CN106837202A - 用于负压取心的地质勘探双层钻杆及其配套钻具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于负压取心的地质勘探双层钻杆，它包括外管总成和内管总成，外管总成包括外管和连接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和连接于内管两端的内管母接头、内管公接头，各接头的轴向中心均为通孔，外管总成与内管总成之间设置有轴承，相邻两钻杆的外管之间通过公、母接头配合连为一体、内管之间通过密封套连为一体；装配后内管总成内部及内管总成与外管总成之间形成两个独立的水流通道。钻进取心中，冲洗水通过环形空隙，经由钻头和岩心管之间的环形空间排出，实现冷却钻头和冲洗岩屑的作用，岩心管内的水则通过负压方式经由内管总成内部通道排出岩心管，有效减小岩心进入岩心管的阻力，从而提高取心率。

Description

用于负压取心的地质勘探双层钻杆及其配套钻具

技术领域

本发明涉及一种钻杆及钻具，尤其涉及一种用于负压取心的地质勘探双层钻杆及其配套钻具。

背景技术

使用现有海底钻机的取心钻杆和钻具对海底沉积物和松散、破碎地层进行取心操作时，由于取心钻具内封闭腔体的海水无法及时排出，且海底沉积物和松散、破碎地层在岩心管底部提供的推动岩心进入岩心管的支撑力很弱，使得岩心进入取心钻具内变得非常困难，导致取心率非常低。增加海底沉积物负压取样钻杆和钻具，可大幅度提高海底钻机的沉积物取心率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高钻机对沉积物、松散和破碎地层的取心率的用于负压取心的地质勘探双层钻杆及其配套钻具。

本发明提供的这种用于负压取心的地质勘探双层钻杆，它包括外管总成和内管总成，外管总成包括外管和连接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和连接于内管两端的内管母接头、内管公接头，各接头的轴向中心均为通孔，外管总成与内管总成之间设置有轴承，相邻两钻杆的外管之间通过公、母接头配合连为一体、内管之间通过密封套连为一体；装配后内管总成内部，以及内管总成与外管总成之间的空腔形成两个独立的水流通道。

所述外管总成包括外管和螺纹连接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和螺纹连接于内管两端的内管母接头、内管公接头。

所述外管的两端均设有内螺纹，外管母接头一端外壁设有外螺纹、另一端的内壁设有内螺纹，外管公接头包括接头连接段、过渡段和外管连接段，外管母接头以其外螺纹端连接于外管的一端，外管公接头以其外管连接段螺纹连接于外管的另一端，相邻两外管之间通过外管母接头的内螺纹与外管公接头的接头连接段螺纹连接为一体。

所述外管母接头的外螺纹头端的内壁和所述外管公接头的外管连接段的内壁均设有用于限定所述轴承轴向自由度的台阶。

所述内管的两端均设有内螺纹，内管母接头包括螺纹头、轴承限位台阶和卡槽段，内管公接头包括螺纹段、限位台阶段和卡头段，内管的一端与内管母接头的螺纹头相连、另一端与内管公接头的螺纹段相连，相邻两内管之间通过卡头段与卡槽段配合所述密封套相连。

所述卡槽段的外壁设有环形槽，所述卡头段的外端设有轴肩，所述密封套为橡胶套，密封套一端的内壁设有匹配于环形槽的凸起、另一端的内壁设有匹配于轴肩的阶梯面。

所述外管总成包括外管和焊接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和焊接于于内管两端的内管母接头、内管公接头，相邻两外管之间通过外管母接头和外管公接头螺纹连接为一体，相邻两内管之间通过内管母接头、内管公接头配合所述密封套连为一体。

所述轴承为向心推力轴承，装配完成后外管总成和内管总成再不能产生沿轴线方向的相对移动，但外管总成和内管总成可以产生绕中心轴线的相对转动。

本发明还提供了一种上述用于负压取心的地质勘探双层钻杆的配套钻具，该钻具包括钻具内总成和钻具外总成；钻具内总成包括岩心管和岩心管接头，钻具内总成的上端连接有用于连接钻杆的密封套，钻具内总成通过该密封套与配套钻杆的内管总成相连；钻具外总成包括外管和外管接头，外管的上端与配套钻杆的外管总成相连、下端与钻头相连。

所述岩心管接头为T型接头，其头部的外壁设有用于与岩心管相连的螺纹，其杆部的外端设有用于安装所述密封套的环形槽，其杆部的中部设有用于限定所述向心推力轴承的台阶；所述外管接头为圆柱型，其外壁设有用于与外套相连的螺纹，其内壁设有用于与外管公接头相连的螺纹，所述岩心管外端端部和外套外端端部的内壁上均设有内螺纹。

