CN113006710A - 一种石油勘探用螺旋钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油勘探用螺旋钻杆，包括钻头、主轴、输液机构和钻轴，所述输液机构套在主轴的外部，所述主轴的底部与钻轴相接，所述钻头焊接在钻轴的底端，进液管内充入的液体填充第一L型输液通道后，其液体产生的压力不断的推动滑动输液块朝限位环槽内滑动，滑动输液块的侧面抵在套环的外部，并且滑动输液块的开口依次与限位环槽、导液弧槽、通孔和插槽连通，进液管内的护壁液流入插槽内，输油孔内流入护壁液经过第二L型输液通道排入钻板和主轴之间，在输液结束后，进液管内产生的负压抽动滑动输液块向外滑动，从而将密封口封闭，直至被滑动输液块被挡板抵住，方便将输液机构从主轴拔出，方便后续的拆卸。

Description

一种石油勘探用螺旋钻杆

技术领域

本发明涉及螺旋钻杆领域，具体来说，涉及一种石油勘探用螺旋钻杆。

背景技术

螺旋钻杆是石油勘探及地质矿场钻探钻机的关键部件，用来将动力头输出扭矩传递给钻头，并一起旋转，达到钻井的目的。其各项参数优劣直接关系到钻机效率的高低及钻机的整体性能。现有的螺旋钻杆承载能力低，功能单一，不能满足钻杆中间允许通过较大直径物体的要求，使钻机的适应能力低，已不能满足当前石油及相关地质勘探的需要。

国内外石油勘探螺旋钻机上使用的是螺旋钻杆，螺旋钻杆的结构是在钻杆的外壁上焊接有螺旋叶片。钻杆旋转带动螺旋叶片旋转，螺旋叶片旋转能将井下破碎后的泥沙推升到地面。

现有技术中的螺旋钻杆结构如ZL012114766号中国专利说明书中公开的一种螺旋钻杆，该钻杆包括固定长度的中空的杆体、螺旋叶片及钻头，杆体中具有与砼泵相连的砼通道，其钻头下端两侧的斜面上分别铰接有开闭排砼口的钻头活门。现有的螺旋钻杆在钻进过程中的泥土被叶片挤压致密并有部分泥土留在杆体与螺旋叶片上，钻孔过程中不提钻清土，钻到规定深度后从一边从上部灌砼一边提起钻杆，直到成桩。因此长螺旋钻机的成桩工艺是钻杆长度固定的一次性钻进成孔，钻孔过程中不能提钻清土并且不能向钻孔中加入护壁液，因而钻进及成桩深度有限。

旋挖钻机的成桩工艺采用长度可变的多节伸缩钻杆和筒形的钻斗下钻挖土，钻斗内土满后伸缩钻杆收缩提钻将土排至地表，然后再重新下钻挖土，整个过程需要反复下钻多次并向孔内加入护壁液，虽然每次钻孔深度受钻斗容量限制，但伸缩钻杆提、降钻头速度较快而单次成孔速度较快；因而旋挖钻机可打深孔，但由于钻斗单次钻入深度有限而成孔时间长，施工效率低。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种石油勘探用螺旋钻杆，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种石油勘探用螺旋钻杆，包括钻头、主轴、输液机构和钻轴，所述输液机构套在主轴的外部，所述主轴的底部与钻轴相接，所述钻头焊接在钻轴的底端，所述主轴内流入的护壁液经过钻头喷出。

进一步地，所述主轴的外周面上固定有一圈限位环，并在所述限位环上方的主轴上加工有一圈限位环槽，所述主轴的底部加工有插槽，所述限位环槽上加工有与插槽相连通的通孔，所述限位环槽内设有套在主轴上的套环，所述套环覆盖在通孔的外部，并且，所述套环的下周面上开设有与通孔和限位环槽连通的导液弧槽；

