各种规格的水平定向钻机都是由钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及辅助机具组成，它们的结构及功能介绍如下。
1.钻机系统
钻机系统是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体，它由钻机主机、转盘等组成，钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求。
（1）钻机。钻机根据工作位置分为地表始钻式和坑内始钻式。
地表始钻式钻机具有行走机构，方便迁移。铺管施工时，可不需要起始坑和出口坑，但管线连接时需要开挖。如果要求在地下相同深度连接其他管线，可能会浪费几米新管。地表始钻式钻机有几种桩定方式锚固钻机，性能完善的钻机桩定系统是液压驱动的。一些地表始钻式钻机是整装式的，载有钻进液用搅拌池和泵，以及动力辅助装置、阀和控制系统，有的还配置有钻杆自动装卸系统，定长的钻杆装在一个“传送盘”上，随钻进或回扩的过程自动地从钻杆柱上加、减钻杆；有的搅拌池和泵等设备是分离配置的。
坑内始钻式钻机一般体积较小，施工时在钻孔的两端都需要挖坑，可在操作空间受限的地方使用。坑内始钻钻机固定在发射坑中，利用坑的前、后壁承受回拉力和给进力。一些设计紧凑的钻机的起始坑，比接钻杆所需的坑稍大一点即可。钻杆单根长度受坑的尺寸限制，这对铺设速度和钻杆成本造成影响。
（2）钻杆。钻杆要求有很高的物理机械性能，必须有足够的轴向强度承受钻机给进力和回拖力；足够的抗扭强度承受钻机施加的扭矩；足够的柔韧性以适应钻进时的方向改变；还要尽可能地轻，以方便运输和使用；同时，还要耐磨损。
选择合适的钻杆非常重要，钻杆的外径和壁厚对钻孔弯曲半径有影响。大直径钻杆不能安全地进行小曲率半径的弯曲，因而不能用于短距离弯曲孔。钻杆直径越小，越易弯曲，在适当的地层条件下更适合短距离孔。设计的钻孔弯曲半径应大于欲铺设的钢管和钻杆的允许弯曲半径，或至少是其直径的1200倍。用其他非刚性材料的管道，如高密度聚乙烯管HDPE，弯曲半径可以更小。钻孔弯曲半径越大，回拉时铺设管线越安全。相反，如果钻孔轨迹设计按管材计算的最小弯曲半径，则没有误差的余地。
如要使用孔底泥浆马达，需要最大的钻杆内径或水眼，以提供合适的钻进液流量，将地表压力损失和钻杆压力损失降到最低，这样可给钻头提供最大水马力。钻杆、胶管、单动接头及其他接头的内径（水眼）是保证足够流量的重要因素。
2.动力系统
动力系统由液压动力源和发电机组成动力源是为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力，发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力。
3.导向系统
多数水平定向钻进技术要依靠准确的钻孔定位和导向系统。随着电子技术的进步，导向仪器的性能已有明显改善，能获得相当高的精度。
导向系统有几种类型，最常用是“手持式跟踪（walk-over）”系统，它以一个装在钻头后部空腔内的探测器或探头为基础。探头发出的无线电信号由地面接收器接收，除了得到地下钻头的位置和深度外，传输的信号还包括钻头倾角、斜面面向角、电池电量和探头温度等等。这些信息通常也转送到钻机附属接收器上，使钻机操作者可直接掌握孔内信息，从而据此做出必要的轨迹调整。
手持式跟踪系统的主要限制是：必须要直接到达位于钻头上部的地面，这一不足可采用有缆式导向系统或装有电子罗盘的探头来克服。有缆式导向系统用通过钻杆柱的电缆从发射器向控制台传送信号。虽然缆线增加了复杂性，但由于不依靠无线电传送信号，对钻孔的导向可以跨越任何地形，且可用于受电磁干扰的地方。
