專利名稱：一種改進(jìn)的氣舉反循環(huán)鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆探工具，更具體地說，涉及一種改進(jìn)的氣舉反循環(huán)鉆桿。
背景技術(shù)：
目前，在鉆探施工中廣泛使用一種井液反循環(huán)的鉆井方法。這種鉆井方法是利用一個(gè)外置于鉆井的轉(zhuǎn)盤，而這轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)鉆桿及鉆頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭在加壓及旋轉(zhuǎn)下，通過利用鉆桿及鉆頭壓碎巖石，破碎的巖屑漂浮在注滿鉆探液或水的鉆井內(nèi)，然后，井底巖屑被吸入鉆頭進(jìn)入鉆柱內(nèi)被帶離井底，并通過中心管向上流動(dòng)，到達(dá)鉆架，直到地面，到達(dá)沉沙池。
鉆探液的循環(huán)加上在鉆井底部的吸入效果，是由注入壓縮空氣形成。首先，壓縮空氣進(jìn)入鉆桿中心管外的兩小鋼管，由上向下流動(dòng)到達(dá)混氣器，即鉆頭之上，再被壓入雙層鉆柱內(nèi)的中心管。壓入的高壓空氣被壓入進(jìn)入中心管時(shí)與鉆井內(nèi)的鉆探液混合，使鉆柱內(nèi)的鉆井液密度減小，由于鉆柱內(nèi)鉆井液密度小于鉆柱外鉆井液的密度，鉆柱內(nèi)、外鉆井液形成密度差，從而使鉆柱內(nèi)壓強(qiáng)小于鉆柱外的壓強(qiáng)。這樣，鉆柱外部的鉆井液或水在壓差作用下，攜帶著井底巖屑，通過鉆頭不斷進(jìn)入鉆柱內(nèi)，并通過中心管向上流動(dòng)形成反循環(huán)的吸入效果，直到地面，到達(dá)沉沙池。
當(dāng)鉆井液被帶到鉆井外到達(dá)地面，巖屑及碎石物質(zhì)在沉沙池內(nèi)被分隔分離，去除巖屑以后的鉆井液再作循環(huán)使用。
現(xiàn)有的氣舉反循環(huán)水的鉆井方法所采用的設(shè)備主要有空氣壓縮機(jī)、鉆桿(分別有入氣通道和出水通道的鉆桿)、鉆頭、進(jìn)氣轉(zhuǎn)換接頭(sub for air-inlet)、中央穩(wěn)定器、鎮(zhèn)壓物、供給接頭(feedswivel)、旋轉(zhuǎn)鉆井機(jī)。
在鉆井工程中，有時(shí)需要鉆井深度達(dá)百米或百米以上。所以，在鉆井過程中，需要不斷加接鉆桿，以達(dá)到要求鉆井的深度。傳統(tǒng)的鉆具組由多根鉆桿一根接一根地接合而成，傳統(tǒng)的接合方式通常為用法蘭以螺栓把兩根鉆桿連接起來。保持鉆孔垂直，是非常重要的，為此，在普遍的情況下需要加上中央穩(wěn)定器以防止鉆桿擺動(dòng)。在某些工程中，會(huì)用較重的鉆桿，放置于鉆柱的底層，以加重整支鉆柱的負(fù)荷量，減少擺動(dòng)率，以保持鉆井的垂直度，因而在搬運(yùn)、裝接及拆卸時(shí)需要重型吊機(jī)的輔助。
裝接及拆卸時(shí)，需要吊機(jī)或其它起吊輔助，在平時(shí)，處理大量裝接及拆卸，操作速度十分緩慢。另外，由于傳統(tǒng)的接合方式是法蘭連接，在裝接及拆卸時(shí)，需要花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)準(zhǔn)接頭，把螺栓對(duì)準(zhǔn)及上緊，在處理大量裝接及拆卸時(shí)，會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間，使生產(chǎn)率減少。另外的一種在反循環(huán)鉆桿的接合方式是螺紋連接，即凸接頭與凹接頭以螺紋相接，此方式常用于小型(細(xì))鉆孔鉆井工程中。采用螺紋連接，需要借用機(jī)械使鉆桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且兩根鉆桿之間對(duì)中持平也不容易掌握。螺紋容易被損耗，兩根鉆桿的連接會(huì)出現(xiàn)松脫及咬死的情況。另，在傳統(tǒng)的鉆桿內(nèi)，中心管外只有兩條小鋼管，容納壓縮空氣在內(nèi)由上向下流動(dòng)，當(dāng)使用吊機(jī)運(yùn)送鉆桿或進(jìn)行裝接、拆卸時(shí)，容易因意外的撞擊而破壞或損毀兩細(xì)小的鋼管；此外，傳統(tǒng)的鉆桿內(nèi)只有兩細(xì)小的鋼管，給予壓縮空氣在內(nèi)流動(dòng)，如細(xì)小的鋼管由于被巖屑或沙粒或鉆井液的進(jìn)入，而出現(xiàn)堵塞的情況，從而會(huì)影響鉆井的運(yùn)作，減少生產(chǎn)。所以，從目前來看，還沒有一種快捷、方便、可靠的鉆桿連接結(jié)構(gòu)可被采用。