所述输液机构包括密封环、进液管和滑动输液块，密封环套在主轴的外壁上，所述密封环的底面与限位环的上周面活动连接，所述密封环与限位环槽的连接处上加工有密封口，所述密封口内插入有滑动输液块，所述密封口外侧的密封环上分别固定有进液管和挡板，所述进液管覆盖在密封口上，并且，所述进液管与密封口相连通，其中，所述挡板的一端还与进液管的内壁固定，所述挡板的另一端延伸至密封口的开口内。

进一步地，所述滑动输液块内设有第一L型输液通道，所述第一L型输液通道的一端与进液管相连通，所述第一L型输液通道的另一端开口设在滑动输液块的侧面上；

所述进液管内充入的液体填充第一L型输液通道后推动滑动输液块朝限位环槽内滑动，所述滑动输液块的侧面抵在套环的外部，并且所述滑动输液块的开口依次与限位环槽、导液弧槽、通孔和插槽连通，所述进液管内的护壁液流入插槽内。

进一步地，所述钻轴的外周面上焊接有螺旋齿，所述钻轴的顶端固定有插杆，所述钻轴的底端与钻头相焊接，所述钻轴和插杆上加工有贯穿的输油孔，所述插杆的顶端插入插槽内，所述插杆和主轴的连接处通过啮合的螺杆固定；

所述钻头包括钻板、破碎尖头、破碎条和排液块，所述钻板的顶部与排液块焊接，所述钻板的底部与破碎尖头相接，所述破碎条套在破碎尖头的外部与钻板固定，所述破碎尖头与钻板固定，并且，所述破碎尖头穿出破碎条，传感器至破碎尖头和破碎条的表面不过超过2cm；

所述排液块的顶端插入输油孔内，并且排液块和主轴之间连接，钻板和主轴之间设有不小于3cm的环槽，排液块内还加工有第二L型输液通道，第二L型输液通道的顶部开口与输油孔连通，第二L型输液通道的底部开口与钻板和主轴之间的环槽连通，输油孔内流入护壁液经过第二L型输液通道排入钻板和主轴之间。

进一步地，所述钻板的外径与主轴的外径相同，并且破碎条上设置凸起沿着钻板的径向方向设置。

进一步地，所述插杆和主轴上加工有供螺杆贯穿的孔，孔内设置的内螺纹与螺杆啮合。

进一步地，限位环槽的深度小于滑动输液块的长度，套环的厚度小于限位环槽的深度。

进一步地，所述主轴的顶端与动力设备连接，所述主轴在动力设备驱动的旋转过程中，所述输液机构输送在勘探过程中的护壁液。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

1、本发明提供了一种石油勘探用螺旋钻杆，套环的下周面上开设有与通孔和限位环槽连通的导液弧槽，套环的设置在滑动输液块滑动向内滑动过程中，限制其向内滑动的距离，同时套环的下周面开设的导液弧槽，滑动输液块滑动抵在套环上，导液弧槽的开口不会被堵住，护壁液能够保持顺畅的流动。

2、本发明提供了一种石油勘探用螺旋钻杆，进液管内充入的液体填充第一L型输液通道后，其液体产生的压力不断的推动滑动输液块朝限位环槽内滑动，滑动输液块的侧面抵在套环的外部，并且滑动输液块的开口依次与限位环槽、导液弧槽、通孔和插槽连通，进液管内的护壁液流入插槽内。

3、本发明提供了一种石油勘探用螺旋钻杆，排液块内还加工有第二L型输液通道，第二L型输液通道的顶部开口与输油孔连通，第二L型输液通道的底部开口与钻板和主轴之间的环槽连通，输油孔内流入护壁液经过第二L型输液通道排入钻板和主轴之间。

4、本发明提供了一种石油勘探用螺旋钻杆，限位环槽的深度小于滑动输液块的长度，套环的厚度小于限位环槽的深度，滑动输液块能够一部分插入限位环槽内，而不会全部插入，在输液结束后，进液管内产生的负压抽动滑动输液块向外滑动，从而将密封口封闭，直至被滑动输液块被挡板抵住，方便将输液机构从主轴拔出，方便后续的拆卸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的石油勘探用螺旋钻杆的整体立体图；

