CN105735894B - 一种用于浅井钻井的机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻井技术领域，尤其涉及一种用于浅井钻井的机构，它包括地面堆土机构、带排土功能的钻头、井上施压机构，其中地面堆土机构安装在地面，井上施压机构安装在地面，带排土功能的钻头安装在井上施压机构上；井上施压机构通过螺纹施压机构作用，施加压力于钻杆，钻杆驱动钻头旋转，钻头通过特殊的钻头刀片设计，能够将泥土和碎岩石甩到钻头上侧，经过排土板运输，将泥土运送到井口外侧，再通过人工将泥土从排土板上转到堆土斗上，利用导轨滑动作用将装有泥土的堆土斗运送离井口较远的地方，之后摆臂摆动将泥土翻到土堆上。整个机构全程半自动化，具有一定的实用效果。

Description

一种用于浅井钻井的机构

所属技术领域

本发明属于钻井技术领域，尤其涉及一种用于浅井钻井的机构。

背景技术

目前钻深井时钻头所钻出的碎岩石和泥土通过水冲击后，形成水、泥土和碎岩石的混合物，之后通过泵被管道吸走；对于钻较浅的井时使用钻杆和钻头一体的设备，其钻杆就像螺纹一样，在钻头旋转过程中泥土和碎岩石能够随着“螺纹”排出，但是对于钻较浅且直径较大的井时，因为直径较大很难找到如上所述的“螺纹”钻杆，假如钻井的设备是使用泵来抽吸所钻出的泥土和碎岩石，那么所使用的设备对于钻浅井将会是大大的浪费，相对成本很高，很不划算。

本发明设计一种用于浅井钻井的机构解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种用于浅井钻井的机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：它包括地面堆土机构、带排土功能的钻头、井上施压机构，其中地面推土机构安装在地面，井上施压机构安装在地面，带排土功能的钻头安装在井上施压机构上。

上述地面堆土机构包括堆土移动电机、移动螺杆、堆土移动导轨、堆土底座、摆动电机、摆动电机固定结构、摆动转轴第一支撑、摆臂、堆土斗、移动导轨支撑、摆动转轴、摆动转轴第二支撑、堆土滑动结构、堆土滑动结构导轨槽，其中堆土底座安装在地面，堆土移动导轨安装在堆土底座上，堆土移动电机安装在堆土底座一端，移动螺杆一端安装在堆土移动电机上，另一端安装在移动导轨支撑上，移动导轨支撑安装在堆土移动导轨上，堆土滑动结构通过堆土滑动结构导轨槽安装在堆土移动导轨上，移动螺杆通过螺纹配合穿过堆土滑动结构；摆动电机通过摆动电机固定结构安装在堆土底座上，摆动转轴第一支撑安装在堆土底座上，摆动转轴第二支撑安装在堆土滑动结构上；摆动转轴一端通过联轴器安装在摆动电机转轴上，且穿过摆动转轴第一支撑、摆动转轴第二支撑；摆臂一端安装有堆土斗，另一端安装在摆动转轴上且位于摆动转轴第二支撑之间。

上述井上施压机构包括钻杆固定机构滑槽、第一转轴、第一转轴支撑环、支撑环支撑、支撑环支撑架、第二齿轮、第一齿轮、驱动电机转轴、螺纹施压机构、驱动电机、施压机构支撑、螺纹施压机构支板、空心驱动转轴孔、钻杆杆身、钻杆连接结构、钻杆固定机构、空心驱动转轴，其中第一转轴为中心开有钻杆固定机构滑槽的空心圆柱体，第一转轴安装在第一转轴支撑环上，第一转轴支撑环安装在支撑环支撑上，支撑环支撑安装在支撑环支撑架上，支撑环支撑架安装在螺纹施压机构支板上，螺纹施压机构支板安装在施压机构支撑上，施压机构支撑安装在地面；螺纹施压机构安装在螺纹施压机构支板上；驱动电机安装在螺纹施压机构支板下侧，驱动电机转轴安装在驱动电机上且穿过螺纹施压机构支板，第一齿轮安装在驱动电机转轴上，第二齿轮安装在第一转轴下侧，第一齿轮与第二齿轮啮合。

上述螺纹施压机构包括第一螺纹结构、第一螺纹结构弹簧支撑、第一螺纹结构弹簧、螺纹结构导轨、电磁铁、第二螺纹结构、第二螺纹结构弹簧、第二螺纹结构弹簧支撑、螺纹结构底座，其中两个螺纹结构底座并列安装在螺纹施压机构支板上，对于任意一个螺纹结构底座，其两端上各安装有第一螺纹结构弹簧支撑和第二螺纹结构弹簧支撑，第一螺纹结构通过第一螺纹结构弹簧安装在第一螺纹结构弹簧支撑上，第二螺纹结构通过第二螺纹结构弹簧安装在第二螺纹结构弹簧支撑上；第一螺纹结构和第二螺纹结构均通过螺纹结构导轨安装在螺纹结构底座上；螺纹施压机构支板上开有空心驱动转轴孔，空心驱动转轴穿过空心驱动转轴孔；两块电磁铁分别安装在两个螺纹结构底座中间。

上述两个钻杆固定机构对称地安装在空心驱动转轴一端，且两个钻杆固定机构滑动于钻杆固定机构滑槽中；空心驱动转轴外表面具有螺纹且与螺纹结构中的螺纹配合；上述钻杆杆身为实体圆柱体；任意两根钻杆杆身由钻杆连接结构连接。

上述钻杆固定机构包括钻杆固定块复位弹簧、钻杆固定块复位弹簧支撑、钻杆固定机构外壳、钻杆固定块干涉板、钻杆固定块、钻杆固定块支撑、钻杆固定块复位弹簧腔、钻杆固定块支撑滑孔、钻杆固定块腔，其中钻杆固定机构外壳为开有钻杆固定块复位弹簧腔和钻杆固定块支撑滑孔的空壳且安装在空心驱动转轴上；空心驱动转轴在安装有钻杆固定机构外壳处开有钻杆固定块腔；钻杆固定块复位弹簧支撑安装在钻杆固定机构外壳上；钻杆固定块复位弹簧一端安装在钻杆固定块复位弹簧支撑上，另一端安装在钻杆固定块干涉板上；钻杆固定块支撑一端安装在钻杆固定块干涉板上，另一端安装在钻杆固定块上；钻杆固定块复位弹簧、钻杆固定块干涉板安装在钻杆固定块复位弹簧腔内，钻杆固定块支撑安装在钻杆固定块支撑滑孔内，钻杆固定块安装在钻杆固定块腔内。

上述钻杆固定块中，以钻杆固定块支撑和钻杆固定块接触面为基准面，钻杆固定块一端面与基准面成45度，另一端面与基准面成90度，且钻杆固定块中间开有凹槽，凹槽将固定块基准面的对面分成两部分，一部分为斜面，另一部分为平面。

