥浆下降到达预定高度时控制套管沿钻杆主体水平运动，以关闭钻杆主体的多个钻井泥浆给送口。本发明还提供了一种水平定向钻的施工方法。本发明提供了一种结构简单、整个装置体积较小，能够满足不同环境施工需求的水平定向钻及其施工方法。
钻杆组件，其包括一钻杆主体和一钻头，所述钻头与所述钻杆主体旋转连接，所述钻头设置为剖面包括一水平边界、一竖直边界和一曲面边界，且所述钻头的竖直边界与所述钻杆主体的前端连接；所述钻杆主体上环设有多个钻井泥浆给送口，所述钻井泥浆给送口设置为盖体与所述钻杆主体成C字型，且开口朝下，所述钻杆主体内部设置有泥浆盛装盒，所述泥浆盛装盒的顶部设置有多组长短不一的导流板，多组导流板分别延伸至所述钻杆主体的多个钻井泥浆给送口处以引导钻井泥浆顺利流出所述泥浆盛装盒；所述泥浆盛装盒的下部设置有一升降台，所述升降台的底座与所述钻杆主体底部连接，所述升降台的上端与所述泥浆盛装盒的底部固定；
套管，其套设在所述钻杆主体的一端，且以在动力组件的驱动下沿所述钻杆主体水平滑动的方式设置；
动力组件，其包括液压泵、第一电机和第二电机，所述液压泵驱动所述钻杆主体的伸缩和旋转作业，且设置在所述钻杆主体的顶端，所述第一电机驱动所述升降台的升降作业，且设置在所述钻杆主体的底端，所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的水平滑动，所述第二电机设置在所述钻杆主体的底端；
液面传感器，其设置在所述泥浆盛装盒中，所述液面传感器与所述水平定向钻的控制系统信号连接，以在所述泥浆盛装盒中的泥浆下降到达预定高度时控制所述套管沿所述钻杆主体水平运动，以关闭所述钻杆主体的多个钻井泥浆给送口，同时启动所述升降台将所述泥浆盛装盒向所述钻杆主体的底端运输。
2.如权利要求1所述的水平定向钻，其特征在于，所述泥浆盛装盒长度为所述钻杆主体长度的1/2～2/3。
3.如权利要求1所述的水平定向钻，其特征在于，多个钻井泥浆给送口沿所述钻杆主体的轴向等间距环向分布。
4.如权利要求1所述的水平定向钻，其特征在于，所述钻头的曲面边界的弧度为π/2～2π/3。
5.如权利要求1所述的水平定向钻的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、利用所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的另一端滑动至一端，以将所述钻杆主体上环设的多个钻井泥浆给送口关闭，所述液压泵驱动所述钻杆主体进入预定作业位置；
步骤二、再次利用所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的一端滑动至另一端，以将所述钻杆主体环设的多个钻井泥浆给送口打开，同时所述第一电机驱动所述升降台升高到预定位置，以使得所述泥浆盛装盒中的泥浆通过多组长短不一的导流板经多个钻井泥浆给送口流出至井中；
步骤三、当所述泥浆盛装盒中的液面传感器监测到所述泥浆盛装盒中的泥浆液面下降到预定高度时，所述液面传感器发送信号至所述水平定向钻的控制系统，控制系统发送指令至所述第一电机和第二电机，所述第一电机驱动所述升降台下降至所述钻杆主体的底部，同时第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的另一端滑动至一端，以将所述钻杆主体环设的多个钻井泥浆给送口关闭；
步骤四、所述液压泵驱动所述钻杆主体离开预定作业位置，添加钻井泥浆，重复步骤一至四，完成钻井作业。
6.如权利要求5所述的水平定向钻的施工方法，其特征在于，所述步骤一中所述液压泵驱动所述钻杆主体沿与水平面呈20～30°的夹角进入预定作业位置。
7.如权利要求5所述的水平定向钻的施工方法，其特征在于，所述液压泵驱动所述钻杆主体同时做伸缩运动和旋转运动。
8.如权利要求5所述的水平定向钻的施工方法，其特征在于，多个钻井泥浆给送口的设置位置均远离所述泥浆盛装盒的开口位置。
水平定向钻及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水平定向钻。更具体地说，本发明涉及一种水平定向钻及其施工方法。
背景技术
[0002] 水平定向钻是在不开挖地表面的情况下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况，工作环境温度为-15℃～45℃。现有技术中，大型钻机由主机和动力源两部分组成，钻头设在主机上，动力源给主机提供动力。整个装置体积较大，对现场施工要求比较高，若现场条件恶劣，设备入场相当困难，不便于施工。
发明内容
[0003] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0004] 本发明还有一个目的是提供一种结构简单、整个装置体积较小，能够满足不同环境施工需求的水平定向钻及其施工方法。