實(shí)用新型內(nèi)容基于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題及不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種氣舉反循環(huán)鉆桿，其不僅可以快捷、方便、可靠地對(duì)鉆桿進(jìn)行裝接及拆卸，而且不需重型機(jī)械來實(shí)施，只需普通的吊機(jī)、簡(jiǎn)單的工具及人力。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種轉(zhuǎn)接件，通過這種轉(zhuǎn)接件的使用，使本實(shí)用新型的鉆桿可以在傳統(tǒng)的鉆機(jī)上使用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種氣舉反循環(huán)鉆桿，其包括一長(zhǎng)圓筒形內(nèi)層鉆桿，液流在其中心管道中向上流動(dòng)；一與內(nèi)層鉆桿同心配置的長(zhǎng)圓筒形外層鉆桿，空氣在所述兩層之間形成的環(huán)形管道中向下流動(dòng)；一在所述內(nèi)、外層鉆桿一端設(shè)置的凸接頭以及一在所述內(nèi)、外層鉆桿另一端上設(shè)置的凹接頭，所述的凸接頭包括一六角形凸體，該六角形凸體能夠傳輸力矩(TorqueMonents)，其中空的中心部分與所述內(nèi)層鉆桿的中心管道相接且相通，在六角形凸體的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與所述鉆桿中軸線垂直的凹槽，所述六角形凸體的底部沿徑向向外延伸以致于剛好與外層鉆桿的外圓周相接，在這樣延伸的環(huán)形部分設(shè)有與所述環(huán)形管道相通的氣孔；以及所述的凹接頭包括一與所述六角形凸體相應(yīng)的六角形凹體，其底部開口部分與所述內(nèi)層鉆桿的中心管道相接且相通，在六角形凹體的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與所述鉆桿中軸線垂直的凹槽且延伸到外層鉆桿的外圓周上，凹體的上平面環(huán)形部分設(shè)有與所述環(huán)形管道相通的氣孔。另外，插入件分別配置于由所述的凹、凸體上相對(duì)的凹槽所形成的孔槽中，此插入件能夠承受強(qiáng)大的拉力及張力。位于與中軸線垂直的凹槽內(nèi)的插入件，可以分擔(dān)兩鉆桿直接間的拉力。
在凸接頭上，還設(shè)有安置密封圈的密封槽。具體地說，密封槽分別設(shè)置在六角形凸體上端圓柱形部分、下端圓柱部分以及所述外層管縮小直徑的圓柱部分。
另外，本實(shí)用新型的氣舉反循環(huán)鉆桿還包括一中間轉(zhuǎn)接件，其一端為一可與傳統(tǒng)鉆桿相配接合的接合端，例如法蘭螺栓連接及螺紋連接端等，而另一端為一可與本實(shí)用新型的所述鉆桿的凸接頭接合的凹接頭。
當(dāng)本實(shí)用新型的氣舉反循環(huán)鉆桿連接時(shí)，只要使帶有凹接頭一端利用兩支承件置于支承平臺(tái)上，再吊一根凸接頭向下的鉆桿，使凸接頭與凹接頭接合。然后將兩中空的插銷體分別插入在外層鉆桿外圓周上開設(shè)的兩槽孔，使之置于六角形凸、凹體上的相對(duì)應(yīng)凹槽所形成的孔槽中，最后插銷兩端用螺栓和螺母固定而完成連接。如果欲在傳統(tǒng)鉆機(jī)上使用本實(shí)用新型的鉆桿，則只需要采用本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)接件即可通用。很顯然，本實(shí)用新型不但克服了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，而且不必借助于機(jī)械，特別是重型機(jī)械，只需用人手就可以快捷、方便、可靠地實(shí)現(xiàn)鉆桿裝接及拆卸。通過中間轉(zhuǎn)接件，本實(shí)用新型還可以通用于傳統(tǒng)鉆機(jī)上。


