CN209129542U - 复杂地层钻孔用的钻杆结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复杂地层钻孔用的钻杆结构，包括：与钻机输出轴连接的传动杆，所述传动杆内设有贯通上下端面的注水孔，且所述传动杆的底部于所述注水孔处设有凸出的连接端头；与所述连接端头连接的首节空心套筒，所述首节空心套筒的顶壁上设有与所述注水孔连通的连通口，使得所述注水孔与所述首节空心套筒的内部相连通，且所述首节空心套筒的顶壁上还设有泥浆排出孔；以及拼接于所述首节空心套筒底部的多个空心套筒标准节，所述的多个空心套筒标准节依序对接连接，且位于底部的空心套筒标准节的底部连接有钻头。本实用新型利用空心套筒内部形成的空间进行注水和排泥，在成孔、芯管下管的整个过程中空心套筒均能够对孔壁进行有效支撑。

Description

复杂地层钻孔用的钻杆结构

技术领域

本实用新型涉及钻孔施工技术领域，特指一种复杂地层钻孔用的钻杆结构。

背景技术

现有市场上岩溶处理施工主要以袖阀管注浆对地层加固为主，采用地质钻机实心钻杆成孔后，插入袖阀管在地层中注入水泥浆或双液浆压密注浆加固，达到地层加固的目的。

现有岩溶处理的钻机钻杆采用实心钻杆，在黏土、泥岩等地层单一的情况下定型钻孔及成孔效果较好。但是在回填土、粉质粘土和淤质黏土、岩溶区加固，参杂有圆砾和角砾等地质条件复杂、地层多变的地层中钻孔完成后，因孔壁无任何支护易出现卡钻、塌孔、袖阀管插入困难或无法插入等情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种复杂地层钻孔用的钻杆结构，解决现有的实心钻杆在复杂地层钻孔时易出现卡钻、塌孔、袖阀管插入困难或无法插入等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本实用新型提供了一种复杂地层钻孔用的钻杆结构，包括：

与钻机输出轴连接的传动杆，所述传动杆内设有贯通上下端面的注水孔，且所述传动杆的底部于所述注水孔处设有凸出的连接端头；

与所述连接端头连接的首节空心套筒，所述首节空心套筒的顶壁上设有与所述注水孔连通的连通口，使得所述注水孔与所述首节空心套筒的内部相连通，且所述首节空心套筒的顶壁上还设有泥浆排出孔；以及

拼接于所述首节空心套筒底部的多个空心套筒标准节，所述的多个空心套筒标准节依序对接连接，且位于底部的空心套筒标准节的底部连接有钻头。

本实用新型提供的钻杆结构为相互拼接的空心套筒，利用空心套筒内部形成的空间进行注水和排泥，钻出的孔通过空心套筒进行支撑，在成孔、芯管下管的整个过程中空心套筒均能够对孔壁进行有效支撑，从而防止了后续施工过程中的卡钻、塌孔、袖阀管插入困难或无法插入等情况的发生，且空心套筒可重复使用，在芯管及排气管安装完成后可分解拆除空心套筒进行重复利用。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，所述连接端头为具有外螺纹的螺纹连接段；

所述首节空心套筒的顶部的连通口为与所述螺纹连接段相适配的螺纹连接孔，通过所述螺纹连接段螺合于所述螺纹连接孔以使得所述首节空心套筒与所述传动杆连接。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，所述首节空心套筒的底部设有内螺纹以形成第一螺合部；

与所述首节空心套筒连接的空心套筒标准节的顶部设有外螺纹以形成与所述第一螺合部相适配的第二螺合部，通过所述第二螺合部与所述第一螺合部相螺合而使得所述首节空心套筒与对应的空心套筒标准节相连接。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，所述第一螺合部呈上部小下部大的锥形状，所述第二螺合部也呈上部小下部大的锥形状，在所述第二螺合部与所述第一螺合部相螺接后，所述首节空心套筒的内壁面与对应的空心套筒标准节的内壁面相平齐。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，相邻的两个空心套筒标准节中位于上部的空心套筒标准节的底部设有内螺纹以形成第一螺接端部，相邻的两个空心套筒标准节中位于下部的空心套筒标准节的顶部设有外螺纹以形成与所述第一螺接端部相适配的第二螺接端部，通过所述第二螺接端部与所述第一螺接端部相螺合而使得相邻的两个空心套筒标准节相连接。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，所述钻头的一侧与位于底部的空心套筒标准节的底部相铰接，且所述钻头可绕着铰接处进行转动，所述钻头的另一侧卡接于位于底部的空心套筒标准节的底部。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，位于底部的空心套筒标准节的底部设有卡接槽；