[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水平定向钻，包括：
[0006] 钻杆组件，其包括一钻杆主体和一钻头，所述钻头与所述钻杆主体旋转连接，所述钻头设置为剖面包括一水平边界、一竖直边界和一曲面边界，且所述钻头的竖直边界与所述钻杆主体的前端连接；所述钻杆主体上环设有多个钻井泥浆给送口，所述钻井泥浆给送口设置为盖体与所述钻杆主体成C字型，且开口朝下，所述钻杆主体内部设置有泥浆盛装盒，所述泥浆盛装盒的顶部设置有多组长短不一的导流板，多组导流板分别延伸至所述钻杆主体的多个钻井泥浆给送口处以引导钻井泥浆顺利流出所述泥浆盛装盒；所述泥浆盛装盒的下部设置有一升降台，所述升降台的底座与所述钻杆主体底部连接，所述升降台的上端与所述泥浆盛装盒的底部固定；
[0007] 套管，其套设在所述钻杆主体的一端，且以在动力组件的驱动下沿所述钻杆主体水平滑动的方式设置；
[0008] 动力组件，其包括液压泵、第一电机和第二电机，所述液压泵驱动所述钻杆主体的伸缩和旋转作业，且设置在所述钻杆主体的顶端，所述第一电机驱动所述升降台的升降作业，且设置在所述钻杆主体的底端，所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的水平滑动，所述第二电机设置在所述钻杆主体的底端；
[0009] 液面传感器，其设置在所述泥浆盛装盒中，所述液面传感器与所述水平定向钻的控制系统信号连接，以在所述泥浆盛装盒中的泥浆下降到达预定高度时控制所述套管沿所述钻杆主体水平运动，以关闭所述钻杆主体的多个钻井泥浆给送口，同时启动所述升降台将所述泥浆盛装盒向所述钻杆主体的底端运输。
[0010] 优选的是，所述的水平定向钻中，所述泥浆盛装盒长度为所述钻杆主体长度的1/2～2/3。
[0011] 优选的是，所述的水平定向钻中，多个钻井泥浆给送口沿所述钻杆主体的轴向等间距环向分布。
[0012] 优选的是，所述的水平定向钻中，所述钻头的曲面边界的弧度为π/2～2π/3。
[0013] 本发明还提供一种水平定向钻的施工方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤一、利用所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的另一端滑动至一端，以将所述钻杆主体上环设的多个钻井泥浆给送口关闭，所述液压泵驱动所述钻杆主体进入预定作业位置；
[0015] 步骤二、再次利用所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的一端滑动至另一端，以将所述钻杆主体环设的多个钻井泥浆给送口打开，同时所述第一电机驱动所述升降台升高到预定位置，以使得所述泥浆盛装盒中的泥浆通过多组长短不一的导流板经多个钻井泥浆给送口流出至井中；
[0016] 步骤三、当所述泥浆盛装盒中的液面传感器监测到所述泥浆盛装盒中的泥浆液面下降到预定高度时，所述液面传感器发送信号至所述水平定向钻的控制系统，控制系统发送指令至所述第一电机和第二电机，所述第一电机驱动所述升降台下降至所述钻杆主体的底部，同时第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的另一端滑动至一端，以将所述钻杆主体环设的多个钻井泥浆给送口关闭；
[0017] 步骤四、所述液压泵驱动所述钻杆主体离开预定作业位置，添加钻井泥浆，重复步骤一至四，完成钻井作业。
[0018] 优选的是，所述的水平定向钻的施工方法中，所述步骤一中所述液压泵驱动所述钻杆主体沿与水平面呈20～30°的夹角进入预定作业位置。
[0019] 优选的是，所述的水平定向钻的施工方法中，所述液压泵驱动所述钻杆主体同时做伸缩运动和旋转运动。
[0020] 优选的是，所述的水平定向钻的施工方法中，多个钻井泥浆给送口的设置位置均远离所述泥浆盛装盒的开口位置。
[0021] 本发明至少包括以下有益效果：通过设置在所述钻杆主体上的动力组件的驱动，使得所述钻杆组件能够顺利到达预定作业位置，并及时打开设置在所述钻杆主体上的多个钻井泥浆给送口，以将钻杆主体的泥浆盛装盒中的泥浆顺利给送至井中，整个装置结构紧凑，占用空间小，能够适用各种环境复杂的施工作业场所。同时所述泥浆盛装盒中设置有液面传感器，以实时监测泥浆量的变化，保证钻杆主体中的泥浆能够满足作业需求，不需要预先携带大量的泥浆进入作业位置，减少了整个装置的负载。
[0022] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0023] 图1为本发明所述的水平定向钻的示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0025] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0026] 本发明提供一种水平定向钻，包括：