圖1a所示為本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭局部剖視圖；圖1b所示為圖1a中A-A向剖面圖；圖1c所示為本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭的俯視局部剖視圖；圖2a所示為本實(shí)用新型鉆桿的凹接頭局部剖視圖；圖2b所示為圖2a中B-B向剖面圖；圖3a所示為本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭與凹接頭相接合時(shí)的局部剖視圖；圖3b所示為圖3a中C-C向剖面圖；圖4a所示為與本實(shí)用新型鉆桿配合使用的一種中間轉(zhuǎn)接件的局部剖視圖；圖4b所示為圖4a中D-D向剖面圖；以及圖5所示為帶有插銷件的支承平臺(tái)。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1a，1b和1c以及圖2a和2b，本實(shí)用新型為一種氣舉反循環(huán)鉆桿10，其包括一長(zhǎng)圓筒形內(nèi)層鉆桿12，液流在其中心管道14中向上流動(dòng)；一與所述內(nèi)層鉆桿12同心配置的長(zhǎng)圓筒形外層鉆桿16，空氣在所述兩層之間形成的環(huán)形管道18中向下流動(dòng)；一在所述內(nèi)、外層鉆桿12，16一端設(shè)置的凸接頭20以及一在所述內(nèi)、外層鉆桿12，16另一端設(shè)置的凹接頭22。
本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭20包括一六角形凸體24，其中空的中心部分26與所述內(nèi)層鉆桿的中心管道14相接并相通。在六角形凸體24的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與所述鉆桿中軸線垂直的凹槽28。所述六角形凸體24的底部沿徑向向外延伸以致于剛好與外層鉆桿16的外圓周相接，在這樣延伸的環(huán)形部分30設(shè)有與所述環(huán)形管道18相通的氣孔32。另外，所述的凹接頭22包括一與所述六角形凸體24相應(yīng)的六角形凹體34，其底部開口部分與所述內(nèi)層鉆桿12的中心管道14相接并相通。在六角形凹體34的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與所述鉆桿中軸線垂直的凹槽28且向兩端延伸到外層鉆桿16的外圓周上。所述凹體34的上平面環(huán)形部分36設(shè)有與所述環(huán)形管道18相通的氣孔32。
對(duì)于所述的六角形凸體24，其上端部設(shè)有一圓柱形部分，在這一圓柱形部分上設(shè)有一安置諸如O型形狀的密封圈的密封槽38a。這一密封圈的作用是為了防止經(jīng)中心管道14上升的泥漿漏泄到六角形凸體24的周圍。另外，在凸接頭20的下端部設(shè)有一圓柱形部分，在這一圓柱形部分上設(shè)有一安置諸如O型形狀的密封圈的密封槽38b。這一密封圈的作用是為了防止經(jīng)環(huán)形管道18向下流動(dòng)的壓縮空氣漏泄到六角形凸體24的周圍。再有，在凸接頭20與雙層鉆桿的外層鉆桿16相接合部分形成一縮小直徑的圓柱部分，在這一圓柱部分上設(shè)有一安置諸如O型形狀的密封圈的密封槽38c。這一密封圈的作用是為了防止經(jīng)環(huán)形管道18向下流動(dòng)的壓縮空氣漏泄到鉆桿的外部。
對(duì)于所述的凹接頭22，如圖3a所示，在接近凹接頭端部的鉆桿兩側(cè)上還分別設(shè)有一支承座孔40。所述兩座孔分別自外層鉆桿的外圓周上一側(cè)相互平行且與所述鉆桿中軸線垂直地延伸至另一側(cè)外圓周上。所述支承座孔40設(shè)置在所述的環(huán)形管道18中但與其隔開。所述支承座孔40最好為矩形，可適合于使槽鋼或工字鋼從中穿過。在兩鉆桿對(duì)接時(shí)，可先用槽鋼穿過支承座孔40，將一支鉆桿支承在支承平臺(tái)58(請(qǐng)見圖5)上，然后再接上另一支鉆桿。
參照?qǐng)D3a和圖3b，本實(shí)用新型鉆桿還包括在所述的凹、凸體34，24的相對(duì)的凹槽28所形成的孔槽中各自配置的插入件。所述的插入件最好為插銷42。所述插銷42由一中空的圓筒形插銷體44、一可從插銷體44中心孔穿過的螺栓46以及緊固用的墊圈48與螺帽50組成。所述凸體24和凹體34上的凹槽28的截面最好分別為一半圓形，以至于由所述凹、凸體上相對(duì)凹槽28所形成的孔槽的截面為圓形。其直徑應(yīng)當(dāng)略大于所述插入件的直徑。更具體地說，其直徑應(yīng)略大于所述插銷體44的直徑。當(dāng)本實(shí)用新型的兩鉆桿對(duì)接時(shí)，即當(dāng)凸接頭進(jìn)入相應(yīng)凹接頭的合適位置后，可以方便地用人手從外面把插銷插入孔槽中，然后進(jìn)行固定即可。