图2是根据本发明实施例的石油勘探用螺旋钻杆的分解立体图；

图3是根据本发明实施例的石油勘探用螺旋钻杆的侧面剖视图；

图4是根据本发明实施例的石油勘探用螺旋钻杆的图3的A处放大状态图；

图5是根据本发明实施例的石油勘探用螺旋钻杆的滑动输液块导通密封口状态图；

图6是根据本发明实施例的石油勘探用螺旋钻杆的套环立体图；

图7是根据本发明实施例的石油勘探用图3的B处放大图。

图中：

1、钻头；11、钻板；12、破碎尖头；13、破碎条；14、排液块；141、第二L型输液通道；2、主轴；21、限位环；22、限位环槽；221、通孔；23、插槽；3、输液机构；31、密封环；311、密封口；32、进液管；33、滑动输液块；331、第一L型输液通道；34、挡板；4、钻轴；41、螺旋齿；42、插杆；43、输油孔；5、套环；51、导液弧槽；6、传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅附图1-7所示，一种石油勘探用螺旋钻杆，包括钻头1、主轴2、输液机构3和钻轴4，输液机构3套在主轴2的外部，主轴2由动力设备驱动旋转，主轴2可以绕输液机构3旋转，输液机构3将护壁液流入主轴2内，主轴2的底部与钻轴4相接，钻头1焊接在钻轴4的底端，通过一体焊接的方式提高整体设备的牢固程度，主轴2内流入的护壁液经过钻头1喷出。

主轴2的外周面上固定有一圈限位环21，并在限位环21上方的主轴2上加工有一圈限位环槽22，主轴2的底部加工有插槽23，限位环槽22上加工有与插槽23相连通的通孔221，通孔221的直径不小于5cm，限位环槽22内设有套在主轴2上的套环5，套环5覆盖在通孔221的外部，并且，套环5的下周面上开设有与通孔221和限位环槽22连通的导液弧槽51，套环5的设置在滑动输液块33滑动向内滑动过程中，限制其向内滑动的距离，同时套环5的下周面开设的导液弧槽51，导液弧槽（51）内部安装有流量检测轮，流量检测轮在护壁液流动的过程中，不断的推动流量检测轮旋转，根据流量检测轮的旋转，检测其护壁液的流速，滑动输液块33滑动抵在套环5上，导液弧槽51的开口不会被堵住，护壁液能够保持顺畅的流动；

输液机构3包括密封环31、进液管32和滑动输液块33，密封环31覆盖在限位环槽22上，密封环31套在主轴2上旋转，密封环31的底面与限位环21的上周面活动连接，限位环21为密封环31起到支撑的作用，密封环31与限位环槽22的连接处上加工有密封口311，密封口311内插入有滑动输液块33，密封口311外侧的密封环31上分别固定有进液管32和挡板34，进液管32覆盖在密封口311上，进液管32上安装有用于控制流速的阀门，则进液管32内流出的液体始终能够流入密封口311内，并且，进液管32与密封口311相连通，其中，挡板34的一端还与进液管32的内壁固定，挡板34的另一端延伸至密封口311的开口内。

滑动输液块33内设有第一L型输液通道331，第一L型输液通道331的一端与进液管32相连通，第一L型输液通道331的另一端开口设在滑动输液块33的侧面上；

进液管32内充入的液体填充第一L型输液通道331后，其液体产生的压力不断的推动滑动输液块33朝限位环槽22内滑动，滑动输液块33插入限位环槽22内，在主轴2旋转的过程中，通过滑动输液块33插入限位环槽22内，避免主轴2旋转的过程中输液机构3从中脱离，滑动输液块33的侧面抵在套环5的外部，并且滑动输液块33的开口依次与限位环槽22、导液弧槽51、通孔221和插槽23连通，进液管32内的护壁液流入插槽23内。

