CN114592804A - 一种用于定向分支钻孔的钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于定向分支钻孔的钻杆，涉及定向钻探领域，包括钻杆本体，钻杆本体包括管体、电缆，管体一端设有公接头，另一端设有母接头，母接头内周壁设有内螺纹，公接头外周壁设有外螺纹，公接头外螺纹与管体连接处设有对接台，对接台外周设有加强凸起，公接头和母接头间设有防松卡紧组件，包括设于嵌入槽，嵌入槽内设有支撑杆、防松凸起，母接头内设有嵌合槽。其于设置加强凸起，可进一步加强对接台以及公接头外螺纹与管体连接处的强度，加强凸起可首先进行磨损，避免对接台磨损过度，其设置防松卡紧组件，可在钻探震动和旋转是维持公接头和母接头的固定稳定，减少螺纹磨损，减少公母接头处断裂或者形变的概率，延长钻杆使用寿命。

Description

一种用于定向分支钻孔的钻杆

技术领域

本发明涉及定向钻探领域，更具体的是涉及钻杆技术领域。

背景技术

20世纪30年代，定向钻探首先用于石油钻井。50年代初开始用于地质钻探。随着新式连续造斜器和小口径螺杆钻(马达)研制成功，金刚石钻头和随钻测斜仪器的应用，使受控定向钻探发展成为现代先进的钻探技术之一。

因受控定向钻探技术能提供精确的地质资料、节省钻探现场场地和钻探工作量，而加快地质勘探速度，从而获得广泛推广和应用。随着科技水平的进展，微型计算机和导航技术的引用；小口径孔底动力机(螺杆钻)、随钻测量系统等已达到实用的程度；地表设备配套已经完善，现已达到全方位“受控”定向钻探的高水平，特别是世界范围内侧向水平钻进很风行，也表明定向钻探技术已进入高级阶段。

定向钻杆的主要功能定向钻杆是定向钻进装备的重要组成部分，是定向钻进过程中受力复杂、工况恶劣的部件，其主要功能有:1)钻进时传递钻机施加给钻头的轴向压力，承受孔底马达的反扭矩；2)起下钻具时传递钻机对钻具施加的推拉力；3)作为介质通道，向孔底输送冲洗液。

定向钻进是利用钻孔自然弯曲规律或采用人干造斜工具使钻孔按设计要求延伸钻到预定目标的一种钻进方法。也可以解释成为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方向偏斜的工艺和科学。定向钻进技术是目前世界上前端的钻进方法之一，它具有GDS导向系统，通过孔外计算机监测，可以按照预先设计的钻进轨迹钻进至指定位置。这对瓦斯抽放、煤气层开发、紧急救援、探测排放采空区积水及地质构造等，有着无可比拟的优越性。通缆钻杆与定向钻机配套在钻探工程中应用及其广泛如钻孔纠斜:补取岩矿芯:绕讨事故孔殷或复杂孔段:避开地面障碍；一孔多分支:勘探陡斜矿体:煤层抽放或煤气开采:矿山竖井特定位置区域水文地质与工程地质查:开控铺设地下管线等。但就煤矿而言，在防治与开发领域的应用也是多方面的如进行区域件本煤层抽放。

通缆式钻杆是孔底测斜单元与孔口测斜设备之间的信号传输装置，是保证定向钻进顺利实施的重要配套钻具，主要应用干煤矿并下定向钻进，煤矿并下回转钻进以及其他地质受控定向钻进工况，现有钻测量系统的信号传输方式分为有线(电统)和无线两种。通缆式钻杆作为有线(电缆)传输方式可直接向孔底传感器供电，实现引底与孔口设备之间的双向通讯。实时性好数据传输志高，同时通缆式钻杆解决了以往产品电统与钻杆联接以及电统之间联接的安装问题，能够保证者线(电统)有钻测量系统信号的传输。