參照?qǐng)D4a和圖4b，本實(shí)用新型鉆桿還包括一中間轉(zhuǎn)接件52，其一端為一與傳統(tǒng)鉆桿相配接合的接合端，而另一端為一可與所述鉆桿的凸接頭接合的凹接頭端。在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，所述的與傳統(tǒng)鉆桿相配接合的接合端為一法蘭54，其通過螺栓56與傳統(tǒng)鉆桿連接在一起，而另一端為一可與上述的本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭接合的凹接頭。當(dāng)然，所述的傳統(tǒng)的接合端也可為螺紋連接(圖中未示)。
在鉆井過程中，當(dāng)需要加接鉆桿時(shí)，如圖5所示，只要將待加接的鉆桿10的凹接頭22穿過支承平臺(tái)58，然后用兩支承件60，例如槽鋼或扁鋼，分別從鉆桿10近凹接頭22設(shè)置的支承座孔40中插入并由支承件60將鉆桿10支承在支承平臺(tái)58上。接著，可以吊起一支加接的鉆桿并使其凸接頭向下。由于凹、凸接頭均呈六角形，故而兩者易于對(duì)中并結(jié)合在一起。這時(shí)，可以用人手分別將一中空?qǐng)A筒形插銷體44從外插入到由凹、凸體上的相對(duì)凹槽28所形成的孔槽中，然后使螺栓46穿入插銷體44的中心孔中，兩端再加上墊圈48，最后用螺帽50緊固。這樣，加接工作就完成了。接下去可繼續(xù)進(jìn)行鉆井工作。很明顯，如果需要拆下加接的鉆桿，其步驟與上述加接步驟相反即可。
本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，如果要在傳統(tǒng)的鉆機(jī)中使用本實(shí)用新型鉆桿，則只要使用一轉(zhuǎn)接件52。更具體地說，將轉(zhuǎn)接件52的一端與傳統(tǒng)鉆桿相配的接合端接合。這樣的配合端可以是法蘭與螺栓連接，也可以是螺紋連接。而另一端為一可與本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭接合的凹接頭端。在傳統(tǒng)鉆機(jī)上使用本實(shí)用新型鉆桿時(shí)，可先在傳統(tǒng)鉆桿上加接以上所述的轉(zhuǎn)接件52，即以傳統(tǒng)的加接方式使轉(zhuǎn)接件的一端與傳統(tǒng)鉆桿連接，然后再以上述方式，使本實(shí)用新型鉆桿的凸接頭端與轉(zhuǎn)接件上的凹接頭端接合。
以上雖然對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地?cái)⑹?，但是，?duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，只要不脫離本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想和構(gòu)思是可以做出各種變化或者改型。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，這樣的變化或改型都是屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種氣舉反循環(huán)鉆桿，其包括一長(zhǎng)圓筒形內(nèi)層鉆桿(12)，液流在其中心管道(14)中向上流動(dòng)；一與所述內(nèi)層鉆桿(12)同心配置的長(zhǎng)圓筒形外層鉆桿(16)，空氣在所述兩層之間形成的環(huán)形管道(18)中向下流動(dòng)；一在所述內(nèi)、外層鉆桿一端設(shè)置的凸接頭(20)以及一在所述內(nèi)、外層鉆桿另一端設(shè)置的凹接頭(22)；其特征在于，所述的凸接頭(20)包括一六角形凸體(24)，其中空的中心部分(26)與所述內(nèi)層鉆桿的中心管道(14)相接且相通，在六角形凸體(24)的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與所述鉆桿中軸線垂直的凹槽(28)；所述六角形凸體