CN113153176B - 一种高强度大直径钻杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度大直径钻杆，涉及石油开采设备技术领域，具体为一种高强度大直径钻杆，包括钻杆主体，所述钻杆主体的顶部固定安装有连接头，且连接头的顶端固定安装有连接拉钉，所述连接拉钉的侧面固定安装有驱动卡块，所述钻杆主体的底端固定安装有连接套管，且连接套管的底部开设有与连接头、连接拉钉相互配合的安装槽。该高强度大直径钻杆，将连接拉钉卡进连接套管内部，通过连接拉钉顶压限位块向外侧移动，使连接拉钉顶端移动至限位块顶部，即可实现对两级钻杆主体的连接，操作较为简便，降低了工作人员的工作难度，另外通过驱动卡块与驱动卡槽对多节钻杆主体之间进行传动，提高了各级钻杆连接处的受力强度。

Description

一种高强度大直径钻杆
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域，具体为一种高强度大直径钻杆。
背景技术
钻杆通常用于连接位于地上的钻机等地表设备和位于钻井底部的钻磨设备或底孔装置，并配合钻头进行钻探作业。在石油生产领域，石油钻杆是石油钻探作业中不可缺少的重要工具之一。由于石油钻井深度通常较深，随着钻井深度的增加，需要使用多根钻杆依次相连接才能保证正常钻井作业。由于地质条件的不同，有些石油钻井的深度可达数千米，甚至一些特殊地区石油钻井的深度可达上万米。
目前常见的钻杆为壁厚较大的中空管，钻杆整体自重较大，随着钻井工作的进展，需要不断加接钻杆，导致钻杆整体自重巨大，增加钻井设备负载，另外钻杆整体自重过大，导致运输较为困难，另外现有钻杆结构简单，且普遍强度不高，在使用过程中容易受扭力、内外压力损坏，同时在长时间旋转时，容易磨损破裂，此外现有钻杆通常通过螺纹进行连接，但钻杆在钻探过程中扭矩全部施加在连接处的螺纹上，容易产生应力集中发生断裂，为此我们提出一种高强度大直径钻杆以解决上述提出的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度大直径钻杆，具有便于对钻杆进行连接、降低自重便于运输、提高整体强度等优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高强度大直径钻杆，包括钻杆主体，所述钻杆主体的顶部固定安装有连接头，且连接头的顶端固定安装有连接拉钉，所述连接拉钉的侧面固定安装有驱动卡块，所述钻杆主体的底端固定安装有连接套管，且连接套管的底部开设有与连接头、连接拉钉相互配合的安装槽，所述连接套管的内部开设有与驱动卡块相互配合的驱动卡槽，所述连接套管的周侧开设有均匀分布的定位槽，且定位槽的内部卡接有限位块与定位顶块，所述限位块与定位顶块通过连接顶杆固定连接，所述连接顶杆的外部活动套装有压缩弹簧，所述连接套管的外部螺纹套接有与定位顶块相互配合的螺纹调节管，所述钻杆主体的内部固定安装有中心安装杆，且中心安装杆的外部设置有高强度加强环架，所述高强度加强环架的周侧设置有均匀分布的加强卡爪，所述钻杆主体的内部设置有与加强卡爪相互配合的加强槽。
优选的，所述连接头为上小下大的圆锥形，所述驱动卡块均匀分布于连接头的周侧，所述连接头与钻杆主体、连接拉钉、连接套管处于同一中轴线上。
优选的，所述限位块的一端与连接拉钉的顶端开设有相互配合的斜面，所述定位顶块的一端与螺纹调节管的顶端开设有相互配合的曲面。
优选的，所述连接套管的外部通过螺钉固定安装有定位套管，所述连接套管的外部活动套装有两个平面轴承，且连接套管的外部活动套装有顶压弹簧。
优选的，两个所述平面轴承位于定位套管与螺纹调节管之间，所述顶压弹簧位于两个平面轴承之间。