本发明在装配完成后连接于钻机上使用，装配完成后内管总成内部，以及内管总成与外管总成之间的环空形成两个相互独立的水流通道。在钻进取心过程中，冲洗水通过钻杆内管总成与外管总成之间的环形空隙，经由钻头和岩心管之间的环形空间排出，实现冷却钻头和冲洗岩屑的作用，岩心管内的水则通过负压方式经由内管总成内部通道排出岩心管，有效减小岩心进入岩心管的阻力，从而提高取心率。

附图说明

图1为本发明一个优选实施的使用状态示意图。

图2为图1中钻杆的剖视示意图。

图3为图1中钻具的剖视示意图。

图4为相邻两钻杆的连接示意图。

图示序号：

1—外管总成、2—内管总成、3—向心推力轴承、4—钻具、5—密封套、11—外管、12—外管母接头、13—外管公接头、21—内管、22—内管母接头、23—内管公接头、41—钻具内总成、42—钻具外总成、131—接头连接段、132—过渡段、133—外管连接段、221—螺纹头、222—轴承限位台阶、223—卡槽段、231—螺纹段、232—限位台阶段、233—卡头段、411—岩心管、412—岩心管接头、421—外套、422—外管接头、A—内部通道、B—外部通道。

具体实施方式

如图2所示，本实施例提供的这种用于负压取心的地质勘探双层钻杆，它包括外管总成1、内管总成2和设置于两者之间的向心推力轴承3,装配完成后外管总成和内管总成再不能产生沿轴线方向的相对移动，但外管总成和内管总成可以产生绕中心轴线的相对转动。

外管总成1包括轴向中心均为通孔的外管11、外管母接头12和外管公接头13，外管的两端均设有内螺纹，外管母接头12的一端外壁设有外螺纹、另一端内壁设有内螺纹，外管公接头13包括接头连接段131、过渡段132和外管连接段133，外管母接头以其外螺纹头连接于外管的一端，外管公接头以其外管连接段螺纹连接于外管的另一端，外管母接头的外螺纹头端的内壁和外管公接头的外管连接段的内壁均设有用于限定向心推力轴承轴向自由度的台阶。

内管总成2包括轴向中心均为通孔的内管21、内管母接头22和内管公接头23，内管的两端均设有内螺纹，内管母接22头包括螺纹头221、轴承限位台阶222和卡槽段223，内管公接头23包括螺纹段231、限位台阶段232和卡头段233，内管的一端与内管母接头的螺纹头相连、另一端与内管公接头的螺纹段相连，卡槽段223的外壁设有环形槽，卡头段233的外端设有轴肩。

如图3所示，本实施例还提供了一种上述用于负压取心的地质勘探双层钻杆配套用钻具4，该钻具包括钻具内总成41和钻具外总成42，钻具内总成41包括岩心管411和岩心管接头412，岩心管的上端与岩心管接头螺纹连接，岩心管接头的另一端通过密封套与钻杆的内管公接头连接；钻具外总成42包括外管421和外管接头422，外管的下端与钻头相连、上端与外管接头螺纹连接，外管接头的另一端与钻杆的外管公接头相连。

岩心管接头412为T型接头，其头部的外壁设有用于与岩心管相连的螺纹，其杆部的外端设有用于安装密封套5的环形槽，其杆部的中部设有用于限定向心推力轴承3的台阶；外管接头422为圆柱型，其外壁设有用于与外套相连的螺纹，其内壁设有用于与外管公接头相连的螺纹。

如图3所示，相邻两外管总成之间通过外管母接头的内螺纹孔与外管公接头的接头连接段螺纹连接为一体。密封套一端的内壁设有匹配于环形槽的凸起、另一端的内壁设有匹配于轴肩的阶梯面，相邻两内管总成之间通过内管母接头、内管公接头配合密封套连为一体。

如图3所示，整个钻杆被分割成内部通道A和外部通道B两个独立通道，其中内部通道为负压抽吸通道，外部通道为冲洗水通道，相邻两根钻杆通过内管连接密封套和内管公接头的连接，实现钻杆内管总成内部通道的连接和导通。通过外管公接头和外管母接头的连接，以及密封套和内管公接头的连接，实现相邻两根钻杆内管总成与外管总成之间外部通道的连接和导通，由于向心推力轴承的滚珠之间存在间隙，因此钻杆内管总成与外管总成之间的外部通道自上而下的通畅。