上述钻杆连接结构包括钻杆尾端、钻杆内杆、钻杆连接外套、钻杆首端卡孔、钻杆首端、钻杆连接第一卡块限位板、钻杆连接第一卡块滑套、钻杆连接第一卡块固定板、钻杆连接第一卡块、钻杆连接第一卡块安装卡板、钻杆连接第二卡块限位板、钻杆连接第二卡块滑套、钻杆连接第二卡块固定板、钻杆连接复位弹簧、钻杆连接第二卡块安装卡板、钻杆连接第二卡块、钻杆连接卡块限位板滑孔、钻杆连接卡块滑槽、钻杆连接卡块安装孔、卡块安装卡板定位槽、钻杆连接外套卡孔，其中钻杆连接外套安装在钻杆尾端，钻杆连接外套圆柱面上对称地开有两个钻杆连接外套卡孔；钻杆内杆安装在钻杆首端；钻杆内杆径向方向开有一个通孔，通孔的两端孔形状对称分布，从通孔一端到另一端分别由一侧的钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块安装孔、钻杆连接卡块限位板滑孔、另一侧的钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块安装孔组成，钻杆连接卡块滑槽对称分布于钻杆连接卡块安装孔两侧且钻杆连接卡块滑槽与钻杆连接卡块安装孔内部想通。

上述钻杆连接第一卡块通过钻杆连接第一卡块固定板安装在钻杆连接第一卡块滑套一端，钻杆连接第一卡块滑套另一端安装有钻杆连接第一卡块限位板；上述钻杆连接第二卡块通过钻杆连接第二卡块固定板安装在钻杆连接第二卡块滑套一端，钻杆连接第二卡块滑套另一端安装有钻杆连接第二卡块限位板；钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块分别对称安装在钻杆内杆上相互对称的两个钻杆连接卡块滑槽内，钻杆连接第一卡块滑套和钻杆连接第二卡块滑套分别对称安装在钻杆内杆上相互对称的钻杆连接卡块安装孔上；在钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块限位板滑孔过渡处开有卡块安装卡板定位槽，钻杆连接第一卡块安装卡板和钻杆连接第二卡块安装卡板分别对称的安装在两个卡块安装卡板定位槽上；钻杆连接第一卡块限位板和钻杆连接第二卡块限位板均运动于钻杆连接卡块限位板滑孔、连接第二卡块安装卡板、连接第一卡块安装卡板之间组成的空间内；钻杆连接复位弹簧一端安装在钻杆连接第一卡块滑套内，另一端安装在钻杆连接第二卡块滑套内；上述钻杆首端上对称地开有钻杆首端卡孔，钻杆固定块的一部分与钻杆首端卡孔配合。

上述带排土功能的钻头包括滑轮、排土电机、排土电机固定结构、悬挂盘支柱环、悬挂盘支撑套、悬挂盘支撑横梁、悬挂盘支撑支架、悬挂盘、支撑套斜孔、排土钢丝孔、悬挂盘支柱、斜面轴承、排土板、钻井钻头、排土挡环、排土钢丝拉环、排土外环板、排土板旋转嵌块，其中钻杆杆身底端连接排土板和钻井钻头；悬挂盘支撑套通过其两边安装对称的悬挂盘支撑横梁与两个悬挂盘支撑支架连接；悬挂盘上周向均匀开有三个排土钢丝孔，悬挂盘通过悬挂盘支柱与悬挂盘支柱环连接，悬挂盘支撑套内开有支撑套斜孔，且支撑套斜孔内径由下往上线性增大，悬挂盘支柱通过斜面轴承安装在悬挂盘支撑套内，悬挂盘支柱环下端与悬挂盘支撑套上端接触；对于三个排土钢丝孔其周围的安装结构完全相同，对于其中任意一个钢丝孔附近，排土电机通过排土电机固定结构安装在排土板的排土钢丝孔附近，排土电机转轴上安装有滑轮；上述排土板中心开有圆孔，排土板中心安装有排土挡环，钻杆杆身穿过排土板中心圆孔，排土板上端周向均匀安装有三个排土钢丝拉环，排土外环板安装在排土板外缘上，在三个排土钢丝拉环的正下端的排土板下侧安装有三个排土板旋转嵌块，钻井钻头上端面周向均匀开有三个主板嵌块槽，三个排土板旋转嵌块与主板嵌块槽配合；上述三个滑轮与三个排土钢丝拉环分别通过钢丝连接，且钢丝穿过排土钢丝孔。

作为本技术的进一步改进，上述钻杆连接结构连接两根钻杆，其中一根钻杆的钻杆首端上的钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块分别与另一根钻杆上的钻杆尾端的两个钻杆连接外套卡孔配合。

作为本技术的进一步改进，上述钻杆连接第一卡块限位板的直径等于钻杆连接第二卡块滑套内径，且恰好相互嵌套。

作为本技术的进一步改进，上述钻杆连接第一卡块滑套长度、钻杆连接第二卡块滑套长度、钻杆连接卡块滑槽深度三者相等。

作为本技术的进一步改进，上述钻杆连接第一卡块安装卡板中间开孔直径等于钻杆连接第一卡块滑套外径，钻杆连接第二卡块安装卡板中间开孔直径等于钻杆连接第二卡块滑套外径。

作为本技术的进一步改进，上述悬挂盘支撑支架包括支撑支架竖板、支撑支架斜板、支撑支架底板，其中支撑支架竖板竖直安装在支撑支架底板上，两根支撑支架斜板安装在支撑支架竖板两侧。

作为本技术的进一步改进，上述钻井钻头包括钻头主板、主板嵌块槽、钻头周向刀片、周向刀片径向进土切口、径向刀片周向切口、径向刀片、周向刀片挡土板、径向刀片支撑板，其中钻头主板固定安装在钻杆杆身底端，钻头主板上端周向均匀开有三个主板嵌块槽，排土板旋转嵌块与主板嵌块槽配合；多个径向刀片各自通过径向刀片支撑板周向均匀安装在钻头主板下侧，径向刀片开有径向刀片周向切口，每个径向刀片支撑板外端均安装有钻头周向刀片，钻头周向刀片上开有周向刀片径向进土切口且在侧面安装有周向刀片挡土板。

作为本技术的进一步改进，上述由径向刀片支撑板所组成的平面下侧的中心安装有钻头中心底钻，钻头中心底钻底端由多个径向分布的底钻刀口凹槽分成多个底钻刀身。

相对于传统的钻井技术，地面堆土机构安装在地面，井上施压机构安装在地面，带排土功能的钻头安装在井上施压机构上；井上施压机构通过螺纹施压机构作用，施加压力于钻杆，钻杆驱动钻头旋转，钻头通过特殊的钻头刀片设计，能够将泥土和碎岩石甩到钻头上侧，经过排土板运输，将泥土运送到井口外侧，再通过人工将泥土从排土板上转到堆土斗上，利用导轨滑动作用将装有泥土的堆土斗运送离井口较远的地方，之后摆臂摆动将泥土翻到土堆上。整个机构全程半自动化，具有一定的实用效果。