钻轴4的外周面上焊接有螺旋齿41，钻轴4的顶端固定有插杆42，钻轴4的底端与钻头1相焊接，钻轴4和插杆42上加工有贯穿的输油孔43，插杆42的顶端插入插槽23内，插杆42和主轴2的连接处通过啮合的螺杆固定；

钻头1包括钻板11、破碎尖头12、破碎条13和排液块14，钻板11的顶部与排液块14焊接，钻板11的底部与破碎尖头12相接，破碎条13套在破碎尖头12的外部与钻板11固定，破碎尖头12与钻板11固定，并且，破碎尖头12穿出破碎条13，破碎尖头12与钻板11内设置有供传感器6放置的空腔，并在空腔内充入高压的气体，并且经过密封的处理，传感器6至破碎尖头12和破碎条13的表面不过超过2cm，在破碎尖头12和破碎条13不断旋转破土的过程中，由于长时间的使用会导致破碎尖头12和破碎条13与石头接触的过程中发生磨损，在不断磨损的过程中则传感器6至破碎尖头12和破碎条13的表面不断的变薄直至传感器6部分露出，在露出时，则供传感器6放置的空腔其压强与外部的空气压强一直，则传感器6检测的气压快速降低，则说明破碎尖头12和破碎条13的磨损程度超过设定的预期，则需要对钻头1进行更换，及时报警提醒；

排液块14的顶端插入输油孔43内，并且排液块14和主轴2之间连接，钻板11和主轴2之间设有不小于3cm的环槽，排液块14内还加工有第二L型输液通道141，第二L型输液通道141的顶部开口与输油孔43连通，第二L型输液通道141的底部开口与钻板11和主轴2之间的环槽连通，输油孔43内流入护壁液经过第二L型输液通道141排入钻板11和主轴2之间。

钻板11的外径与主轴2的外径相同，并且破碎条13上设置凸起沿着钻板11的径向方向设置。

插杆42和主轴2上加工有供螺杆贯穿的孔，孔内设置的内螺纹与螺杆啮合。

限位环槽22的深度小于滑动输液块33的长度，套环5的厚度小于限位环槽22的深度，滑动输液块33能够一部分插入限位环槽22内，而不会全部插入，在输液结束后，进液管32内产生的负压抽动滑动输液块33向外滑动，从而将密封口311封闭，直至被滑动输液块33被挡板34抵住，方便将输液机构3从主轴2拔出，方便后续的拆卸。

主轴2的顶端与动力设备连接，主轴2在动力设备驱动的旋转过程中，输液机构3输送在勘探过程中的护壁液，主轴2旋转始终能够输送护壁液。

工作原理：输液开始时，将输液机构3套在主轴2上，进液管32内充入的液体填充第一L型输液通道331后，其液体产生的压力不断的推动滑动输液块33朝限位环槽22内滑动，滑动输液块33的侧面抵在套环5的外部，并且滑动输液块33的开口依次与限位环槽22、导液弧槽51、通孔221和插槽23连通，进液管32内的护壁液流入插槽23内，在输液结束后，进液管32内产生的负压抽动滑动输液块33向外滑动，从而将密封口311封闭，直至被滑动输液块33被挡板34抵住，方便将输液机构3从主轴2拔出，方便后续的拆卸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于：包括钻头（1）、主轴（2）、输液机构（3）和钻轴（4），所述输液机构（3）套在主轴（2）的外部，所述主轴（2）的底部与钻轴（4）相接，所述钻头（1）焊接在钻轴（4）的底端，所述主轴（2）内流入的护壁液经过钻头（1）喷出。

