[發(fā)明專利]直連式繩索取芯鉆桿

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710735818.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN107386991B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張喜超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 連云港黃海勘探技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/00
• 分類號(hào): E21B17/00;E21B17/042
• 代理公司: 連云港潤(rùn)知專利代理事務(wù)所 32255
• 代理人: 趙自強(qiáng)

一種直連式繩索取芯鉆桿，包括鉆桿本體，鉆桿本體的一端外壁上設(shè)有外螺紋，鉆桿本體的另一端內(nèi)壁設(shè)有與外螺紋配合的內(nèi)螺紋；在外螺紋根部第一螺紋扣的鉆桿本體內(nèi)壁處設(shè)有一圈向外凸起的縮孔加強(qiáng)環(huán)，所述內(nèi)螺紋外端部的鉆桿本體外壁處設(shè)有與縮孔加強(qiáng)環(huán)配合提高鉆桿承受能力的擴(kuò)孔加強(qiáng)環(huán)。本發(fā)明對(duì)鉆桿本體兩端分別進(jìn)行局部擴(kuò)孔和局部縮孔處理，在保證鉆桿原材料消耗不變的前提下增加了外螺扣根部第一扣部位和與之配合的內(nèi)螺紋第一扣處的承載復(fù)合應(yīng)力能力和受力集中部位的承受能力，有效解決了鉆桿出現(xiàn)“喇叭口”的問題，提高了鉆桿整體的承載能力，大幅降低了因螺扣破壞而引起的孔底事故。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地質(zhì)勘探設(shè)備，特別是一種直連式繩索取芯鉆桿。

背景技術(shù)

繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)在我國(guó)的實(shí)踐應(yīng)用已有30多年的歷史，由于它具有鉆進(jìn)效率高、巖心采取率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為我國(guó)目前找礦的主要手段，而繩索取心鉆桿作為高成本、高消耗的主要鉆進(jìn)工具一直是國(guó)內(nèi)許多家鉆具生產(chǎn)企業(yè)、鉆探施工單位關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)通用型直連式繩索取心鉆桿采用內(nèi)外平結(jié)構(gòu)，原材料屬于高精度冷拔無(wú)縫鋼管，經(jīng)過整體調(diào)質(zhì)等處理后定尺銷售給鉆具制造企業(yè)，鉆具制造企業(yè)在鉆桿兩端直接加工成公母螺扣，對(duì)螺扣表面再經(jīng)硬化處理等一系列工序后將鉆桿產(chǎn)品銷售給鉆探施工單位進(jìn)行實(shí)際施工。大量孔內(nèi)事故證實(shí)，90%以上出現(xiàn)的孔底事故都是發(fā)生在鉆桿公母螺扣連接部位，特別是在公母螺扣根部第一扣位置處的斷裂事故（根源是由于局部薄弱和應(yīng)力集中產(chǎn)生的）占絕大多數(shù)。分析以上事故原因，鉆桿在受載條件下，連接螺紋副間間隙增大，鉆桿公扣有向內(nèi)收縮的趨勢(shì)，母扣則有向外張開的趨勢(shì)，這與常見的鉆桿變形“喇叭口”形式完全相符，用有限元分析軟件對(duì)螺紋模型進(jìn)行模擬分析螺紋受力情況，得出結(jié)論是鉆桿的最大復(fù)合應(yīng)力值出現(xiàn)在連接外螺紋根部的第一扣處，向螺紋端部逐漸減少，第一絲扣復(fù)合應(yīng)力值最大，第二絲扣復(fù)合應(yīng)力值大約減少50%，這說(shuō)明鉆進(jìn)過程中鉆桿柱折斷容易發(fā)生的地方就是鉆桿外螺紋根部第一扣位置處。由于鉆桿在孔內(nèi)綜合受力較復(fù)雜，需要同時(shí)承受拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲應(yīng)力及沖擊載荷作用，所以如何使螺扣承載受力能力更大更加均勻，足以保證鉆探施工的順利完成而盡量減少孔內(nèi)事故發(fā)生，根據(jù)通用型繩索取心鉆桿用管材尺寸及允許偏差可知，鉆桿外徑尺寸范圍是Φ69.9～70.25mm，內(nèi)徑尺寸范圍是Φ59.9～60.25mm，壁厚允許偏差是±0.3mm，若不考慮鉆桿本身內(nèi)外徑尺寸的偏差和壁厚的偏差（不可避免），就會(huì)出現(xiàn)鉆桿端部螺扣壁厚不均，可使用深度有限，薄弱部位就會(huì)在實(shí)際使用受力過程中由于產(chǎn)生應(yīng)力集中而為孔內(nèi)事故埋下隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種減少應(yīng)力集中、增加螺紋強(qiáng)度，可避免發(fā)生孔內(nèi)事故，保證施工安全系數(shù)的直連式繩索取芯鉆桿。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種直連式繩索取芯鉆桿，其特點(diǎn)是：包括鉆桿本體，鉆桿本體的一端外壁上設(shè)有外螺紋，鉆桿本體的另一端內(nèi)壁設(shè)有與外螺紋配合的內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋與外螺紋之間的鉆桿本體設(shè)置為鉆桿光桿段；所述內(nèi)螺紋的牙底錐度與外螺紋的牙頂錐度相同、內(nèi)螺紋的牙頂錐度與外螺紋的牙底錐度相同，且內(nèi)螺紋的牙底錐度大于內(nèi)螺紋的牙頂錐度；在外螺紋根部第一螺紋扣的鉆桿本體內(nèi)壁處設(shè)有一圈向外凸起的縮孔加強(qiáng)環(huán)，縮孔加強(qiáng)環(huán)上周向分布有若干的縮孔通水槽，所述內(nèi)螺紋外端部的鉆桿本體外壁處設(shè)有與縮孔加強(qiáng)環(huán)配合提高鉆桿承受能力的擴(kuò)孔加強(qiáng)環(huán)，擴(kuò)孔加強(qiáng)環(huán)上周向分布有若干擴(kuò)孔通水槽，制備步驟如下，（1）在距鉆桿本體一端4-16mm處通過局部擴(kuò)孔機(jī)對(duì)鉆桿本體進(jìn)行擴(kuò)孔處理，在鉆桿本體的外壁上形成擴(kuò)孔加強(qiáng)環(huán)，再通過拉床作用，在擴(kuò)孔加強(qiáng)環(huán)形成擴(kuò)孔通水槽，在距鉆桿本體另一端16-32mm處通過局部縮孔機(jī)對(duì)鉆桿本體進(jìn)行縮孔處理，在鉆桿本體的內(nèi)壁上形成縮孔加強(qiáng)環(huán)，再通過沖床作用，在縮孔加強(qiáng)環(huán)形成縮孔通水槽；（2）利用車床對(duì)鉆桿本體進(jìn)行加工，制得鉆桿本體的內(nèi)、外螺紋，清理內(nèi)、外螺紋螺紋扣內(nèi)污物，保證表面干凈；（3）將鉆桿本體內(nèi)、外螺紋的螺紋扣浸入堿性溶液中，進(jìn)行加熱除油；（4）沖洗內(nèi)、外螺紋螺紋扣之間殘留的堿性液體；（5）對(duì)內(nèi)、外螺紋的螺紋扣表面進(jìn)行酸洗；（6）沖洗內(nèi)、外螺紋螺紋扣的表面酸液；（7）對(duì)內(nèi)、外螺紋的螺紋扣進(jìn)行施鍍處理，增加螺紋扣表面硬度；（8）對(duì)施鍍處內(nèi)、外螺紋的螺紋扣進(jìn)行回火處理；（9）涂漆打包即可制得。