相对于传统的井上施压机构，本发明中钻杆固定机构将空心驱动转轴与钻杆杆身连接在一起，钻杆固定机构能够在钻杆固定机构滑槽中滑动，同时空心驱动转轴与螺纹结构螺纹配合；驱动电机转轴旋转通过齿轮组合带动第一转轴旋转，空心驱动转轴在第一转轴的带动下和螺纹结构作用下在旋转同时向下运动，对钻杆起到一个施压作用。

相对于传统的钻杆连接技术，本发明中一根钻杆的钻杆连接第一卡块、钻杆连接第一卡块滑套、钻杆连接第一卡块限位板组成一组滑动件，钻杆连接第二卡块、钻杆连接第二卡块滑套、钻杆连接第二卡块限位板组成另一组滑动件，两组滑动件相互嵌套伸缩。当两个滑动件伸开时，该钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块均伸出钻杆内杆外，并与另一根钻杆连接外套卡孔配合，起到对两根钻杆的连接作用；当对卡块施加径向压力时，两个滑动件相互嵌套，卡块运动到钻杆连接卡块滑套中，两根钻杆分离。本发明使用了结构紧凑的钻杆连接机构，能够保证在连接处的直径与钻杆杆身直径一致，避免了过大的钻杆连接结构对钻井井面的破坏，具有一定的实用效果。

相对于传统的钻头技术，本发明中钻杆杆身与钻井钻头和排土板连接，悬挂盘通过悬挂盘支撑套安装在悬挂盘支撑支架上，钻杆杆身与悬挂盘支柱内孔保持一定的间隙，悬挂盘上安装有三个均匀分布的电机，电机由滑轮通过钢丝将悬挂盘与排土板连接，排土板在钻头旋转带动下旋转时，排土板通过钢丝带动悬挂盘转动，当排土板上侧的泥土达到一定量时，电机通过钢丝将排土板升到井外，进行排土。本发明使用了悬挂盘和排土板让钻头所钻出的泥土能够随时排出井口，保证钻井的顺利进行，具有一定的实用效果。

附图说明

图1是钻杆连接结构整体透视图。

图2是钻杆连接结构剖视图。

图3是钻杆内杆结构示意图。

图4是钻杆内杆结构剖视图。

图5是卡块及相关结构连接示意图。

图6是钻杆内杆内孔结构及安装卡板示意图。

图7是钻杆连接外套结构示意图。

图8是钻杆安装卡板及钻杆连接卡块滑槽结构示意图。

图9是钻杆拆分过程示意图。

图10是钻杆连接过程示意图。

图11是整体钻井施压机构结构示意图。

图12是第一转轴支撑环安装示意图。

图13是钻杆固定机构与钻杆配合结构剖视图。

图14是钻杆固定机构结构示意图。

图15是钻杆固定机构外壳内部结构示意图。

图16是钻杆固定块结构示意图。

图17是钻杆在空心驱动转轴内的安装示意图。

图18是齿轮啮合俯视图。

图19是空心驱动转轴与螺纹施压机构安装示意图。

图20是钻杆固定机构安装示意图。

图21是钻杆杆身连接示意图。

图22是螺纹施压机构结构示意图。

图23是螺纹施压机构俯视图。

图24是电磁铁作用示意图。

图25是钻井钻头结构示意图。

图26是钻头刀片安装示意图。

图27是钻头结构仰视图。

图28是钻头中心底钻结构示意图。

图29是排土板安装示意图。

图30是排土板结构示意图。

图31是排土板旋转嵌块安装示意图。

图32是自带排土功能的钻头总体结构示意图。

图33是悬挂盘安装示意图。

图34是悬挂盘支撑套安装示意图。

图35是悬挂盘支撑套结构示意图。

图36是排土电机安装示意图。

图37是滑轮安装示意图。

图38是斜面轴承结构示意图。

图39是悬挂盘支柱安装示意图。

图40是悬挂盘支柱、斜面轴承、支撑套配合剖视图。

图41是排土板在井口外排土位置示意图。

图42是排土板旋转嵌块和主板嵌块槽配合示意图。

图43是浅井钻井机构整体示意图。

图44是堆土机构结构示意图。

图45是堆土滑动结构与移动螺杆配合示意图。

图46是浅井钻井机构运行示意图。

图中标号名称：1、钻杆尾端，2、钻杆内杆，3、钻杆连接外套，4、钻杆首端卡孔，5、钻杆首端，6、钻杆连接第一卡块限位板，7、钻杆连接第一卡块滑套，8、钻杆连接第一卡块固定板，9、钻杆连接第一卡块，10、钻杆连接第一卡块安装卡板，11、钻杆连接第二卡块限位板，12、钻杆连接第二卡块滑套，13、钻杆连接第二卡块固定板，14、钻杆连接复位弹簧，15、钻杆连接第二卡块安装卡板，16、钻杆连接第二卡块，17、钻杆连接卡块限位板滑孔，18、钻杆连接卡块滑槽，19、钻杆连接卡块安装孔，20、卡块安装卡板定位槽，21、钻杆连接外套卡孔，25、钻杆固定机构，29、空心驱动转轴，30、钻杆连接结构，32、钻杆杆身，33、钻杆固定块复位弹簧，34、钻杆固定块复位弹簧支撑，35、钻杆固定机构外壳，36、钻杆固定块干涉板，37、钻杆固定块，38、钻杆固定块支撑，39、钻杆固定块复位弹簧腔，40、钻杆固定块支撑滑孔，41、钻杆固定块腔，45、钻杆固定机构滑槽，46、第一转轴，47、第一转轴支撑环，48、支撑环支撑，49、支撑环支撑架，50、第二齿轮，51、第一齿轮，52、驱动电机转轴，53、螺纹施压机构，54、驱动电机，55、施压机构支撑，56、第一螺纹结构，57、第一螺纹结构弹簧支撑，58、第一螺纹结构弹簧，59、螺纹结构导轨，60、电磁铁，61、第二螺纹结构，62、第二螺纹结构弹簧，63、第二螺纹结构弹簧支撑，64、螺纹施压机构支板，65、螺纹结构底座，66、空心驱动转轴孔，68、滑轮，69、排土电机，70、排土电机固定结构，71、悬挂盘支柱环，72、悬挂盘支撑套，73、悬挂盘支撑横梁，74、悬挂盘支撑支架，75、悬挂盘，76、支撑支架竖板，78、支撑支架斜板，79、支撑支架底板，80、支撑套斜孔，81、排土钢丝孔，82、悬挂盘支柱，83、斜面轴承，84、排土板，85、钻井钻头，86、排土挡环，87、排土钢丝拉环，88、排土外环板，89、排土板旋转嵌块，90、钻头主板，91、主板嵌块槽，92、钻头周向刀片，93、周向刀片径向进土切口，94、径向刀片周向切口，95、径向刀片，96、周向刀片挡土板，97、径向刀片支撑板，98、钻头中心底钻，99、底钻刀口凹槽，100、底钻刀身，101、地面堆土机构，102、带排土功能的钻头，103、井上施压机构，104、堆土移动电机，105、移动螺杆，106、堆土移动导轨，107、堆土底座，108、摆动电机，109、摆动电机固定结构，110、摆动转轴第一支撑，111、摆臂，112、堆土斗，113、移动导轨支撑，114、摆动转轴，115、摆动转轴第二支撑，116、堆土滑动结构，117、堆土滑动结构导轨槽。