为了节省投资，施工承包商使用的定向钻设备与工程施工常常与实际需求不相匹配，定向钻设备吨位过小、保养不及时，故障率高，使得定向钻钻力不均匀，同时施工走走停停使得成孔质量差、孔洞不规则，钻具易抱死，同时钻杆应力和扭力往往容易集中在公接头和母接头上，导致接头螺纹处形成容易断裂的危险区，接头螺纹处管壁较薄，同时高强度的震动和旋转，长时间高强度使用往往导致钻杆在公母接头处断裂或者形变，也经常导致公母接头螺纹磨损过度。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于定向分支钻孔的钻杆。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种用于定向分支钻孔的钻杆，包括互相连接的钻杆本体，钻杆本体包括管体和设于管体内的电缆，所述管体一端设有公接头，所述管体另一端设有母接头，所述公接头和所述母接头与所述管体间均采用摩擦焊连接，所述母接头内周壁设有内螺纹，所述公接头外周壁设有外螺纹，所述公接头外螺纹与所述管体连接处设有对接台，所述母接头端部与所述对接台抵接，所述对接台外周环绕有截面呈梯形的加强凸起，所述公接头和所述母接头间设有防松卡紧组件，所述防松卡紧组件包括设于所述公接头上外螺纹端部的嵌入槽，所述嵌入槽内设有支撑杆，所述支撑杆端部设有防松凸起，所述母接头内设有与所述防松凸起对应的嵌合槽，所述内螺纹自所述母接头内部向端部直径逐渐减小，所述外螺纹自外螺纹近管材端连接端部直径逐渐减小。

通过上述方案，其于对接台外周环绕有截面呈梯形的加强凸起，可进一步加强对接台以及公接头外螺纹与管体连接处的强度，加强凸起可首先进行磨损，避免对接台磨损过度，同时，外凸的加强凸起可对钻孔内杂物进行清理，避免杂物磨损接头，其设置防松卡紧组件，在安装时，内螺纹与外螺纹嵌合固定，同时所述内螺纹自所述母接头内部向端部直径逐渐减小，所述外螺纹自外螺纹近管材端连接端部直径逐渐减小，便于防松凸起通过，同时公接头与母接头连接时，防松凸起先抵接母接头内部促使支撑杆弯曲防松凸起嵌入嵌入槽，随后在支撑杆复位的作用下，防松凸起嵌入嵌入槽内，完成公接头和母接头的初步锁定，可在钻探震动和旋转是维持公接头和母接头的固定稳定，减少螺纹磨损，当拆卸时，旋转公母接头，促使防松凸起自嵌入槽脱离，完成装置拆分，从而减少公母接头处断裂或者形变的概率，也避免公母接头螺纹磨损过度，延长钻杆使用寿命。

进一步的，所述公接头和所述母接头直径小于所述管体5mm。

通过上述方案，公接头和所述母接头直径小于管体，在钻探过程中杂物会优先与高强度的管体摩擦，从而减少公接头和母接头的摩擦损耗。

进一步的，所述管体在与所述公接头连接处设有外凸的环形分布的强化摩擦垫，所述管体在与所述母接头连接处也设有强化摩擦垫，所述强化摩擦垫呈中间高两端低的缓坡状。

通过上述方案，设置强化摩擦垫，一方面可强化连接处的厚度，提升结构强度，一方面可替代连接处进行摩擦损耗，以延长装置使用寿命，强化摩擦垫呈中间高两端低的缓坡状便于通过杂物，便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死。

