CN102031935A - 具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆 - Google Patents

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Abstract

一种具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆，连接发兰a(1)通过外接管(2)与连接发兰b(3)对接成外套管，外套管内连接有用于传输泥浆的返浆通道的内套管(9)，在外套管和内套管之间还设置有水管(8)，外套管和水管形成用于传输高压水流的水道，水管和内套管形成用于传输压缩空气的风道。当一组合式钻杆的连接发兰b与另一组合式钻杆的连接发兰a通过弹性销(4)实现定位和连接时，支撑发兰a端面上的扇形水道和扇形风道与支撑发兰b端面上的扇形水道和扇形风道实现对接，第五密封圈(14)和第四密封圈(13)以及第三密封圈(12)分别密封扇形风道和扇形水道。水道能改善钻头的泥包现象或排渣处理，提高工作效率。

Description

具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆
技术领域
本发明属于钻杆技术领域，尤其是一种用于特大型竖井钻机且具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆。
背景技术
目前特大型竖井钻机使用的钻杆为双壁钻杆,该双壁钻杆内具有传输压缩空气的风道和传输泥浆的返浆通道。根据钻井的深度，将一节节钻杆通过特定的对接方式相互连接起来。
双壁钻杆在钻进过程中若遇到黏土层, 黏土容易将钻杆所连接的钻头刀具包裹住,在钻头刀具上形成一种泥包现象,致使钻头刀具不能发挥应有效率，若在钻进过程中若遇到岩石层, 钻头刀具需要重复破碎才能将岩石破碎成形状较小的碎石并通过返浆通道吸出，对特大型竖井钻机的钻进效率产生严重影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种用于特大型竖井钻机且具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆，该组合式钻杆除具有原钻杆特定的对接方式结构和风道以及返浆通道外，在组合式钻杆内还设计了用于高压水流的水道，由于水道的设置使组合式钻杆的结构也发生了改变，水道的设置能彻底改善钻头的泥包现象或排渣处理，提高特大型竖井钻机的工作效率。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
  所述具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆，该组合式钻杆的连接发兰a和连接发兰b与原钻杆两端的外形连接结构相同，连接发兰a通过外接管与连接发兰b实现焊接对接并组成外套管，对接后的外套管与原钻杆等长，在连接发兰b上配置有用于定位的弹性销，并在外套管内连接有内套管，内套管形成用于传输泥浆的返浆通道，本发明的特征是：
   在外套管和内套管之间还设置有水管，外套管和水管之间形成用于传输高压水流的水道，水管和内套管之间形成用于传输压缩空气的风道，水管套在内套管并同时插接在支撑发兰a和支撑发兰b的凹座孔内，其中内套管的两端设有内台阶，所述内台阶的内径与支撑发兰a和支撑发兰b的凹座孔内径相匹配，而水管的两端设有外台阶，所述外台阶的的外径与支撑发兰a和支撑发兰b的凹座孔外径相匹配；在支撑发兰a和支撑发兰b的凹座孔内径端面设置有用于安装第一密封圈的环形内凹槽，在支撑发兰a和支撑发兰b的凹座孔外径端面设置有用于安装第二密封圈的环形外凹槽，支撑发兰a和支撑发兰b用于套接内套管和水管的凹座孔结构尺寸相同；在支撑发兰a的端面还设置有内环形凹槽和外环形凹槽，所述内环形凹槽用于安装第五密封圈，所述外环形凹槽用于安装第四密封圈；支撑发兰a通过螺钉固定在连接发兰a上，支撑发兰b通过螺钉固定在连接发兰b上，在连接发兰a的端面设置有环形凹槽，所述环形凹槽用于安装第三密封圈；当一组合式钻杆的连接发兰b与另一组合式钻杆的连接发兰a通过弹性销实现其定位后再通过螺栓实现其连接，此时设置在支撑发兰a端面上的扇形水道和扇形风道与设置在支撑发兰b端面上的扇形水道和扇形风道实现对接，第五密封圈和第四密封圈密封支撑发兰a和支撑发兰b端面上的扇形风道，第四密封圈和第三密封圈密封支撑发兰a和支撑发兰b端面上的扇形水道，如此重复上述过程即可加长组合式钻杆的长度。