具体实施方式

如图43所示，它包括地面堆土机构、带排土功能的钻头、井上施压机构，其中地面推土机构安装在地面，井上施压机构安装在地面，带排土功能的钻头安装在井上施压机构上。

如图44所示，上述地面堆土机构包括堆土移动电机、移动螺杆、堆土移动导轨、堆土底座、摆动电机、摆动电机固定结构、摆动转轴第一支撑、摆臂、堆土斗、移动导轨支撑、摆动转轴、摆动转轴第二支撑、堆土滑动结构、堆土滑动结构导轨槽，其中堆土底座安装在地面，堆土移动导轨安装在堆土底座上，堆土移动电机安装在堆土底座一端，移动螺杆一端安装在堆土移动电机上，另一端安装在移动导轨支撑上，移动导轨支撑安装在堆土移动导轨上，如图45所示，堆土滑动结构通过堆土滑动结构导轨槽安装在堆土移动导轨上，移动螺杆通过螺纹配合穿过堆土滑动结构；摆动电机通过摆动电机固定结构安装在堆土底座上，摆动转轴第一支撑安装在堆土底座上，摆动转轴第二支撑安装在堆土滑动结构上；摆动转轴一端通过联轴器安装在摆动电机转轴上，且穿过摆动转轴第一支撑、摆动转轴第二支撑；摆臂一端安装有堆土斗，另一端安装在摆动转轴上且位于摆动转轴第二支撑之间。

如图11所示，上述井上施压机构包括钻杆固定机构滑槽、第一转轴、第一转轴支撑环、支撑环支撑、支撑环支撑架、第二齿轮、第一齿轮、驱动电机转轴、螺纹施压机构、驱动电机、施压机构支撑、螺纹施压机构支板、空心驱动转轴孔、钻杆杆身、钻杆连接结构、钻杆固定机构、空心驱动转轴，其中第一转轴为中心开有钻杆固定机构滑槽的空心圆柱体，第一转轴安装在第一转轴支撑环上，如图12所示，第一转轴支撑环安装在支撑环支撑上，如图19所示，支撑环支撑安装在支撑环支撑架上，支撑环支撑架安装在螺纹施压机构支板上，螺纹施压机构支板安装在施压机构支撑上，施压机构支撑安装在地面；螺纹施压机构安装在螺纹施压机构支板上；驱动电机安装在螺纹施压机构支板下侧，驱动电机转轴安装在驱动电机上且穿过螺纹施压机构支板，第一齿轮安装在驱动电机转轴上，第二齿轮安装在第一转轴下侧，如图18所示，第一齿轮与第二齿轮啮合。

如图22、23所示，上述螺纹施压机构包括第一螺纹结构、第一螺纹结构弹簧支撑、第一螺纹结构弹簧、螺纹结构导轨、电磁铁、第二螺纹结构、第二螺纹结构弹簧、第二螺纹结构弹簧支撑、螺纹结构底座，其中两个螺纹结构底座并列安装在螺纹施压机构支板上，对于任意一个螺纹结构底座，其两端上各安装有第一螺纹结构弹簧支撑和第二螺纹结构弹簧支撑，第一螺纹结构通过第一螺纹结构弹簧安装在第一螺纹结构弹簧支撑上，第二螺纹结构通过第二螺纹结构弹簧安装在第二螺纹结构弹簧支撑上；第一螺纹结构和第二螺纹结构均通过螺纹结构导轨安装在螺纹结构底座上；螺纹施压机构支板上开有空心驱动转轴孔，空心驱动转轴穿过空心驱动转轴孔；两块电磁铁分别安装在两个螺纹结构底座中间。如图24所示，当电磁铁通电对第一螺纹结构和第二螺纹结构产生吸引力后，第一螺纹结构和第二螺纹结构形成如螺栓一样的内螺纹，当空心驱动转轴转动时，空心驱动转轴因为外表面的外螺纹与螺纹结构发生配合而向上或者向下运动。

如图20所示，上述两个钻杆固定机构对称地安装在空心驱动转轴一端，且两个钻杆固定机构滑动于钻杆固定机构滑槽中；空心驱动转轴外表面具有螺纹且与螺纹结构中的螺纹配合；如图21所示，上述钻杆杆身为实体圆柱体；任意两根钻杆杆身由钻杆连接结构连接。本发明中，电机带动第一转轴转动，第一转轴通过钻杆固定机构滑槽带动空心驱动转轴转动，但是因为钻杆固定机构能够在滑槽中上下滑动，所以在螺纹结构的作用下，空心驱动转轴能够上下运动。

如图13所示，上述钻杆固定机构包括钻杆固定块复位弹簧、钻杆固定块复位弹簧支撑、钻杆固定机构外壳、钻杆固定块干涉板、钻杆固定块、钻杆固定块支撑、钻杆固定块复位弹簧腔、钻杆固定块支撑滑孔、钻杆固定块腔，其中如图15所示，钻杆固定机构外壳为开有钻杆固定块复位弹簧腔和钻杆固定块支撑滑孔的空壳且安装在空心驱动转轴上；空心驱动转轴在安装有钻杆固定机构外壳处开有钻杆固定块腔；如图14所示，钻杆固定块复位弹簧支撑安装在钻杆固定机构外壳上；钻杆固定块复位弹簧一端安装在钻杆固定块复位弹簧支撑上，另一端安装在钻杆固定块干涉板上；钻杆固定块支撑一端安装在钻杆固定块干涉板上，另一端安装在钻杆固定块上；钻杆固定块复位弹簧、钻杆固定块干涉板安装在钻杆固定块复位弹簧腔内，钻杆固定块支撑安装在钻杆固定块支撑滑孔内，钻杆固定块安装在钻杆固定块腔内。钻杆固定块、钻杆固定块支撑和钻杆固定块干涉板组成一个滑动整体，该整体能够在钻杆固定机构外壳内腔中滑动，钻杆固定块复位弹簧设计需要保证钻杆固定块能够在不受力的作用下伸出钻杆固定块腔。

