[發明專利]一種用于鉆頭與鉆桿的連接結構

有效

• 申請號: 201910025510.7
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109707323B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 郭亮;郭輝;錢德良;裴春;張軍偉;曲宏略;劉壯志;徐凱
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B17/042
• 分類號: E21B17/042;E21B17/046
• 代理公司: 成都四合天行知識產權代理有限公司 51274
• 代理人: 周建;王記明

發明公開了一種用于鉆頭與鉆桿的連接結構，包括鉆桿、鉆頭，在鉆頭的柄部端面中部設有盲孔，盲孔底部開有螺紋孔，在盲孔的內圓周壁上開有環形槽，在柄部的端面上還設有兩個弧形槽，在鉆桿的外壁上套設有外套筒，在外套筒的下端面兩側分別設有一個活動塊，在鉆桿外圓周壁上設有兩個固定塊，在外套筒上端的內圓周壁上設有內螺紋，在鉆桿的外圓周壁上設有外螺紋，鉆桿下端貫穿盲孔后與螺紋孔配合，外螺紋的旋向與螺紋孔的旋向相反。本發明在確保鉆頭與鉆桿連接穩定性的前提下，鉆頭遇到巖性不均的地層而發生蹩跳時，通過旋轉外套筒使得兩個固定塊與兩個活動塊同處于一個圓周上，在環形槽內形成第二道防掉落結構，進而降低鉆頭掉落的幾率。

技術領域

本發明涉及基礎工程鉆掘、石油工程鉆探等施工設備技術領域，具體涉及一種用于鉆頭與鉆桿的連接結構。

背景技術

隨著現代化進程的不斷加快，大量超高層建筑、大跨徑橋梁等大型工程不斷涌現，而支撐著這些龐然大物的樁基則是其最重要的立足根本。樁基的施作離不開鉆機這類鉆井設備，鉆機是應用于陸地上大型建筑的大口徑超深度樁基礎、硬質巖層等復雜地層、港口碼頭樁基礎施工、堤岸防護樁施工及江、河、湖、海中的橋梁樁基礎施工。鉆機作業時，利用鉆頭在指定區域鉆進成柱狀圓孔的施工過程，即稱為鉆井；其中，鉆探石油和天然氣以及地下水的鉆孔直徑相對較大，而鉆孔直徑和深度大小，取決于地質礦產埋藏深度和鉆孔的用途。鉆頭是鉆井設備的主要組成部分，其主要作用是破碎巖石、形成井孔。旋轉鉆頭是石油行業普遍使用的鉆頭，在機械動力的帶動下鉆頭產生向心運動，并通過切削、研磨使巖石產生裂痕并破碎，達到向下鉆進的目的。實際使用時應根據不同的工作環境、地質條件科學合理地選擇適宜規格、形狀的鉆頭。

鉆桿是一種尾部帶有縲紋的鋼管，用于連接鉆機地表設備和位于鉆井底端鉆磨設備或底孔裝置，鉆桿的用途是將鉆探泥漿運送到鉆頭，并與鉆頭一起提高、降低或旋轉底孔裝置。鉆桿必須能夠承受巨大的內外壓力、扭曲、彎曲和振動。鉆桿分為方鉆桿、鉆桿和加重鉆桿三類，連接次序為方鉆桿（1根）+鉆桿（n根，由井深決定）+加重鉆桿（n根，由鉆具組合設計決定）。鉆機作業時，鉆頭與之螺紋配合的鉆桿連接，通過不斷增減鉆桿的數量實現鉆頭的升降；但當高速旋轉的鉆頭遇到巖性不均的地層時會造成蹩跳現象，由此產生巨大的附加振動荷載和剪切應力，極易造成鉆頭的柄部與鉆桿之間的螺紋失效或螺絲松動，導致鉆頭從鉆桿脫離、掉落。掉落的鉆頭不僅價格昂貴，且極易誘發塞孔等工程事故，必須運用專業打撈設備加以打撈清理，因此大大延誤鉆孔施工工期，增加巨大的人力、物力、財力耗費。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于鉆頭與鉆桿的連接結構，確保鉆頭與鉆桿之間的連接牢固，有效降低鉆機作業過程中鉆頭掉落的幾率。

本發明通過下述技術方案實現：

一種用于鉆頭與鉆桿的連接結構，包括鉆桿以及鉆頭，在所述鉆頭的柄部端面中部設有盲孔，盲孔底部開有與鉆桿螺紋配合的螺紋孔，且盲孔與螺紋孔同軸，在盲孔的內圓周壁上開有環形槽，在柄部的端面上還設有兩個與環形槽連通的弧形槽，在鉆桿的外壁上套設有外套筒，且在外套筒的下端面兩側分別設有一個活動塊，沿鉆桿的軸線在其外圓周壁上對稱設置有兩個固定塊，兩個活動塊與兩個固定塊均呈劣弧狀，且活動塊所對應的弧長小于固定塊所對應的弧長，在外套筒上端的內圓周壁上設有內螺紋，在鉆桿的外圓周壁上設有與內螺紋配合的外螺紋，鉆桿下端貫穿盲孔后與螺紋孔配合，且外螺紋的旋向與螺紋孔的旋向相反；使用時，旋轉外套筒直至活動塊與固定塊呈疊置狀態，疊置狀態是指兩個活動塊分別位于兩個固定塊的上端，沿鉆桿的軸線向下移動外套筒，直至活動塊與固定塊沿弧形槽進入至環形槽內，再次旋轉外套筒，使得鉆桿外壁上的外螺紋與內螺紋配合，直至活動塊與固定塊由疊置狀態轉變為分別位于環形槽所在圓周的不同點位上。