优选的，所述高强度加强环架的中部固定安装有中心连接管，所述高强度加强环架通过中心连接管以及螺钉固定安装于中心安装杆的外部。
优选的，所述中心安装杆的长度值与钻杆主体内部的长度值相同，所述高强度加强环架均匀分布于中心安装杆的外部，所述高强度加强环架为轻质高强度材料，所述钻杆主体的外部固定套装有高强度耐磨套管。
优选的，所述加强槽与加强卡爪的形状均为“T”字形，所述加强槽的长度值与中心安装杆的长度值相同。
本发明提供了一种高强度大直径钻杆，具备以下有益效果：
1、该高强度大直径钻杆，将连接拉钉卡进连接套管内部，通过连接拉钉顶压限位块向外侧移动，使连接拉钉顶端移动至限位块顶部，即可实现对两级钻杆主体的连接，操作较为简便，降低了工作人员的工作难度，另外通过驱动卡块与驱动卡槽对多节钻杆主体之间进行传动，提高了各级钻杆连接处的受力强度，从而提高了钻杆的整体强度。
2、该高强度大直径钻杆，通过在钻杆主体的内部开设加强槽，降低了钻杆主体的整体自重，降低了钻探时钻探设备的负载，同时降低钻杆的自重，便于进行运输，另外通过在钻杆主体的内部卡接均匀分布的高强度加强环架，通过高强度加强环架周侧的加强卡爪与加强槽相互配合，在降低钻杆自重的情况下，提高钻杆的扭矩，另外在生产时可根据钻杆长度，在钻杆主体内部选择加装合适数量的高强度加强环架，进一步提高了钻杆的整体强度。
3、该高强度大直径钻杆，通过平面轴承顶压螺纹调节管，对螺纹调节管以及定位顶块、限位块位置进行限制，保证了限位块、定位顶块等连接机构连接后的稳定性，进一步提高了钻杆的连接强度，另外在钻杆主体的外部固定套装高强度耐磨套管，提高了钻杆主体的耐磨程度，提高了钻杆的使用寿命。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明钻杆主体底端的结构示意图；
图3为本发明连接套管剖面的结构示意图；
图4为本发明钻杆主体剖面的结构示意图；
图5为本发明钻杆主体底端的结构示意图；
图6为本发明高强度加强环架的结构示意图。
图中：1、钻杆主体；2、连接头；3、驱动卡块；4、连接拉钉；5、连接套管；6、驱动卡槽；7、限位块；8、连接顶杆；9、定位顶块；10、压缩弹簧；11、螺纹调节管；12、定位套管；13、平面轴承；14、顶压弹簧；15、中心安装杆；16、加强槽；17、高强度加强环架；18、加强卡爪；19、高强度耐磨套管；20、中心连接管。
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。
请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种高强度大直径钻杆，包括钻杆主体1，钻杆主体1的顶部固定安装有连接头2，且连接头2的顶端固定安装有连接拉钉4，连接拉钉4的侧面固定安装有驱动卡块3，钻杆主体1的底端固定安装有连接套管5，且连接套管5的底部开设有与连接头2、连接拉钉4相互配合的安装槽，连接套管5的内部开设有与驱动卡块3相互配合的驱动卡槽6，连接头2为上小下大的圆锥形，驱动卡块3均匀分布于连接头2的周侧，连接头2与钻杆主体1、连接拉钉4、连接套管5处于同一中轴线上，将连接头2整体设置为锥形，便于将连接头2卡进连接套管5底部对两级钻杆进行安装，降低了操作难度，另外连接头2与驱动卡块3、连接拉钉4、连接套管5处于同一中轴线上，保证在多级钻杆连接后，内外侧受力均衡，防止钻杆受力不均断裂，连接套管5的周侧开设有均匀分布的定位槽，且定位槽的内部卡接有限位块7与定位顶块9，限位块7与定位顶块9通过连接顶杆8固定连接，限位块7的一端与连接拉钉4的顶端开设有相互配合的斜面，定位顶块9的一端与螺纹调节管11的顶端开设有相互配合的曲面，在对两级钻杆连接时，便于通过连接拉钉4顶