如图16所示，上述钻杆固定块中，以钻杆固定块支撑和钻杆固定块接触面为基准面，钻杆固定块一端面与基准面成45度，另一端面与基准面成90度，且钻杆固定块中间开有凹槽，凹槽将固定块基准面的对面分成两部分，一部分为斜面，另一部分为平面。钻杆固定块的形状设计首先为了保证钻杆固定块能够固定钻杆，其次保证两根钻杆在连接配合时能够将钻杆固定块与原钻杆分开，然后与新连接的钻杆固定。

如图1、2所示，上述钻杆连接结构包括钻杆尾端、钻杆内杆、钻杆连接外套、钻杆首端卡孔、钻杆首端、钻杆连接第一卡块限位板、钻杆连接第一卡块滑套、钻杆连接第一卡块固定板、钻杆连接第一卡块、钻杆连接第一卡块安装卡板、钻杆连接第二卡块限位板、钻杆连接第二卡块滑套、钻杆连接第二卡块固定板、钻杆连接复位弹簧、钻杆连接第二卡块安装卡板、钻杆连接第二卡块、钻杆连接卡块限位板滑孔、钻杆连接卡块滑槽、钻杆连接卡块安装孔、卡块安装卡板定位槽、钻杆连接外套卡孔，其中如图7所示，钻杆连接外套安装在钻杆尾端，钻杆连接外套圆柱面上对称地开有两个钻杆连接外套卡孔；如图3所示，钻杆内杆安装在钻杆首端；如图6所示，钻杆内杆径向方向开有一个通孔，通孔的两端孔形状对称分布，如图4所示，从通孔一端到另一端分别由一侧的钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块安装孔、钻杆连接卡块限位板滑孔、另一侧的钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块安装孔组成，钻杆连接卡块滑槽对称分布于钻杆连接卡块安装孔两侧且钻杆连接卡块滑槽与钻杆连接卡块安装孔内部想通。

本发明中，如图7所示，钻杆连接外套为一个空心的圆柱体，圆柱体的圆柱面上对称的开有两个方孔。钻杆内杆上的通孔可以通过打三次不同的孔组合而成，首先先用直径等于杆连接卡块限位板滑孔直径的钻头对钻杆内杆打通孔，之后用直径等于钻杆连接卡块安装孔直径的钻头在之前通孔两端各钻一定的深度，其深度等于钻杆连接卡块滑槽深度，最后利用特殊刀具在通孔两端的卡块安装孔基础上钻出卡块滑槽，滑槽深度与卡块安装孔深度一致。

如图2、5所示，上述钻杆连接第一卡块通过钻杆连接第一卡块固定板安装在钻杆连接第一卡块滑套一端，钻杆连接第一卡块滑套另一端安装有钻杆连接第一卡块限位板；上述钻杆连接第二卡块通过钻杆连接第二卡块固定板安装在钻杆连接第二卡块滑套一端，钻杆连接第二卡块滑套另一端安装有钻杆连接第二卡块限位板；钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块分别对称安装在钻杆内杆上相互对称的两个钻杆连接卡块滑槽内，钻杆连接第一卡块滑套和钻杆连接第二卡块滑套分别对称安装在钻杆内杆上相互对称的钻杆连接卡块安装孔上；如图4、8所示，在钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块限位板滑孔过渡处开有卡块安装卡板定位槽，钻杆连接第一卡块安装卡板和钻杆连接第二卡块安装卡板分别对称的安装在两个卡块安装卡板定位槽上，卡块安装卡板结构如图8中的b所示，卡块安装卡板定位槽形状如图8中的c所示；钻杆连接第一卡块限位板和钻杆连接第二卡块限位板均运动于钻杆连接卡块限位板滑孔、连接第二卡块安装卡板、连接第一卡块安装卡板之间组成的空间内；钻杆连接复位弹簧一端安装在钻杆连接第一卡块滑套内，另一端安装在钻杆连接第二卡块滑套内。

上述钻杆首端上对称地开有钻杆首端卡孔，钻杆固定块的一部分与钻杆首端卡孔配合。

如图17所示中的a所示，钻杆固定块被凹槽分成具有平面特征的一端(m端)和具有斜面特征的一端(n端)，a中钻杆固定块的m端与钻杆首端卡孔配合，能够将空心驱动转轴与钻杆连接在一起。此时，电磁铁产生吸力，螺纹结构合并形成螺栓，当空心驱动转轴在螺纹结构作用下向下运动到最低行程时，钻杆带动钻头运动到深度极限，此时要想钻更深需要增加新的一根钻杆，此时利用新钻杆的钻杆连接外套套入钻杆内杆上，套入同时钻杆连接外套会对钻杆固定块的n端的斜面施加钻杆轴线方向的力，因为斜面作用，钻杆固定块会向钻杆固定块腔中移动，如图17中的b所示。当钻杆连接外套完全套入钻杆内杆上时，钻杆固定块完全进入钻杆固定块腔中，如图17中的c所示，此时空心驱动转轴与钻杆分离，在钻杆不动的情况，电机反转，因为螺纹结构作用，空心驱动转轴向上运动，当运动上至钻杆固定块与新钻杆的钻杆首端卡孔对齐位置处时，钻杆固定块的m端与新钻杆的钻杆首端卡孔配合，将新钻杆与空心驱动转轴连接固定，进而重复向下推送。

如图1、2所示，上述钻杆连接结构连接两根钻杆，其中一根钻杆的钻杆首端上的钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块分别与另一根钻杆上的钻杆尾端的两个钻杆连接外套卡孔配合。

本发明中，首先如图5所示，卡块的外形设计中一面具有斜面，设计的目的为了将斜面上的轴向力转成径向力；一根钻杆的钻杆连接第一卡块、钻杆连接第一卡块滑套、钻杆连接第一卡块限位板组成一组滑动件，钻杆连接第二卡块、钻杆连接第二卡块滑套、钻杆连接第二卡块限位板组成另一组滑动件，两组滑动件相互嵌套伸缩，在钻杆连接复位弹簧的作用下，两个滑动件保持伸开状态，两个滑动件在各自的卡块限位板与卡块安装卡板的位置限制下，伸出的最大量得到控制。如图10中的a所示，当一根钻杆连接外套套于另一根钻杆内杆上时，钻杆连接外套的轴线运动、外套壁面干涉作用以及卡块的斜面设计使两个卡块沿钻杆内杆径向方向收缩，收缩过程如图10中的b所示；当两个卡块遇到钻杆连接外套的卡孔时，钻杆连接外套失去对两个卡块的径向限制，该钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块均伸出钻杆内杆外，并与钻杆连接外套卡孔配合，起到对两根钻杆的连接作用，如图10中的c所示；如图9中的a所示，当对卡块施加径向压力时，如图9中的b所示，两个滑动件相互嵌套，卡块运动到钻杆连接卡块滑套中，两根钻杆分离，如图9中的c所示。