如图1所示，钻具以其岩心管接头配合密封套与内管总成的内管公接头连接，以其外管接头与外管总成的外管公接头相连。钻杆与配套钻具连接后，密封套和内管公接头的连接，实现钻杆内管总成内部通道A与岩心管上部空间的连接和导通。通过外管公接头和外管接头的连接，密封套和内管公接头的连接，实现钻杆外部通道和钻具外部通道的连接和导通，同样由于轴承滚珠之间存在间隙，实现了钻杆外部通道和钻具外部通道自上而下的通畅。钻具外总成在动力头的驱动下带动钻头旋转，而钻具内总成由于岩心摩擦力作用保持基本静止。

本实施例在使用过程中将外管总成和内管总成装配完成后分别通过钻具外总成和钻具内总成连接于钻机上，装配完成后内管总成内部，以及内管总成与外管总成之间的环空形成两个相互独立的内部通道和外部通道，其中内部通道为负压抽吸通道，外部通道为冲洗水通道，在钻进取心过程中，冲洗水通过钻杆内管总成与外管总成之间的外部通道，经由钻头和岩心管之间的环形空间排出，实现冷却钻头和冲洗岩屑的作用，岩心管内的水则通过负压方式经由内管总成内部通道排出岩心管，有效减小岩心进入岩心管的阻力，从而提高取心率。

作为替代方案，还可以将本实施例中的外管母接头和外管公接头焊接于外管的两端，可将内管母接头和内管公接头焊接于内管的两端，可将岩心管与岩心管接头焊接为一体，也可以将外管与外管接头焊接为一体。

Claims (10)

1.一种用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：它包括外管总成和内管总成，外管总成包括外管和连接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和连接于内管两端的内管母接头、内管公接头，各接头的轴向中心均为通孔，外管总成与内管总成之间设置有轴承，相邻两钻杆的外管之间通过公、母接头配合连为一体、内管之间通过密封套连为一体；装配后内管总成内部以及内管总成与外管总成之间的空腔形成两个独立的水流通道。

2.根据权利要求1所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述外管总成包括外管和螺纹连接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和螺纹连接于内管两端的内管母接头、内管公接头。

3.根据权利要求2所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述外管的两端均设有内螺纹，外管母接头一端外壁设有外螺纹、另一端的内壁设有内螺纹，外管公接头包括接头连接段、过渡段和外管连接段，外管母接头以其外螺纹端连接于外管的一端，外管公接头以其外管连接段螺纹连接于外管的另一端，相邻两外管之间通过外管母接头的内螺纹与外管公接头的接头连接段螺纹连接为一体。

4.根据权利要求3所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述外管母接头的外螺纹头端的内壁和所述外管公接头的外管连接段的内壁均设有用于限定所述轴承轴向自由度的台阶。

5.根据权利要求2所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述内管的两端均设有内螺纹，内管母接头包括螺纹头、轴承限位台阶和卡槽段，内管公接头包括螺纹段、限位台阶段和卡头段，内管的一端与内管母接头的螺纹头相连、另一端与内管公接头的螺纹段相连，相邻两内管之间通过卡头段与卡槽段配合所述密封套相连。

6.根据权利要求5所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述卡槽段的外壁设有环形槽，所述卡头段的外端设有轴肩，所述密封套为橡胶套，密封套一端的内壁设有匹配于环形槽的凸起、另一端的内壁设有匹配于轴肩的阶梯面。

7.根据权利要求1所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述外管总成包括外管和焊接于外管两端的外管母接头、外管公接头，内管总成包括内管和焊接于内管两端的内管母接头、内管公接头，相邻两外管之间通过外管母接头和外管公接头螺纹连接为一体，相邻两内管之间通过内管母接头、内管公接头配合所述密封套连为一体。

8.根据权利要求1所述的用于负压取心的地质勘探双层钻杆，其特征在于：所述轴承为向心推力轴承，装配完成后外管总成和内管总成再不能产生沿轴线方向的相对移动，但外管总成和内管总成可以产生绕中心轴线的相对转动。

9.一种权利要求8所述用于负压取心的地质勘探双层钻杆的配套钻具，其特征在于：该钻具包括钻具内总成和钻具外总成；钻具内总成包括岩心管和岩心管接头，钻具内总成的上端连接有用于连接钻杆的密封套，钻具内总成通过该密封套与配套钻杆的内管总成相连；钻具外总成包括外管和外管接头，外管的上端与配套钻杆的外管总成相连、下端与钻头相连。

10.根据权利要求9所述的配套钻具，其特征在于：所述岩心管接头为T型接头，其头部的外壁设有用于与岩心管相连的螺纹，其杆部的外端设有用于安装所述密封套的环形槽，其杆部的中部设有用于限定所述向心推力轴承的台阶；所述外管接头为圆柱型，其外壁设有用于与外套相连的螺纹，其内壁设有用于与外管公接头相连的螺纹，所述岩心管外端端部和外套外端端部的内壁上均设有内螺纹。