[0027] 钻杆组件，其包括一钻杆主体1和一钻头2，所述钻头与所述钻杆主体旋转连接，以使得钻头在动力组件的驱动下进行360°环向作业，作业效率高。所述钻头设置为剖面包括一水平边界、一竖直边界和一曲面边界，且所述钻头的竖直边界与所述钻杆主体的前端连接，钻头作业面设置为曲面，使得钻头的作用面积小，作用强度大。所述钻杆主体上环设有多个钻井泥浆给送口3，所述钻井泥浆给送口设置为盖体与所述钻杆主体成C字型，且开口朝下，盖体方便打开和闭合。所述钻杆主体内部设置有泥浆盛装盒4，所述泥浆盛装盒的顶部设置有多组长短不一的导流板5，导流板的长度与钻井泥浆给送口和泥浆盛装盒的顶部之间的距离相关，多组导流板分别延伸至所述钻杆主体的多个钻井泥浆给送口处以引导钻井泥浆顺利流出所述泥浆盛装盒。所述泥浆盛装盒的下部设置有一升降台6，所述升降台的底座与所述钻杆主体底部连接，所述升降台的上端与所述泥浆盛装盒的底部固定，以控制泥浆盛装盒在钻杆主体中的位置。
[0028] 套管7，其套设在所述钻杆主体的一端，且以在动力组件的驱动下沿所述钻杆主体水平滑动的方式设置。套管的长度为钻杆主体的1/3，套管最初位于钻杆主体的顶端。
[0029] 动力组件，其包括液压泵8、第一电机9和第二电机10，所述液压泵驱动所述钻杆主体的伸缩和旋转作业，且设置在所述钻杆主体的顶端，以减小整个装置的体积。所述第一电机驱动所述升降台的升降作业，且设置在所述钻杆主体的底端，所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的水平滑动，所述第二电机设置在所述钻杆主体的底端，整个装置的结构紧凑。液压泵、第一电机和第二电机均与水平定向钻的控制系统信号连接，以随时接收控制系统发送的指令。
[0030] 液面传感器11，其设置在所述泥浆盛装盒中，所述液面传感器与所述水平定向钻的控制系统信号连接，以在所述泥浆盛装盒中的泥浆下降到达预定高度时控制所述套管沿所述钻杆主体水平运动，以关闭所述钻杆主体的多个钻井泥浆给送口，同时启动所述升降台将所述泥浆盛装盒向所述钻杆主体的底端运输。
[0031] 所述的水平定向钻中，所述泥浆盛装盒长度为所述钻杆主体长度的1/2～2/3，以使得泥浆盛装盒的顶部与钻杆主体上开设的多个钻井泥浆给送口形成位置偏离，利于泥浆利用自身重力作用向外输送。
[0032] 所述的水平定向钻中，多个钻井泥浆给送口沿所述钻杆主体的轴向等间距环向分布，本实施例中设置两组平行排布的钻井泥浆给送口，每一组钻井泥浆给送口均距离泥浆盛装口的顶部一定距离。
[0033] 所述的水平定向钻中，所述钻头的曲面边界的弧度为π/2～2π/3，以最大限度减小施工阻力，便于施工。
[0034] 本发明还提供一种水平定向钻的施工方法，包括以下步骤：
[0035] 步骤一、利用所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的另一端滑动至一端，即从顶端滑动至底端，以将所述钻杆主体上环设的多个钻井泥浆给送口关闭，减小钻杆主体进入时的阻力，同时防止泥浆外漏，所述液压泵驱动所述钻杆主体进入预定作业位置。
[0036] 步骤二、再次利用所述第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的一端滑动至另一端，即从底端滑动回顶端，以将所述钻杆主体环设的多个钻井泥浆给送口打开，同时所述第一电机驱动所述升降台升高到预定位置，以使得所述泥浆盛装盒中的泥浆通过多组长短不一的导流板经多个钻井泥浆给送口流出至井中。
[0037] 步骤三、当所述泥浆盛装盒中的液面传感器监测到所述泥浆盛装盒中的泥浆液面下降到预定高度时，所述液面传感器发送信号至所述水平定向钻的控制系统，控制系统发送指令至所述第一电机和第二电机，所述第一电机驱动所述升降台下降至所述钻杆主体的底部，同时第二电机驱动所述套管沿所述钻杆主体的另一端滑动至一端，即从顶端滑动至底端，以将所述钻杆主体环设的多个钻井泥浆给送口关闭。
[0038] 步骤四、所述液压泵驱动所述钻杆主体离开预定作业位置，添加钻井泥浆，重复步骤一至四，完成钻井作业。
[0039] 所述的水平定向钻的施工方法中，所述步骤一中所述液压泵驱动所述钻杆主体沿与水平面呈20～30°的夹角进入预定作业位置。这样使得泥浆盛装盒中的泥浆由于重力作用，在导流板的作用下顺利经钻井泥浆给送口流出。
[0040] 所述的水平定向钻的施工方法中，所述液压泵驱动所述钻杆主体同时做伸缩运动和旋转运动，从而带动钻头的运动，工作效率高。
[0041] 所述的水平定向钻的施工方法中，多个钻井泥浆给送口的设置位置均远离所述泥浆盛装盒的开口位置，便于泥浆的流出。
[0042] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