上述钻杆连接第一卡块限位板的直径等于钻杆连接第二卡块滑套内径，且恰好相互嵌套。上述钻杆连接第二卡块限位板的直径等于钻杆连接卡块限位板滑孔内径。这样的设计能够保证两个滑动件能够相互无干涉的在钻杆连接卡块限位板滑孔中伸缩嵌套。

上述钻杆连接第一卡块滑套长度、钻杆连接第二卡块滑套长度、钻杆连接卡块滑槽深度三者相等。这样的设计为了保证钻杆连接卡块在相互伸出时，在最大伸出量情况下，钻杆连接卡块能够保证有一部分仍然在卡块滑槽中，利用卡块滑槽对钻杆连接卡块的非伸缩方向起到约束作用。

上述钻杆连接第一卡块安装卡板中间开孔直径等于钻杆连接第一卡块滑套外径，钻杆连接第二卡块安装卡板中间开孔直径等于钻杆连接第二卡块滑套外径。卡块安装卡板内孔直径是大于卡块限位板的直径的，卡块限位板无法穿过卡块安装板，卡块安装板限制了卡块的最大伸出量。

另外两侧的钻杆连接卡块安装孔的直径略大于钻杆连接第二卡块限位板的直径，这样就能够保证钻杆连接第二卡块限位板能够安装在钻杆连接卡块限位板滑孔内，之后利用卡块安装卡板将卡块限位板限定在卡块限位板滑孔中滑动。此时两个卡块滑套与卡块安装孔之间必然具有一定的间隙，卡块安装孔无法对卡块滑套起到导轨的定位作用，所以本设计中才会利用卡块滑槽对卡块定位。

如图32所示，上述带排土功能的钻头包括滑轮、排土电机、排土电机固定结构、悬挂盘支柱环、悬挂盘支撑套、悬挂盘支撑横梁、悬挂盘支撑支架、悬挂盘、支撑套斜孔、排土钢丝孔、悬挂盘支柱、斜面轴承、排土板、钻井钻头、排土挡环、排土钢丝拉环、排土外环板、排土板旋转嵌块，其中如图29所示，钻杆杆身底端连接排土板和钻井钻头；如图34所示，悬挂盘支撑套通过其两边安装对称的悬挂盘支撑横梁与两个悬挂盘支撑支架连接；如图33、36、37所示，悬挂盘上周向均匀开有三个排土钢丝孔，如图39所示，悬挂盘通过悬挂盘支柱与悬挂盘支柱环连接，如图35所示，悬挂盘支撑套内开有支撑套斜孔，且支撑套斜孔内径由下往上线性增大，如图40、38所示，悬挂盘支柱通过斜面轴承安装在悬挂盘支撑套内，悬挂盘支柱环下端与悬挂盘支撑套上端接触；如图36所示，对于三个排土钢丝孔其周围的安装结构完全相同，对于其中任意一个钢丝孔附近，排土电机通过排土电机固定结构安装在排土板的排土钢丝孔附近，排土电机转轴上安装有滑轮；悬挂盘通过悬挂盘支柱、悬挂盘支柱环、斜面轴承安装在悬挂盘支撑套上，并且能够自由旋转。

如图30所示，上述排土板中心开有圆孔，排土板中心安装有排土挡环，钻杆杆身穿过排土板中心圆孔，排土板上端周向均匀安装有三个排土钢丝拉环，排土外环板安装在排土板外缘上，如图31所示，在三个排土钢丝拉环的正下端的排土板下侧安装有三个排土板旋转嵌块，钻井钻头上端面周向均匀开有三个主板嵌块槽，三个排土板旋转嵌块与主板嵌块槽配合。

上述三个滑轮与三个排土钢丝拉环分别通过钢丝连接，且钢丝穿过排土钢丝孔。

如图42所示，排土板旋转嵌块底端较大，主板嵌块槽内腔较大，如图42中的a所示，调节悬挂盘使排土板的排土板旋转嵌块位于主板嵌块槽上方，之后放下排土板，使排土板旋转嵌块进入到主板嵌块槽中，如图42中的b所示；当钻头旋转时，排土板因为惯性还要保持原来位置，使得排土板旋转嵌块卡入到主板嵌块槽中，并且排土板的上下自由被约束到钻头上如图42中的c所示。只有当钻头静止时，转动悬挂盘带动排土板转动，才能将排土板旋转嵌块移动到能够从主板嵌块槽出来的正确位置。

本发明中，钻头在钻杆杆身的驱动下旋转，钻头将泥土和碎岩石甩到位于钻头上侧的排土板上，当排土板上的泥土碎岩石达到一定量后，人为在井口上方转动悬挂盘并开启电机通过钢丝拉动排土板，人为的转动悬挂盘为了使排土板旋转嵌块脱离主板嵌块槽，当排土板脱离钻头后，排土板在钢丝的拉动下，被提到井口上方，然后人工将排土板上的土推出排土板如图41所示。之后再将排土板放下，被放下的排土板下侧的排土板旋转嵌块嵌入钻头上侧的主板嵌块槽中，当钻头重新转动后，主板嵌入槽将会卡住排土板旋转嵌块，将排土板锁定在钻头上侧，这样排土板将会随着钻头转动且随钻头逐渐下移，同时通过钢丝带动悬挂盘转动。在下移过程中，钻头重新将泥土碎岩石甩到排土板上，完成一个排土循环。

如图33所示，上述悬挂盘支撑支架包括支撑支架竖板、支撑支架斜板、支撑支架底板，其中支撑支架竖板竖直安装在支撑支架底板上，两根支撑支架斜板安装在支撑支架竖板两侧。

如图25所示，上述钻井钻头包括钻头主板、主板嵌块槽、钻头周向刀片、周向刀片径向进土切口、径向刀片周向切口、径向刀片、周向刀片挡土板、径向刀片支撑板，其中如图25所示，钻头主板固定安装在钻杆杆身底端，钻头主板上端周向均匀开有三个主板嵌块槽，排土板旋转嵌块与主板嵌块槽配合；如图26所示，多个径向刀片各自通过径向刀片支撑板周向均匀安装在钻头主板下侧，径向刀片开有径向刀片周向切口，每个径向刀片支撑板外端均安装有钻头周向刀片，钻头周向刀片上开有周向刀片径向进土切口且在侧面安装有周向刀片挡土板。

如图27所示，上述由径向刀片支撑板所组成的平面下侧的中心安装有钻头中心底钻，如图28所示，钻头中心底钻底端由多个径向分布的底钻刀口凹槽分成多个底钻刀身。底钻刀口凹槽起到了对所钻出的泥土和碎岩石的导向作用。