部的斜面挤压限位块7向外侧移动，从而实现通过连接拉钉4对钻杆进行连接，降低了连接的难度，同时保证了该装置的有效性，通过在定位顶块9的一端与螺纹调节管11的顶端开设相互配合的曲面，保证在转动螺纹调节管11时，可以挤压定位顶块9向内侧移动，从而通过限位块7对连接拉钉4进行限制，保证该装置的有效性，连接顶杆8的外部活动套装有压缩弹簧10，连接套管5的外部螺纹套接有与定位顶块9相互配合的螺纹调节管11，连接套管5的外部通过螺钉固定安装有定位套管12，连接套管5的外部活动套装有两个平面轴承13，且连接套管5的外部活动套装有顶压弹簧14，两个平面轴承13位于定位套管12与螺纹调节管11之间，顶压弹簧14位于两个平面轴承13之间，在对螺纹调节管11位置调节后，通过顶压弹簧14对螺纹调节管11施加弹力，从而对螺纹调节管11位置进行限制，防止螺纹调节管11位置出现变化，导致定位顶块9位置移动，进一步保证了限位块7始终可以对连接拉钉4进行限制，保证了钻杆连接的稳定性，钻杆主体1的内部固定安装有中心安装杆15，且中心安装杆15的外部设置有高强度加强环架17，高强度加强环架17的周侧设置有均匀分布的加强卡爪18，钻杆主体1的内部设置有与加强卡爪18相互配合的加强槽16，高强度加强环架17的中部固定安装有中心连接管20，高强度加强环架17通过中心连接管20以及螺钉固定安装于中心安装杆15的外部，在对钻杆生产时，可根据钻杆的长度，选择在钻杆主体1内部加装合适数量的高强度加强环架17，通过螺钉以及中心连接管20可将高强度加强环架17安装在中心安装杆15外部，对多个高强度加强环架17进行定位，保证高强度加强环架17的有效性，保证高强度加强环架17可以有效提高钻杆的强度，中心安装杆15的长度值与钻杆主体1内部的长度值相同，高强度加强环架17均匀分布于中心安装杆15的外部，高强度加强环架17为轻质高强度材料，钻杆主体1的外部固定套装有高强度耐磨套管19，加强槽16与加强卡爪18的形状均为“T”字形，加强槽16的长度值与中心安装杆15的长度值相同，通过在钻杆主体1的内部开设加强槽16，降低了钻杆主体1的整体自重，降低了钻探时钻探设备的负载，同时降低钻杆的自重，便于进行运输，通过在钻杆主体1的内部卡接均匀分布的高强度加强环架17，通过高强度加强环架17周侧的加强卡爪18与加强槽16相互配合，在降低钻杆自重的情况下，提高钻杆的扭矩，同时高强度加强环架17整体为轻质高轻度材料，降低高强度加强环架17对钻杆主体1自重的影响，另外在钻杆主体1的外部固定套装高强度耐磨套管19，提高了钻杆主体1的耐磨程度，提高了钻杆的使用寿命。
综上，该高强度大直径钻杆，使用时，当对两级钻杆连接时，将上级钻杆底端的连接套管5套在下级钻杆顶端的连接头2外部，通过连接拉钉4顶压限位块7向外侧移动，使连接拉钉4的顶端移动时限位块7上方，通过限位块7对连接拉钉4位置进行限制，从而实现对两级钻杆的连接，在连接后，旋动螺纹调节管11，使螺纹调节管11顶端的曲面与定位顶块9一端的曲面紧密接触，通过螺纹调节管11对定位顶块9、限位块7、连接拉钉4位置进行限制，保证连接的强度，同时通过平面轴承13对螺纹调节管11施加弹力，对螺纹调节管11位置进行限制，进一步对连接处进行限制，当对两级钻杆拆卸时，旋动螺纹调节管11下移，解除对定位顶块9的限制，通过压缩弹簧10顶压定位顶块9带动限位块7向外侧移动，解除对连接拉钉4的限制，即可对两级钻杆进行拆卸，在对两级钻杆连接后，通过驱动卡块3与驱动卡槽6进行传动，增加钻杆的扭矩，提高整体强度，在钻杆主体1的内部开设加强槽16，降低钻杆的自重，同时通过中心安装杆15在钻杆主体1的内部加装均匀分布的高强度加强环架17，通过高强度加强环架17周侧的加强卡爪18与加强槽16相互配合，在降低自重的前提下，保证钻杆的扭矩与整体强度，同时在钻杆主体1的外部固定套装高强度耐磨套管19，提高钻杆的耐磨程度，即可。