2.根据权利要求1所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，主轴（2）的外周面上固定有一圈限位环（21），并在所述限位环（21）上方的主轴（2）上加工有一圈限位环槽（22），所述主轴（2）的底部加工有插槽（23），所述限位环槽（22）上加工有与插槽（23）相连通的通孔（221），所述限位环槽（22）内设有套在主轴（2）上的套环（5），所述套环（5）覆盖在通孔（221）的外部，并且，所述套环（5）的下周面上开设有与通孔（221）和限位环槽（22）连通的导液弧槽（51），导液弧槽（51）内部安装有流量检测轮；

所述输液机构（3）包括密封环（31）、进液管（32）和滑动输液块（33），密封环（31）套在主轴（2）的外壁上，所述密封环（31）的底面与限位环（21）的上周面活动连接，所述密封环（31）与限位环槽（22）的连接处上加工有密封口（311），所述密封口（311）内插入有滑动输液块（33），所述密封口（311）外侧的密封环（31）上分别固定有进液管（32）和挡板（34），所述进液管（32）覆盖在密封口（311）上，并且，所述进液管（32）与密封口（311）相连通，其中，所述挡板（34）的一端还与进液管（32）的内壁固定，所述挡板（34）的另一端延伸至密封口（311）的开口内。

3.根据权利要求2所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，所述滑动输液块（33）内设有第一L型输液通道（331），所述第一L型输液通道（331）的一端与进液管（32）相连通，所述第一L型输液通道（331）的另一端开口设在滑动输液块（33）的侧面上；

所述进液管（32）内充入的液体填充第一L型输液通道（331）后推动滑动输液块（33）朝限位环槽（22）内滑动，所述滑动输液块（33）的侧面抵在套环（5）的外部，并且所述滑动输液块（33）的开口依次与限位环槽（22）、导液弧槽（51）、通孔（221）和插槽（23）连通，所述进液管（32）内的护壁液流入插槽（23）内。

4.根据权利要求3所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，所述钻轴（4）的外周面上焊接有螺旋齿（41），所述钻轴（4）的顶端固定有插杆（42），所述钻轴（4）的底端与钻头（1）相焊接，所述钻轴（4）和插杆（42）上加工有贯穿的输油孔（43），所述插杆（42）的顶端插入插槽（23）内，所述插杆（42）和主轴（2）的连接处通过啮合的螺杆固定；

所述钻头（1）包括钻板（11）、破碎尖头（12）、破碎条（13）和排液块（14），所述钻板（11）的顶部与排液块（14）焊接，所述钻板（11）的底部与破碎尖头（12）相接，所述破碎条（13）套在破碎尖头（12）的外部与钻板（11）固定，所述破碎尖头（12）与钻板（11）固定，并且，所述破碎尖头（12）穿出破碎条（13），破碎尖头（12）和破碎条（13）内置传感器（6），传感器（6）至破碎尖头（12）和破碎条（13）的表面不过超过2cm；

所述排液块（14）的顶端插入输油孔（43）内，并且排液块（14）和主轴（2）之间连接，钻板（11）和主轴（2）之间设有不小于3cm的环槽，排液块（14）内还加工有第二L型输液通道（141），第二L型输液通道（141）的顶部开口与输油孔（43）连通，第二L型输液通道（141）的底部开口与钻板（11）和主轴（2）之间的环槽连通，输油孔（43）内流入护壁液经过第二L型输液通道（141）排入钻板（11）和主轴（2）之间。

5.根据权利要求4所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，钻板（11）的外径与主轴（2）的外径相同，并且破碎条（13）上设置凸起沿着钻板（11）的径向方向设置。

6.根据权利要求5所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，所述插杆（42）和主轴（2）上加工有供螺杆贯穿的孔，孔内设置的内螺纹与螺杆啮合。

7.根据权利要求6所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，限位环槽（22）的深度小于滑动输液块（33）的长度，套环（5）的厚度小于限位环槽（22）的深度。

8.根据权利要求7所述的一种石油勘探用螺旋钻杆，其特征在于，所述主轴（2）的顶端与动力设备连接，所述主轴（2）在动力设备驱动的旋转过程中，所述输液机构（3）输送在勘探过程中的护壁液。

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