本发明中的钻井钻头能够将钻出的泥土和碎岩石甩出且落在钻头上侧，便于吸管吸走，保证了钻井的顺利进行。首先钻头转动时，通过径向刀片的径向刀片周向切口将泥土或者岩石切碎，所切碎的岩石沿着径向刀片支撑板在圆周力的作用下，被甩到周向刀片上，周向刀片上周向刀片径向进土切口的设计是为了辅助岩石甩入周向刀片上，在周向刀片和周向刀片挡土板的作用下，沿着周向刀片甩到钻头主板上侧。另外周向刀片的周向具有刀口能够对钻井井面进一步光滑化。另外在钻头下端中心处安装有钻头中心底钻，这样的设计一方面是为了弥补钻头在下端中心处因为径向刀片支撑板的集中布置而没有刀口的缺陷，另一方面是为了增加钻头下端中心处的钻孔能力。

综上所述，地面堆土机构安装在地面，井上施压机构安装在地面，带排土功能的钻头安装在井上施压机构上；井上施压机构通过螺纹施压机构作用，施加压力于钻杆，钻杆驱动钻头旋转，钻头通过特殊的钻头刀片设计，能够将泥土和碎岩石甩到钻头上侧，经过排土板运输，将泥土运送到井口外侧，再通过人工将泥土从排土板上转到堆土斗上，利用移动螺杆转动带动堆土滑动结构在堆土移动导轨上滑动，利用堆土滑动结构将装有泥土的堆土斗运送离井口较远的地方，之后通过摆动电机带动摆臂摆动将泥土翻到土堆上如图46所示。整个机构全程半自动化，具有一定的实用效果。

本发明中钻杆固定机构将空心驱动转轴与钻杆杆身连接在一起，钻杆固定机构能够在钻杆固定机构滑槽中滑动，同时空心驱动转轴与螺纹结构螺纹配合；驱动电机转轴旋转通过齿轮组合带动第一转轴旋转，空心驱动转轴在第一转轴的带动下和螺纹结构作用下在旋转同时向下运动，对钻杆起到一个施压作用。

本发明使用了悬挂盘和排土板让钻头所钻出的泥土能够随时排出井口，保证钻井的顺利进行，具有一定的实用效果。

Claims (8)

1.一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：它包括地面堆土机构、带排土功能的钻头、井上施压机构，其中地面推土机构安装在地面，井上施压机构安装在地面，带排土功能的钻头安装在井上施压机构上；

上述地面堆土机构包括堆土移动电机、移动螺杆、堆土移动导轨、堆土底座、摆动电机、摆动电机固定结构、摆动转轴第一支撑、摆臂、堆土斗、移动导轨支撑、摆动转轴、摆动转轴第二支撑、堆土滑动结构、堆土滑动结构导轨槽，其中堆土底座安装在地面，堆土移动导轨安装在堆土底座上，堆土移动电机安装在堆土底座一端，移动螺杆一端安装在堆土移动电机上，另一端安装在移动导轨支撑上，移动导轨支撑安装在堆土移动导轨上，堆土滑动结构通过堆土滑动结构导轨槽安装在堆土移动导轨上，移动螺杆通过螺纹配合穿过堆土滑动结构；摆动电机通过摆动电机固定结构安装在堆土底座上，摆动转轴第一支撑安装在堆土底座上，摆动转轴第二支撑安装在堆土滑动结构上；摆动转轴一端通过联轴器安装在摆动电机转轴上，且穿过摆动转轴第一支撑、摆动转轴第二支撑；摆臂一端安装有堆土斗，另一端安装在摆动转轴上且位于摆动转轴第二支撑之间；

上述井上施压机构包括钻杆固定机构滑槽、第一转轴、第一转轴支撑环、支撑环支撑、支撑环支撑架、第二齿轮、第一齿轮、驱动电机转轴、螺纹施压机构、驱动电机、施压机构支撑、螺纹施压机构支板、空心驱动转轴孔，其中第一转轴为中心开有钻杆固定机构滑槽的空心圆柱体，第一转轴安装在第一转轴支撑环上，第一转轴支撑环安装在支撑环支撑上，支撑环支撑安装在支撑环支撑架上，支撑环支撑架安装在螺纹施压机构支板上，螺纹施压机构支板安装在施压机构支撑上，施压机构支撑安装在地面；螺纹施压机构安装在螺纹施压机构支板上；驱动电机安装在螺纹施压机构支板下侧，驱动电机转轴安装在驱动电机上且穿过螺纹施压机构支板，第一齿轮安装在驱动电机转轴上，第二齿轮安装在第一转轴下侧，第一齿轮与第二齿轮啮合；

上述螺纹施压机构包括第一螺纹结构、第一螺纹结构弹簧支撑、第一螺纹结构弹簧、螺纹结构导轨、电磁铁、第二螺纹结构、第二螺纹结构弹簧、第二螺纹结构弹簧支撑、螺纹结构底座，其中两个螺纹结构底座并列安装在螺纹施压机构支板上，对于任意一个螺纹结构底座，其两端上各安装有第一螺纹结构弹簧支撑和第二螺纹结构弹簧支撑，第一螺纹结构通过第一螺纹结构弹簧安装在第一螺纹结构弹簧支撑上，第二螺纹结构通过第二螺纹结构弹簧安装在第二螺纹结构弹簧支撑上；第一螺纹结构和第二螺纹结构均通过螺纹结构导轨安装在螺纹结构底座上；螺纹施压机构支板上开有空心驱动转轴孔，空心驱动转轴穿过空心驱动转轴孔；两块电磁铁分别安装在两个螺纹结构底座中间；

两个钻杆固定机构对称地安装在空心驱动转轴一端，且两个钻杆固定机构滑动于钻杆固定机构滑槽中；空心驱动转轴外表面具有螺纹且与螺纹结构中的螺纹配合；钻杆杆身为实体圆柱体；任意两根钻杆杆身由钻杆连接结构连接；

上述钻杆固定机构包括钻杆固定块复位弹簧、钻杆固定块复位弹簧支撑、钻杆固定机构外壳、钻杆固定块干涉板、钻杆固定块、钻杆固定块支撑、钻杆固定块复位弹簧腔、钻杆固定块支撑滑孔、钻杆固定块腔，其中钻杆固定机构外壳为开有钻杆固定块复位弹簧腔和钻杆固定块支撑滑孔的空壳且安装在空心驱动转轴上；空心驱动转轴在安装有钻杆固定机构外壳处开有钻杆固定块腔；钻杆固定块复位弹簧支撑安装在钻杆固定机构外壳上；钻杆固定块复位弹簧一端安装在钻杆固定块复位弹簧支撑上，另一端安装在钻杆固定块干涉板上；钻杆固定块支撑一端安装在钻杆固定块干涉板上，另一端安装在钻杆固定块上；钻杆固定块复位弹簧、钻杆固定块干涉板安装在钻杆固定块复位弹簧腔内，钻杆固定块支撑安装在钻杆固定块支撑滑孔内，钻杆固定块安装在钻杆固定块腔内；