进一步的，所述强化摩擦垫上分布有弧形的进料棱，所述加强凸起外周也分布有进料棱。

通过上述方案，设置进料棱便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死。

进一步的，所述管体外周设有三棱螺旋。

通过上述方案，三棱螺旋便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死。

进一步的，所述防松凸起为球形、饼形、圆柱形、纺锤形中的任意一种。

通过上述方案，防松凸起为球形、饼形、圆柱形、纺锤形中的任意一种，便于防松凸起嵌入和脱离嵌合槽。

进一步的，所述防松凸起与所述支撑杆通过螺纹旋接固定，所述防松凸起上设有拆卸孔。

通过上述方案，防松凸起与所述支撑杆通过螺纹旋接固定，并设置拆卸孔，方便拆卸更换防松凸起，方便维护和更换。

进一步的，所述防松凸起和所述嵌合槽配合设置有2组，对称分布于所述公接头和所述母接头上。

通过上述方案，对称分布，其紧固防松效果好。

进一步的，所述管体外周设有出料螺旋，所述出料螺旋螺距不小于0.8cm。

进一步的，所述出料螺旋的螺纹锥度1:30。

本发明的有益效果如下：

1、本发明结构简单，其于对接台外周环绕有截面呈梯形的加强凸起，可进一步加强对接台以及公接头外螺纹与管体连接处的强度，加强凸起可首先进行磨损，避免对接台磨损过度，同时，外凸的加强凸起可对钻孔内杂物进行清理，避免杂物磨损接头，其设置防松卡紧组件，在安装时，内螺纹与外螺纹嵌合固定，同时所述内螺纹自所述母接头内部向端部直径逐渐减小，所述外螺纹自外螺纹近管材端连接端部直径逐渐减小，便于防松凸起通过，同时公接头与母接头连接时，防松凸起先抵接母接头内部促使支撑杆弯曲防松凸起嵌入嵌入槽，随后在支撑杆复位的作用下，防松凸起嵌入嵌入槽内，完成公接头和母接头的初步锁定，可在钻探震动和旋转是维持公接头和母接头的固定稳定，减少螺纹磨损，当拆卸时，旋转公母接头，促使防松凸起自嵌入槽脱离，完成装置拆分，从而减少公母接头处断裂或者形变的概率，也避免公母接头螺纹磨损过度，延长钻杆使用寿命；

2、设置强化摩擦垫，一方面可强化连接处的厚度，提升结构强度，一方面可替代连接处进行摩擦损耗，以延长装置使用寿命，强化摩擦垫呈中间高两端低的缓坡状便于通过杂物，便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死；

3、防松凸起与所述支撑杆通过螺纹旋接固定，并设置拆卸孔，方便拆卸更换防松凸起，方便维护和更换。

附图说明

图1是本申请的结构示意图，其中母接头部分采用剖面视图；

图2是图1中A部分放大结构示意图；

图3是本申请的管体剖面视图。

附图标记：11、管体；12、电缆；13、公接头；14、母接头；15、内螺纹；16、外螺纹；17、对接台；18、加强凸起；19、嵌入槽；20、支撑杆；21、防松凸起；22、嵌合槽；23、拆卸孔；24、强化摩擦垫；25、进料棱；26、出料螺旋；27、三棱螺旋。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

定向钻进是利用钻孔自然弯曲规律或采用人干造斜工具使钻孔按设计要求延伸钻到预定目标的一种钻进方法。也可以解释成为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方向偏斜的工艺和科学。定向钻进技术是目前世界上前端的钻进方法之一，它具有GDS导向系统，通过孔外计算机监测，可以按照预先设计的钻进轨迹钻进至指定位置。这对瓦斯抽放、煤气层开发、紧急救援、探测排放采空区积水及地质构造等，有着无可比拟的优越性。通缆钻杆与定向钻机配套在钻探工程中应用及其广泛如钻孔纠斜:补取岩矿芯:绕讨事故孔殷或复杂孔段:避开地面障碍；一孔多分支:勘探陡斜矿体:煤层抽放或煤气开采:矿山竖井特定位置区域水文地质与工程地质查:开控铺设地下管线等。但就煤矿而言，在防治与开发领域的应用也是多方面的如进行区域件本煤层抽放。为了解决现有技术中，钻具易抱死，同时钻杆应力和扭力往往容易集中在公接头和母接头上，导致接头螺纹处形成容易断裂的危险区，接头螺纹处管壁较薄，同时高强度的震动和旋转，长时间高强度使用往往导致钻杆在公母接头处断裂或者形变，也经常导致公母接头螺纹磨损过度的问题，本申请披露了一种用于定向分支钻孔的钻杆。