所述钻头上对应所述卡接槽设有卡接凸起，通过所述卡接凸起插入到所述卡接槽内实现所述钻头与所述位于底部的空心套筒标准节卡接。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，所述卡接槽的截面呈上端小下端大的梯形状。

本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的进一步改进在于，所述钻头上分布有与位于底部的空心套筒标准节内部连通的多个预留孔。

附图说明

图1为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的剖视图。

图2为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构中首节空心套筒的俯视图。

图3为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构中位于底部的空心套筒标准节与钻头连接的结构示意图。

图4为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构中位于底部的空心套筒标准与钻头的卡接处的结构示意图。

图5为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构中钻头的俯视图。

图6为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构中芯管及排气管插入空心套筒标准节并顶开钻头的结构示意图。

图7为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构使用过程中的结构示意图。

图8至图10为本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构应用于溶洞工况插入芯管及排气管的分解步骤示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参阅图1，本实用新型提供了一种复杂地层钻孔用的钻杆结构，目的在于对孔壁通过套筒进行支护，且成孔、芯管下管的整个过程套筒均能对孔壁进行支撑，芯管及排气管顺利插入过程也在套筒内进行，在芯管及排气管安装完成后可分解拆除钻孔套筒并进行重复使用，无需采用额外辅助设施就能达成成孔要求，通过注浆达到地层加固的目的。本实用新型的钻杆结构利用空心套筒进行钻进，利用高压水体冲击远离将套筒内土体切割、排出，成孔后对孔壁具有良好的支撑作用，防止了后续施工过程中卡钻、塌孔、袖阀管插入困难或无法插入等情况。下面结合附图对本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构进行说明。

参阅图1，显示了本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构的剖视图。参阅图2，显示了本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构中首节空心套筒的俯视图。下面结合图1和图2，对本实用新型复杂地层钻孔用的钻杆结构进行说明。

如图1和图2所示，本实用新型的复杂地层钻孔用的钻杆结构20包括传动杆21、首节空心套筒22、多个空心套筒标准节23以及钻头24，传动杆21与钻机输出轴连接，通过钻机的输出轴带动传动杆21进行转动，传动杆21内设有贯通上下端面的注水孔，且传动杆21的底部于注水孔处设有凸出的连接端头211；首节空心套筒22与连接端头211连接，首节空心套筒22的顶壁221上设有与注水孔连通的连通口222，使得注水孔与首节空心套筒22的内部相连通，且首节空心套筒22的顶壁221上还设有泥浆排出孔223，首节空心套筒22的顶部呈封闭状，设有顶壁221，底部呈开口状，且开口与内部相连通；多个空心套筒标准节23拼接于首节空心套筒22的底部，多个空心套筒标准节23依序对接连接，且位于底部的空心套筒标准节23的底部连接钻头24。空心套筒标准节23的上下设有开口，且内部中空，多个空心套筒标准节23依次上下对接且内部空间相连通，位于顶部的空心套筒标准节23与首节空心套筒23对接连接，且两者的内部空间相连通。

本实用新型的钻杆结构20利用位于底部的空心套筒标准节23连接的钻头24进行钻孔施工，钻下来的土体进入到空心套筒标准节23的内部，通过传动杆21上设置的注水孔向空心套筒标准节23内进行注水，水和土体混合形成泥水，在钻进过程中不断地向空心套筒标准节23内进行高压注水，空心套筒标准节23和首节空心套筒22内的泥水从泥浆排出孔223处被排出，随着钻孔的不断深入，可在首节空心套筒22处拼接新的空心套筒标准节23，直至完成钻孔施工。整个钻孔成型的过程中，空心套筒标准节23和首节空心套筒22始终对钻孔的孔壁进行支撑，能够有效防止后续施工过程中的卡钻、塌孔、袖阀管插入困难或无法插入等情况的发生。

作为本实用新型的一较佳实施方式，如图1和图2所示，连接端头211为具有外螺纹的螺纹连接段；

首节空心套筒22的顶部的连通口222与螺纹连接段相适配的螺纹连接孔，通过螺纹连接段螺合于螺纹连接孔以使得首节空心套筒22与传动杆21连接。

较佳地，螺纹连接段为一空心的外螺纹套筒，固设在传动杆21的底部，且该外螺纹套筒的顶部开口与注水孔相对应设置，使得外螺纹套筒的内部空间与注水孔相连通。在外螺纹套筒与连通口222螺合连接后，能够实现注水孔与首节空心套筒22的内部相连通的效果。