(24)的底部沿徑向向外延伸，以致于剛好與外層鉆桿(16)的外圓周相接，在這樣延伸的環(huán)形部分(30)設(shè)有與所述環(huán)形管道(18)相通的氣孔(32)；以及所述的凹接頭(22)包括一與所述六角形凸體(24)相應(yīng)的六角形凹體(34)，其底部開口部分與所述內(nèi)層鉆桿的中心管道(14)相接且相通，在六角形凹體(34)的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上，各設(shè)有一條與所述鉆桿中軸線垂直的凹槽(28)且向兩端延伸到外層鉆桿(16)的外圓周上，所述凹體(34)的上平面環(huán)形部分(36)設(shè)有與所述環(huán)形管道(18)相通的氣孔(32)；插入件分別配置于由所述的凹、凸體上相對(duì)的凹槽(28)所形成的孔槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的六角形凸體(24)的上端部設(shè)有一圓柱形部分，其上設(shè)有一安置密封圈的密封槽(38a)。
3.如權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的六角形凸體(24)的下端部設(shè)有一圓柱形部分，其上設(shè)有一安置密封圈的密封槽(38b)。
4.如權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的六角形凸體(24)的底部沿徑向向外延伸與雙層鉆桿外層鉆桿的外圓周相接合部分形成一縮小直徑的圓柱部分，其上設(shè)有一安置密封圈的密封槽(38c)。
5.如權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的插入件為插銷(42)，每一插銷由一中空?qǐng)A筒形插銷體(44)、一可從插銷體(44)中心孔穿過的螺栓(46)以及銷緊用的墊圈(48)與螺帽(50)構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1或5所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，由所述凹、凸體上相對(duì)的凹槽(28)所形成的孔槽的截面為圓形，其直徑略大于所述插銷體(44)的直徑。
7.如權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，在接近凹接頭端部的鉆桿兩側(cè)上還分別設(shè)有一條支承座孔(40)，所述的支承座孔(40)分別自外層鉆桿的外圓周上一側(cè)相互平行且與所述鉆桿中軸線垂直地延伸至另一側(cè)外圓周上。
8.如權(quán)利要求1或7所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的支承座孔(40)設(shè)置在所述的環(huán)形管道(18)中，但與其隔開，而且所述支承座孔(40)的橫截面為矩形。
9.如權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的鉆桿進(jìn)一步包括一中間轉(zhuǎn)接件(52)。
10.如權(quán)利要求1或9所述的氣舉反循環(huán)鉆桿，其特征在于，所述的中間轉(zhuǎn)接件(52)的一端為一與傳統(tǒng)鉆桿相配接合的接合端，另一端為一可與本實(shí)用新型的所述鉆桿的凸接頭接合的凹接頭端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的氣舉反循環(huán)鉆桿，在其六角形凸接頭的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與鉆桿中軸線垂直的凹槽；六角形凹接頭的兩個(gè)相互平行且相對(duì)的側(cè)面上各設(shè)有一條與鉆桿中軸線垂直的凹槽并且向兩端延伸直到鉆桿外圓周上；以及插入件分別配置在由所述凹、凸接頭上相對(duì)的凹槽所形成的孔槽中。本實(shí)用新型的鉆桿可以快捷、方便、可靠地用手進(jìn)行裝、拆，不需要借助于任何機(jī)械設(shè)備。
文檔編號(hào)E21B17/00GK2692328SQ0326651
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者馬爾科·佩德雷利 申請(qǐng)人:S·克達(dá)樂