实施例1

参照图1和图2，本实施例提供一种用于定向分支钻孔的钻杆，包括互相连接的钻杆本体，钻杆本体包括管体11和设于管体11内的电缆12，管体11一端设置有公接头13，管体11另一端设置有母接头14，公接头13和母接头14与管体11间均采用摩擦焊连接，母接头14内周壁设置有内螺纹15，公接头13外周壁设置有外螺纹16，公接头13外螺纹16与管体11连接处设置有对接台17，母接头14端部与对接台17抵接，对接台17外周环绕有截面呈梯形的加强凸起18，公接头13和母接头14间设置有防松卡紧组件，防松卡紧组件包括设于公接头13上外螺纹16端部的嵌入槽19，嵌入槽19内设置有支撑杆20，支撑杆20端部设置有防松凸起21，母接头14内设置有与防松凸起21对应的嵌合槽22，内螺纹15自母接头14内部向端部直径逐渐减小，外螺纹16自外螺纹16近管材端连接端部直径逐渐减小。

因此其于对接台17外周环绕有截面呈梯形的加强凸起18，可进一步加强对接台17以及公接头13外螺纹16与管体11连接处的强度，加强凸起18可首先进行磨损，避免对接台17磨损过度，同时，外凸的加强凸起18可对钻孔内杂物进行清理，避免杂物磨损接头，其设置防松卡紧组件，在安装时，内螺纹15与外螺纹16嵌合固定，同时内螺纹15自母接头14内部向端部直径逐渐减小，外螺纹16自外螺纹16近管材端连接端部直径逐渐减小，便于防松凸起21通过，同时公接头13与母接头14连接时，防松凸起21先抵接母接头14内部促使支撑杆20弯曲防松凸起21嵌入嵌入槽19，随后在支撑杆20复位的作用下，防松凸起21嵌入嵌入槽19内，完成公接头13和母接头14的初步锁定，可在钻探震动和旋转是维持公接头13和母接头14的固定稳定，减少螺纹磨损，当拆卸时，旋转公母接头14，促使防松凸起21自嵌入槽19脱离，完成装置拆分，从而减少公母接头14处断裂或者形变的概率，也避免公母接头14螺纹磨损过度，延长钻杆使用寿命。

参照图1和图2，为了减少管体11震动和旋转对公接头13和母接头14产生的影响，防松凸起21为球形、饼形、圆柱形、纺锤形中的任意一种，防松凸起21与支撑杆20通过螺纹旋接固定，防松凸起21上设置有拆卸孔23，防松凸起21与支撑杆20通过螺纹旋接固定，并设置拆卸孔23，方便拆卸更换防松凸起21，方便维护和更换。防松凸起21和嵌合槽22配合设置有2组，对称分布于公接头13和母接头14上，对称分布，其紧固防松效果好。

参照图1和图2，为了减少公接头13和母接头14以及与管体11连接处的磨损，公接头13和母接头14直径小于管体115mm。公接头13和母接头14直径小于管体11，在钻探过程中杂物会优先与高强度的管体11摩擦，从而减少公接头13和母接头14的摩擦损耗。管体11在与公接头13连接处设置有外凸的环形分布的强化摩擦垫24，管体11在与母接头14连接处也设置有强化摩擦垫24，强化摩擦垫24呈中间高两端低的缓坡状，强化摩擦垫24上分布有弧形的进料棱25，加强凸起18外周也分布有进料棱25。设置强化摩擦垫24，一方面可强化连接处的厚度，提升结构强度，一方面可替代连接处进行摩擦损耗，以延长装置使用寿命，强化摩擦垫24呈中间高两端低的缓坡状便于通过杂物，便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死，设置进料棱25便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死。同时管体11外周设置有三棱螺旋27，三棱螺旋27便于杂物沿钻孔排出，减少卡钻抱死。