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高强度大直径钻杆，包括钻杆主体(1)，其特征在于：所述钻杆主体(1)的顶部固定安装有连接头(2)，且连接头(2)的顶端固定安装有连接拉钉(4)，所述连接拉钉(4)的侧面固定安装有驱动卡块(3)，所述钻杆主体(1)的底端固定安装有连接套管(5)，且连接套管(5)的底部开设有与连接头(2)、连接拉钉(4)相互配合的安装槽，所述连接套管(5)的内部开设有与驱动卡块(3)相互配合的驱动卡槽(6)，所述连接套管(5)的周侧开设有均匀分布的定位槽，且定位槽的内部卡接有限位块(7)与定位顶块(9)，所述限位块(7)与定位顶块(9)通过连接顶杆(8)固定连接，所述连接顶杆(8)的外部活动套装有压缩弹簧(10)，所述连接套管(5)的外部螺纹套接有与定位顶块(9)相互配合的螺纹调节管(11)，所述钻杆主体(1)的内部固定安装有中心安装杆(15)，且中心安装杆(15)的外部设置有高强度加强环架(17)，所述高强度加强环架(17)的周侧设置有均匀分布的加强卡爪(18)，所述钻杆主体(1)的内部设置有与加强卡爪(18)相互配合的加强槽(16)。
2.根据权利要求1所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：所述连接头(2)为上小下大的圆锥形，所述驱动卡块(3)均匀分布于连接头(2)的周侧，所述连接头(2)与钻杆主体(1)、连接拉钉(4)、连接套管(5)处于同一中轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：所述限位块(7)的一端与连接拉钉(4)的顶端开设有相互配合的斜面，所述定位顶块(9)的一端与螺纹调节管(11)的顶端开设有相互配合的曲面。
4.根据权利要求1所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：所述连接套管(5)的外部通过螺钉固定安装有定位套管(12)，所述连接套管(5)的外部活动套装有两个平面轴承(13)，且连接套管(5)的外部活动套装有顶压弹簧(14)。
5.根据权利要求4所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：两个所述平面轴承(13)位于定位套管(12)与螺纹调节管(11)之间，所述顶压弹簧(14)位于两个平面轴承(13)之间。
6.根据权利要求1所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：所述高强度加强环架(17)的中部固定安装有中心连接管(20)，所述高强度加强环架(17)通过中心连接管(20)以及螺钉固定安装于中心安装杆(15)的外部。
7.根据权利要求1所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：所述中心安装杆(15)的长度值与钻杆主体(1)内部的长度值相同，所述高强度加强环架(17)均匀分布于中心安装杆(15)的外部，所述高强度加强环架(17)为轻质高强度材料，所述钻杆主体(1)的外部固定套装有高强度耐磨套管(19)。
8.根据权利要求1所述的一种高强度大直径钻杆，其特征在于：所述加强槽(16)与加强卡爪(18)的形状均为“T”字形，所述加强槽(16)的长度值与中心安装杆(15)的长度值相同。
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