上述钻杆固定块中，以钻杆固定块支撑和钻杆固定块接触面为基准面，钻杆固定块一端面与基准面成45度，另一端面与基准面成90度，且钻杆固定块中间开有凹槽，凹槽将固定块基准面的对面分成两部分，一部分为斜面，另一部分为平面；

上述钻杆连接结构包括钻杆尾端、钻杆内杆、钻杆连接外套、钻杆首端卡孔、钻杆首端、钻杆连接第一卡块限位板、钻杆连接第一卡块滑套、钻杆连接第一卡块固定板、钻杆连接第一卡块、钻杆连接第一卡块安装卡板、钻杆连接第二卡块限位板、钻杆连接第二卡块滑套、钻杆连接第二卡块固定板、钻杆连接复位弹簧、钻杆连接第二卡块安装卡板、钻杆连接第二卡块、钻杆连接卡块限位板滑孔、钻杆连接卡块滑槽、钻杆连接卡块安装孔、卡块安装卡板定位槽、钻杆连接外套卡孔，其中钻杆连接外套安装在钻杆尾端，钻杆连接外套圆柱面上对称地开有两个钻杆连接外套卡孔；钻杆内杆安装在钻杆首端；钻杆内杆径向方向开有一个通孔，通孔的两端孔形状对称分布，从通孔一端到另一端分别由一侧的钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块安装孔、钻杆连接卡块限位板滑孔、另一侧的钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块安装孔组成，钻杆连接卡块滑槽对称分布于钻杆连接卡块安装孔两侧且钻杆连接卡块滑槽与钻杆连接卡块安装孔内部想通；

上述钻杆连接第一卡块通过钻杆连接第一卡块固定板安装在钻杆连接第一卡块滑套一端，钻杆连接第一卡块滑套另一端安装有钻杆连接第一卡块限位板；上述钻杆连接第二卡块通过钻杆连接第二卡块固定板安装在钻杆连接第二卡块滑套一端，钻杆连接第二卡块滑套另一端安装有钻杆连接第二卡块限位板；钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块分别对称安装在钻杆内杆上相互对称的两个钻杆连接卡块滑槽内，钻杆连接第一卡块滑套和钻杆连接第二卡块滑套分别对称安装在钻杆内杆上相互对称的钻杆连接卡块安装孔上；在钻杆连接卡块滑槽和钻杆连接卡块限位板滑孔过渡处开有卡块安装卡板定位槽，钻杆连接第一卡块安装卡板和钻杆连接第二卡块安装卡板分别对称的安装在两个卡块安装卡板定位槽上；钻杆连接第一卡块限位板和钻杆连接第二卡块限位板均运动于钻杆连接卡块限位板滑孔、连接第二卡块安装卡板、连接第一卡块安装卡板之间组成的空间内；钻杆连接复位弹簧一端安装在钻杆连接第一卡块滑套内，另一端安装在钻杆连接第二卡块滑套内；上述钻杆首端上对称地开有钻杆首端卡孔，钻杆固定块的一部分与钻杆首端卡孔配合；

上述带排土功能的钻头包括滑轮、排土电机、排土电机固定结构、悬挂盘支柱环、悬挂盘支撑套、悬挂盘支撑横梁、悬挂盘支撑支架、悬挂盘、支撑套斜孔、排土钢丝孔、悬挂盘支柱、斜面轴承、排土板、钻井钻头、排土挡环、排土钢丝拉环、排土外环板、排土板旋转嵌块，其中钻杆杆身底端连接排土板和钻井钻头；悬挂盘支撑套通过其两边安装对称的悬挂盘支撑横梁与两个悬挂盘支撑支架连接；悬挂盘上周向均匀开有三个排土钢丝孔，悬挂盘通过悬挂盘支柱与悬挂盘支柱环连接，悬挂盘支撑套内开有支撑套斜孔，且支撑套斜孔内径由下往上线性增大，悬挂盘支柱通过斜面轴承安装在悬挂盘支撑套内，悬挂盘支柱环下端与悬挂盘支撑套上端接触；对于三个排土钢丝孔其周围的安装结构完全相同，对于其中任意一个钢丝孔附近，排土电机通过排土电机固定结构安装在排土板的排土钢丝孔附近，排土电机转轴上安装有滑轮；上述排土板中心开有圆孔，排土板中心安装有排土挡环，钻杆杆身穿过排土板中心圆孔，排土板上端周向均匀安装有三个排土钢丝拉环，排土外环板安装在排土板外缘上，在三个排土钢丝拉环的正下端的排土板下侧安装有三个排土板旋转嵌块，钻井钻头上端面周向均匀开有三个主板嵌块槽，三个排土板旋转嵌块与主板嵌块槽配合；三个排土钢丝孔处的三个排土电机转轴上的三个滑轮与三个排土钢丝拉环分别通过钢丝连接，且钢丝穿过排土钢丝孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：上述钻杆连接结构连接两根钻杆，其中一根钻杆的钻杆首端上的钻杆连接第一卡块和钻杆连接第二卡块分别与另一根钻杆上的钻杆尾端的两个钻杆连接外套卡孔配合。

3.根据权利要求1所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：上述钻杆连接第一卡块限位板的直径等于钻杆连接第二卡块滑套内径，且恰好相互嵌套。

4.根据权利要求1所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：上述钻杆连接第一卡块滑套长度、钻杆连接第二卡块滑套长度、钻杆连接卡块滑槽深度三者相等。

5.根据权利要求1所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：上述钻杆连接第一卡块安装卡板中间开孔直径等于钻杆连接第一卡块滑套外径，钻杆连接第二卡块安装卡板中间开孔直径等于钻杆连接第二卡块滑套外径。

6.根据权利要求1所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：上述悬挂盘支撑支架包括支撑支架竖板、支撑支架斜板、支撑支架底板，其中支撑支架竖板竖直安装在支撑支架底板上，两根支撑支架斜板安装在支撑支架竖板两侧。

7.根据权利要求1所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：上述钻井钻头包括钻头主板、主板嵌块槽、钻头周向刀片、周向刀片径向进土切口、径向刀片周向切口、径向刀片、周向刀片挡土板、径向刀片支撑板，其中钻头主板固定安装在钻杆杆身底端，钻头主板上端周向均匀开有三个主板嵌块槽，排土板旋转嵌块与主板嵌块槽配合；多个径向刀片各自通过径向刀片支撑板周向均匀安装在钻头主板下侧，径向刀片开有径向刀片周向切口，每个径向刀片支撑板外端均安装有钻头周向刀片，钻头周向刀片上开有周向刀片径向进土切口且在侧面安装有周向刀片挡土板。

8.根据权利要求1或7所述的一种用于浅井钻井的机构，其特征在于：径向刀片支撑板所组成的平面下侧的中心安装有钻头中心底钻，钻头中心底钻底端由多个径向分布的底钻刀口凹槽分成多个底钻刀身。