实施例2

实施例2与实施例1其结构基本相同，参照图3，不同之处在于管体11外周设置有出料螺旋26，出料螺旋26螺距不小于0.8cm，出料螺旋26的螺纹锥度1:30。

实施原理：其于对接台17外周环绕有截面呈梯形的加强凸起18，可进一步加强对接台17以及公接头13外螺纹16与管体11连接处的强度，加强凸起18可首先进行磨损，避免对接台17磨损过度，同时，外凸的加强凸起18可对钻孔内杂物进行清理，避免杂物磨损接头，其设置防松卡紧组件，在安装时，内螺纹15与外螺纹16嵌合固定，同时内螺纹15自母接头14内部向端部直径逐渐减小，外螺纹16自外螺纹16近管材端连接端部直径逐渐减小，便于防松凸起21通过，同时公接头13与母接头14连接时，防松凸起21先抵接母接头14内部促使支撑杆20弯曲防松凸起21嵌入嵌入槽19，随后在支撑杆20复位的作用下，防松凸起21嵌入嵌入槽19内，完成公接头13和母接头14的初步锁定，可在钻探震动和旋转是维持公接头13和母接头14的固定稳定，减少螺纹磨损，当拆卸时，旋转公母接头14，促使防松凸起21自嵌入槽19脱离，完成装置拆分，从而减少公母接头14处断裂或者形变的概率，也避免公母接头14螺纹磨损过度，延长钻杆使用寿命。

Claims (10)

1.一种用于定向分支钻孔的钻杆，包括互相连接的钻杆本体，钻杆本体包括管体(11)和设于管体(11)内的电缆(12)，所述管体(11)一端设有公接头(13)，所述管体(11)另一端设有母接头(14)，其特征在于，所述公接头(13)和所述母接头(14)与所述管体(11)间均采用摩擦焊连接，所述母接头(14)内周壁设有内螺纹(15)，所述公接头(13)外周壁设有外螺纹(16)，所述公接头(13)外螺纹(16)与所述管体(11)连接处设有对接台(17)，所述母接头(14)端部与所述对接台(17)抵接，所述对接台(17)外周环绕有截面呈梯形的加强凸起(18)，所述公接头(13)和所述母接头(14)间设有防松卡紧组件，所述防松卡紧组件包括设于所述公接头(13)上外螺纹(16)端部的嵌入槽(19)，所述嵌入槽(19)内设有支撑杆(20)，所述支撑杆(20)端部设有防松凸起(21)，所述母接头(14)内设有与所述防松凸起(21)对应的嵌合槽(22)，所述内螺纹(15)自所述母接头(14)内部向端部直径逐渐减小，所述外螺纹(16)自外螺纹(16)近管材端连接端部直径逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述公接头(13)和所述母接头(14)直径小于所述管体(11)5mm。

3.根据权利要求2所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述管体(11)在与所述公接头(13)连接处设有外凸的环形分布的强化摩擦垫(24)，所述管体(11)在与所述母接头(14)连接处也设有强化摩擦垫(24)，所述强化摩擦垫(24)呈中间高两端低的缓坡状。

4.根据权利要求3所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述强化摩擦垫(24)上分布有弧形的进料棱(25)，所述加强凸起(18)外周也分布有进料棱(25)。

5.根据权利要求1所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述管体(11)外周设有三棱螺旋(27)。

6.根据权利要求1所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述防松凸起(21)为球形、饼形、圆柱形、纺锤形中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述防松凸起(21)与所述支撑杆(20)通过螺纹旋接固定，所述防松凸起(21)上设有拆卸孔(23)。

8.根据权利要求1所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述防松凸起(21)和所述嵌合槽(22)配合设置有2组，对称分布于所述公接头(13)和所述母接头(14)上。

9.根据权利要求3所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述管体(11)外周设有出料螺旋(26)，所述出料螺旋(26)螺距不小于0.8cm。

10.根据权利要求9所述的一种用于定向分支钻孔的钻杆，其特征在于，所述出料螺旋(26)的螺纹锥度1:30。

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