又佳地，螺纹连接段和连通口222的螺合旋紧的方向与钻机的输出轴的旋转方向相同，避免在钻孔过程中螺纹连接段和连通口222的螺合连接发生松动或脱落的现象。

作为本实用新型的另一较佳实施方式，结合图1所示，首节空心套筒22的底部设有内螺纹以形成第一螺合部224；

与首节空心套筒22连接的空心套筒标准节23的顶部设有外螺纹以形成与第一螺合部224相适配的第二螺合部231，通过第二螺合部231与第一螺合部224相螺合而使得首节空心套筒22与对应的空心套筒标准节23相连接。

较佳地，第一螺合部224和第二螺合部231螺合旋紧的方向与钻机的输出轴的旋转方向相同，避免在钻孔过程中第一螺合部224和第二螺合部231的螺合连接发生松动或脱落的现象。

进一步地，第一螺合部224呈上部小下部大的锥形状，第二螺合部231也呈上部小下部大的锥形状，在第二螺合部231与第一螺合部224相螺接后，首节空心套筒22的内壁面与对应的空心套筒标准节23的内壁面相平齐。

采用螺合连接的方式拼接首节空心套筒22和空心套筒标准节23，使得连接方便且连接牢固。

再进一步地，多个空心套筒标准节23之间的连接也采用螺合连接。相邻的两个空心套筒标准节23上下对接连接，位于上部的空心套筒标准节23的底部设有内螺纹以形成第一螺接端部，相邻的两个空心套筒标准节23位于下部的空心套筒标准节的顶部设有外螺纹以形成与第一螺接端部相适配的第二螺接端部，通过第二螺接端部与第一螺接端部相螺合而使得相邻的两个空心套筒标准节相连接。

较佳地，第一螺接端部和第二螺接端部螺合旋紧的方向与钻机的输出轴的旋转方向相同，避免在钻孔过程中第一螺接端部和第二螺接端部的螺合连接发生松动或脱落的现象。

作为本实用新型的又一较佳实施方式，如图3和图4所示，钻头24的一侧与位于底部的空心套筒标准节23的底部相铰接，且钻头24可绕着铰接处进行转动，钻头24的另一侧卡接于位于底部的空心套筒标准节23的底部。

具体地，位于底部的空心套筒标准节23的底部设有卡接槽232；

钻头24上对应卡接槽232设有卡接凸起241，通过卡接凸起241插入到卡接槽232内实现钻头24与位于底部的空心套筒标准节23卡接。

卡接槽232和卡接凸起241间紧密卡接，即卡接槽232和卡接凸起241之间具有一定的卡紧力，在提起位于底部的空心套筒标准节23时，卡接凸起241不会从卡接槽232内脱出，需对钻头24施加一定的向下的作用力，方可将卡接凸起241从卡接槽232内拔出。在钻孔施工时，钻头24的底面始终与土体相接触，通过土体的顶靠能够保证卡接凸起241和卡接槽232间的连接牢固稳定性。

较佳地，卡接槽232的承接呈上端小下端大的梯形状。相应地，卡接凸起241也呈上端小下端大的梯形状。

结合图5所示，钻头24上分布有与位于底部的空心套筒标准节23内部连通的多个预留孔242，通过预留孔242可使得钻下来的土体进入到空心套筒标准节23的内部。

在钻头24的底面边沿处均布有多个钻刀243，在钻头24的底面的内部均布有多个钻刀243，利用设置的钻头243进行钻孔施工，预留孔242间隔布设于钻刀243之间，从而使得钻下来的土体能够顺利地通过预留孔242而进入到空心套筒标准节23内。

结合图6所示，在钻孔施工完成后，通过首节空心套筒22处的连通口222和泥浆排出孔223为芯管11和排气管12的插设提供基础，钻孔形成后，先不拔出首节空心套筒22和空心套筒标准节23，利用首节空心套筒22和空心套筒标准节23对钻孔的孔壁进行支撑，利用顶部设置的连通口222和泥浆排出孔223插入芯管11和排气管12，插入的芯管11和排气管12的底部可通过推顶钻头24而将钻头24的卡接凸起241从卡接槽232内顶出，从而实现了将芯管11和排气管12插入到底，此时可上提首节空心套筒22和空心套筒标准节23进行拆除。