   由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
1、本发明的组合式钻杆可以形成三个独立通道，即三个独立通道从外向内依次是水道、风道和泥浆通道，尤其是用于传输高压水流的水道在钻井时能有效冲刷粘在钻头上的泥包或是用于排渣，明显提高了特大型竖井钻机的钻井工作效率。
 2、本发明的组合式钻杆由于具有外套管、水管和内套管的相互连接，使得组合式钻杆的刚度得到较大程度的提高，完全能够满足特大型竖井钻机的工作要求。
3、由于可加长的组合式钻杆的不同部位分别配置有第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈，所以在组合式钻杆实现对接并工作的同时，水道、风道和泥浆通道之间不会产生串水、串风和串浆现象。
附图说明
图1是图2的 A-A向剖面结构示意图；
图2是图1的 B向结构示意图；
图3是图1的 I处放大示意图；
上述图中：1-连接发兰a；2-外接管；3-连接发兰b；4-弹性销；5-支撑发兰b；6-第一密封圈；7-第二密封圈；8-水管；9-内套管；10-支撑发兰a；11-螺钉；12-第三密封圈；13-第四密封圈；14-第五密封圈。
具体实施方式
   结合图1，本发明是一种用于特大型竖井钻机且具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆。该组合式钻杆的连接发兰a1和连接发兰b3与原钻杆两端的外形连接结构相同，这是考虑到组合式钻杆应具有通用性。连接发兰a1通过外接管2与连接发兰b3实现焊接对接并组成外套管，对接后的外套管与原钻杆等长，在连接发兰b3上配置有用于定位的弹性销4，并在外套管内连接有内套管9，内套管9形成用于传输泥浆的返浆通道。
   上述具有原钻杆的部分结构特性。
本发明的不同之处如下：
  在外套管和内套管9之间还设置有水管8，外套管和水管8之间形成用于传输高压水流的水道，水管8和内套管9之间形成用于传输压缩空气的风道。通过上述改进可以看出，本发明的组合式钻杆可以形成三个独立通道，即三个独立通道从外向内依次是水道、风道和泥浆通道，尤其是用于传输高压水流的水道在钻井时能有效冲刷粘在钻头上的泥包或是用于排渣，明显提高了特大型竖井钻机的钻井工作效率。
水管8套在内套管9并同时插接在支撑发兰a10和支撑发兰b5的凹座孔内，其中内套管9的两端设有内台阶，所述内台阶的内径与支撑发兰a10和支撑发兰b5的凹座孔内径相匹配，而水管8的两端设有外台阶，所述外台阶的的外径与支撑发兰a10和支撑发兰b5的凹座孔外径相匹配。
在支撑发兰a10和支撑发兰b5的凹座孔内径端面设置有用于安装第一密封圈6的环形内凹槽，在支撑发兰a10和支撑发兰b5的凹座孔外径端面设置有用于安装第二密封圈7的环形外凹槽，支撑发兰a10和支撑发兰b5用于套接内套管9和水管8的凹座孔结构尺寸相同。
在支撑发兰a10的端面还设置有内环形凹槽和外环形凹槽，所述内环形凹槽用于安装第五密封圈14，所述外环形凹槽用于安装第四密封圈13。支撑发兰a10通过螺钉11固定在连接发兰a1上，支撑发兰b5通过螺钉11固定在连接发兰b3上，在连接发兰a1的端面设置有环形凹槽，所述环形凹槽用于安装第三密封圈12。
本发明由于具有外套管、水管和内套管的相互连接，使得组合式钻杆的刚度得到较大程度的提高，完全能够满足特大型竖井钻机的工作要求。
当组合式钻杆需要对接工作时，一组合式钻杆的连接发兰b与另一组合式钻杆的连接发兰a通过弹性销实现其定位后再通过螺栓实现其连接，此时设置在支撑发兰a端面上的扇形水道和扇形风道与设置在支撑发兰b端面上的扇形水道和扇形风道实现对接，第五密封圈和第四密封圈密封支撑发兰a和支撑发兰b端面上的扇形风道，第四密封圈和第三密封圈密封支撑发兰a和支撑发兰b端面上的扇形水道，该过程可以实现一组合式钻杆与另一组合式钻杆的对接过程，同时由于有第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第四密封圈和第五密封圈的配置，所以在组合式钻杆实现对接并工作的同时，水道、风道和泥浆通道之间不会产生串水、串风和串浆现象。
如此重复上述过程即可加长组合式钻杆的整体长度。
工作时，对接后的组合式钻杆在水管内接入高压水，高压水能及时将黏土层钻进时钻头上的泥包冲洗掉，并能将岩石层钻进时距离吸收口较远的大块岩石冲洗到泥浆通道被吸回，提高了特大型竖井钻机的钻井效率。

