HDD钻机的基本功能是实现导向给进、回转和扩孔回拉、回转及待敷设生命线的长距离回拉，同时为轨迹的角度调整提供载体。钻具主要包括钻杆、螺杆钻具、分动器等，实现力和扭矩的有效传递。钻头包括导向钻头和扩孔钻头，根据地层特征一般采用硬质合金、PDC等形式，泥浆循环设备包括泥浆泵、固控设备、管路、泥浆罐等，实现HDD钻进过程中的排屑、润滑、护壁等功能。
HDD钻机
国内HDD自主研发起步较晚，20世纪90年代中期先后研发了回拖力在50t以下的系列钻机，这类整机性能较差，适应范围小，且钻机自动化程度不高，尽管采用了液压控制技术，但主要以电机作为动力源，无法满足野外作业需要，且功能较少。2000年之后，国内先后研发了大吨位钻机，并采用了全负载敏感控制技术，橡胶履带行走底盘，柴油机作为动力源，可根据实际工程需要采用集成和分体2种方式进行组装，钻机的自动化程度有所提高，也改变了200t级以上的钻机依赖进口的局面。目前世界上回拖力最大是中国设计制造的2000t分体式电驱动HDD钻机，钻机由动力站、动力头、给进机构、夹持器、钻架、地锚、操纵台、机械手和泥浆泵等部分组成。
世界上回拖力最大（20000 kN）HDD 钻机
钻进参数界面
HDD钻机
采用与电网连接的电源系统取代柴油机做动力源，驱动钻机运行，可有效减少噪音和污染，也可减少化石能源的消耗，简化了机械传动结构，提高了传动效率，并且易于实现自动控制。
HDD钻机向大型化发展的同时，自动化、智能化、信息化也成为研究与应用的重点。工况参数检测平台依托LabVIEW虚拟仪器程序，通过USB数据采集卡、串口和6个传感器，分别回转压力、给进力、泥浆压力、转速、钻速和泥浆流量进行动态测量，达到实时检测、实时显示、超限报警和数据保存与回放的功能。
LabVIEW界面
在此基础上，可编程序控制器（Programmable logic controller，PLC）智能控制技术可实现操作者在位保护、上下车功能互锁、逻辑功能互锁、防误操作保护等智能判断，根据参数判断结果保证HDD钻机在极限情况下能够自动停止并报警。通过在钻机安装无线接收控制器电路，并应用物联网技术可实现HDD钻机远程控制。无线操控器通过按钮开关输入开关量控制信号，通过球形旋钮模拟输入控制信号，由无线模块将模拟信号转换成对应的数字量信号。无线接收控制器收到开关量信号和数字量信号后，将数字信号还原成模拟信号，用开关量信号和模拟信号控制车载设备实现自动控制功能。
基于Web的远程监控系统亦可实现远程控制，该系统由信息采集终端和服务器端软件组成，以8位单片机为主控芯片的信息采集终端对钻机运行参数进行采集，并实时发送、控制钻机。服务器端通过Java串口通信技术将接收到的钻机数据进行处理并存储至MySQL数据库，动态发布钻机参数，实现对HDD钻机的有效监控和系统性管理。
HDD钻具
针对长距离HDD中螺杆钻具扭矩不足的问题，设计研发了大扭矩组合螺杆钻具。该钻具由公共分流接头、独立螺杆钻具、润滑系统、捆绑式扶正器、组合传动系统和油密封传动轴系统组成。各个螺杆钻具并联布设，通过四边形机构实现扭矩合成和运动传递。
大扭矩组合螺杆钻具结构示意图
1—公共分流接头；2—独立螺杆钻具；3—润滑系统；4—捆绑式扶正器；5—组合传动系统；6—油密封传动轴系统
钻具在地下空间位置信息获取通常采用以地球磁场方向为基准的磁通门磁强计和以地球重力方向为基准的摆式倾角传感器来进行，在外界电磁影响下，这种方法精度不高。采用3轴微加速度计和3轴磁阻传感器作为姿态敏感器件，实时获取定向钻进中钻具的方位角、倾角和面向角信息，可有效克服传统钻具探测的不足。该系统具有体积小、成本低、可靠性高等一系列优点，非常适合浅层地下定向钻进测量。
HDD推管机
推管机主要应用在长距离HDD工程中，是一种生命线助力设备。工程中一般采用夹持装置固定管线，借助推进油缸或机械力使被固定的管线沿着回拖方向轴线运动。推管机一般安装在入土点，具有助力稳定、速度可控、推力大等优点，保障生命线回拉顺利完成。
推管机结构
推管机的推力一般由推拉油缸提供，通过抱紧管道的4个夹片进行力的传递，夹片夹紧与释放通过夹片底部的夹持油缸实现。为避免夹片和钢管涂层之间的接触面被夹持损坏，在其与管道接触面硫化10~ 12 mm橡胶涂层，该厚度可补偿钢管的焊道及管道补口导致的受力不均衡。同时该橡胶涂层开槽用于排水及排渣，保障提供足够的摩擦力。当油缸承受缩缸负载时，推管机处于推模式；当油缸承受伸缸负载时，推管机则处于拉模式工作状态。
网址：www.zkpipe.com
扫码微信直接咨询