如图7所示，在需钻孔的位置处放置钻机10，将本实用新型的钻杆结构20连接在钻机10的输出轴101上，通过钻机10驱动钻杆结构20进行旋转并向下钻进以形成钻孔，随着钻头24的不断钻进，通过注水孔向首节空心套筒22和空心套筒标准节23内部注入高压水，钻头24钻下来的土进入到首节空心套筒22和空心套筒标准节23内部并与高压水混合形成泥水，并通过注水压力而从泥浆排出孔223排出，随着钻头24的不断钻进，可在首节空心套筒22处继续拼接新的空心套筒标准节23，直至钻孔施工完成。

下面结合图8至图10所示的具有溶洞的土体工况下，对本实用新型钻杆结构20进行钻孔施工的过程进行说明。

如图8所示，利用钻机10将本实用新型的钻杆结构20钻入到溶洞的底部，结合图9所示，钻杆结构20钻到位后，关闭钻机10，利用泥浆排出孔223插入芯管11和排气管12，芯管11采用PVC袖阀管，用于注浆，将芯管11插入到溶洞的底部处，将排气管12插入到溶洞的顶部处，结合图10所示，将钻机10移走，拔出首节空心套筒22和空心套筒标准节23，接着利用芯管11进行注浆将溶洞填满。

本实用新型采用空心套筒钻孔，辅助高压水体切削、冲击套管内土体，同时设置渣土排出孔，有效置换孔内渣土；成孔后利用套筒对孔壁形成有效支护，待注浆芯管、排气管通过套筒插入孔底后分节拔出套筒，达到顺利完成钻孔、插管的目的，不需要额外辅助措施。在回填土、粉质粘土和淤质黏土、岩溶区加固，参杂有圆砾和角砾等地质条件复杂、地层多变的地层加固适应性较强，可以有效提高成孔效率及减少成本。本实用新型改变了原有钻杆结构形式，以保证在复杂地质中顺利成孔为目的，利用套筒成孔，可以有效减少成本。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，包括：

与钻机输出轴连接的传动杆，所述传动杆内设有贯通上下端面的注水孔，且所述传动杆的底部于所述注水孔处设有凸出的连接端头；

与所述连接端头连接的首节空心套筒，所述首节空心套筒的顶壁上设有与所述注水孔连通的连通口，使得所述注水孔与所述首节空心套筒的内部相连通，且所述首节空心套筒的顶壁上还设有泥浆排出孔；以及

拼接于所述首节空心套筒底部的多个空心套筒标准节，所述的多个空心套筒标准节依序对接连接，且位于底部的空心套筒标准节的底部连接有钻头。

2.如权利要求1所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，所述连接端头为具有外螺纹的螺纹连接段；

所述首节空心套筒的顶部的连通口为与所述螺纹连接段相适配的螺纹连接孔，通过所述螺纹连接段螺合于所述螺纹连接孔以使得所述首节空心套筒与所述传动杆连接。

3.如权利要求1所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，所述首节空心套筒的底部设有内螺纹以形成第一螺合部；

与所述首节空心套筒连接的空心套筒标准节的顶部设有外螺纹以形成与所述第一螺合部相适配的第二螺合部，通过所述第二螺合部与所述第一螺合部相螺合而使得所述首节空心套筒与对应的空心套筒标准节相连接。

4.如权利要求3所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，所述第一螺合部呈上部小下部大的锥形状，所述第二螺合部也呈上部小下部大的锥形状，在所述第二螺合部与所述第一螺合部相螺接后，所述首节空心套筒的内壁面与对应的空心套筒标准节的内壁面相平齐。

5.如权利要求1所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，相邻的两个空心套筒标准节中位于上部的空心套筒标准节的底部设有内螺纹以形成第一螺接端部，相邻的两个空心套筒标准节中位于下部的空心套筒标准节的顶部设有外螺纹以形成与所述第一螺接端部相适配的第二螺接端部，通过所述第二螺接端部与所述第一螺接端部相螺合而使得相邻的两个空心套筒标准节相连接。

6.如权利要求1所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，所述钻头的一侧与位于底部的空心套筒标准节的底部相铰接，且所述钻头可绕着铰接处进行转动，所述钻头的另一侧卡接于位于底部的空心套筒标准节的底部。

7.如权利要求6所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，位于底部的空心套筒标准节的底部设有卡接槽；

所述钻头上对应所述卡接槽设有卡接凸起，通过所述卡接凸起插入到所述卡接槽内实现所述钻头与所述位于底部的空心套筒标准节卡接。

8.如权利要求7所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，所述卡接槽的截面呈上端小下端大的梯形状。

9.如权利要求1所述的复杂地层钻孔用的钻杆结构，其特征在于，所述钻头上分布有与位于底部的空心套筒标准节内部连通的多个预留孔。