Claims (1)

1.一种具有水道、风道和返浆通道并可加长的组合式钻杆，该组合式钻杆的连接发兰a(1)和连接发兰b(3)与原钻杆两端的外形连接结构相同，连接发兰a(1)通过外接管(2)与连接发兰b(3)实现焊接对接并组成外套管，对接后的外套管与原钻杆等长，在连接发兰b(3)上配置有用于定位的弹性销(4)，并在外套管内连接有内套管(9)，内套管(9)形成用于传输泥浆的返浆通道，其特征是：
在外套管和内套管(9)之间还设置有水管(8)，外套管和水管(8)之间形成用于传输高压水流的水道，水管(8)和内套管(9)之间形成用于传输压缩空气的风道，水管(8)套在内套管(9)并同时插接在支撑发兰a(10)和支撑发兰b(5)的凹座孔内，其中内套管(9)的两端设有内台阶，所述内台阶的内径与支撑发兰a(10)和支撑发兰b(5)的凹座孔内径相匹配，而水管(8)的两端设有外台阶，所述外台阶的的外径与支撑发兰a(10)和支撑发兰b(5)的凹座孔外径相匹配；在支撑发兰a(10)和支撑发兰b(5)的凹座孔内径端面设置有用于安装第一密封圈(6)的环形内凹槽，在支撑发兰a(10)和支撑发兰b(5)的凹座孔外径端面设置有用于安装第二密封圈(7)的环形外凹槽，支撑发兰a(10)和支撑发兰b(5)用于套接内套管(9)和水管(8)的凹座孔结构尺寸相同；在支撑发兰a(10)的端面还设置有内环形凹槽和外环形凹槽，所述内环形凹槽用于安装第五密封圈(14)，所述外环形凹槽用于安装第四密封圈(13)；支撑发兰a(10)通过螺钉(11)固定在连接发兰a(1)上，支撑发兰b(5)通过螺钉固定在连接发兰b(3)上，在连接发兰a(3)的端面设置有环形凹槽，所述环形凹槽用于安装第三密封圈(12)；当一组合式钻杆的连接发兰b与另一组合式钻杆的连接发兰a通过弹性销实现其定位后再通过螺栓实现其连接，此时设置在支撑发兰a端面上的扇形水道和扇形风道与设置在支撑发兰b端面上的扇形水道和扇形风道实现对接，第五密封圈(14)和第四密封圈(13)密封支撑发兰a和支撑发兰b端面上的扇形风道，第四密封圈(13)和第三密封圈(12)密封支撑发兰a和支撑发兰b端面上的扇形水道，如此重复上述过程即可加长组合式钻杆的长度。
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