为使电子元件免受严重动载，一种基于磁性计的导向系统用于有冲击作用的干式水平定向钻进系统上。系统的永久磁铁装在冲击锤体上，当其旋转时即产生磁场，磁场的强度及变化由地表磁力计探测，数据交由计算机处理，计算出钻头的位置，深度及面向角。
4.钻进液（泥浆）系统
钻进液（泥浆）系统由泥浆混合搅拌罐、泥浆泵及泥浆管路组成，为钻机系统提供适合钻进工况的泥浆。
多数定向钻机采用泥浆作为钻进液。钻进液可冷却、润滑钻头、软化地层、辅助破碎地层、调整钻进方向、携带碎屑、稳定孔壁、回扩和拖管时润滑管道；还可以在钻进硬地层时为泥浆马达提供动力。常用的钻进液/泥浆是膨润土和水的混合物。导向孔施工完成后，泥浆可稳定孔壁，便于回扩。钻进岩石或其他硬地层时，可用钻进液驱动孔底“泥浆马达”。(www.xing528.com)
一些钻机采用空气作为钻进液（泥浆），又称为“干式钻进工艺”。其操作简单，废弃物少，不需要太多的现场设备，但受铺管尺寸和地层条件的限制。与采用泥浆钻进工艺不同，干式钻机施工采用高频气动锤钻进。与采用泥浆钻进工艺一样，干钻的钻头也有一个斜面，当在某个方位停止回转冲击钻进时，可控制钻孔轨迹。铺设小直径的管道、导管或电缆线，可使用镶有碳化钨合金齿的锥形扩孔器，这种扩孔器安装有空气喷嘴，气流通过钻杆柱进入，在回扩时空气气流清除钻屑。对于大直径管道铺设，采用气动锤扩孔器，同样在其后部用单动接头连接管道。此时回扩孔起主要作用的是气动锤扩孔器的冲击作用，而不是钻机的回拉力，而且回扩过程中可不回转。
5.钻具及辅助机具
（1）钻具。钻具是钻机钻进中钻孔和扩孔时所使用的各种机具。钻具主要有适合各种地质的钻杆、钻头、泥浆马达、扩孔器、切割刀等。辅助机具包括卡环、旋转活接头和各种管径的拖拉头。
一般指孔内钻头至钻杆之间的所有钻进装置，又称孔底钻具组合（BHA），BHA应根据使用的定位系统、土层条件和穿越深度的变化而改变。典型的BHA装配如下：
软土层/手持式跟踪——BHA由可改变角度和方向的喷射或铲形钻头、探头室和钻杆组成。
中-硬土层/手持式跟踪——BHA由铣齿牙轮钻头、改变角度和方向控制的弯接头、探头室和钻杆组成。
硬土或岩石层/手持式跟踪——BHA由镶齿牙轮钻头、预先安置好弯头的泥浆马达、探头室和钻杆组成，如图5.57所示。
软土层/有缆式——BHA由钻头、弯接头、浮动接头、装有探头的定向接头、泥浆马达、无磁钻铤和钻杆组成。除钻头外，整个BHA由无磁性钢材组成。
硬土或岩石层/有缆式——BHA由钻头、泥浆马达、浮动接头、定向接头、无磁钻铤和钻杆组成，如图5.58所示。
图5.57 硬土或岩石层/手持式跟踪
图5.58 硬土或岩石层/有缆式
（2）辅助机具。大量的附属和辅助设备在水平定向钻进施工中起着重要的作用。
1）拉头。拉管的拉头类型很多，包括压力密封式拉头和专用于水平定向钻进的改进型拉头。水平定向钻进拉头的一个重要作用是防止钻进液或碎屑进入成品管，这对铺设饮用水管特别重要。
2）单动接头。单动接头（又称旋转接头）是扩孔和拉管操作中的基本构件，应设计成防止泥浆和碎屑进入密封式轴承。
3）安全接头。可使用安全接头保护成品管，该接头上有一系列在预定载荷下断开的销钉，可根据成品管的允许拉伸载荷断开接头。这种断开式接头不仅可以减少因疏忽造成损失的风险，而且可防止操作者试图追求高效率采用超过允许载荷回拉力。
4）其他辅助设备。包括聚乙烯管焊接机、管道支护滚筒和电缆牵引器。在一些特殊条件下，还可采用管道顶推装置辅助拉管。
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