一种易拆卸钻杆的制作方法

本实用新型涉及钻杆技术领域，尤其是涉及一种易拆卸的钻杆。

背景技术：

钻机在工作中需要不断地加接钻杆，以实现钻深，加接钻杆时，将新加钻杆的连接头与钻机上钻杆的连接尾连接。现有钻杆的头尾连接是通过螺纹连接实现的，连接头为具有外螺纹的轴，连接尾为具有内螺纹的孔，连接头与连接尾螺接在一起。为了保证钻杆不在钻洞内脱落，螺纹的旋紧方向与钻机的旋转方向一致，这样，钻杆在工作中所受到的阻力矩与钻机的转矩使各钻杆之间的螺纹连接越来越紧。这样一是解决了钻杆脱落问题，二是各钻杆之间的连接没有晃动间隙，使整个钻杆连接体具有很好的导向性，不易发生钻偏。但是这也带来一些负面影响。

虽然钻机提供的转矩不是很大，但是钻机在钻进过程中所受到的冲击使螺纹连接越来越紧，在实际工作中，在加接钻杆时，钻机不需要给螺纹连接提供太大的拧紧力矩，但是在拆卸钻杆时，钻机本身所能提供的转矩远小于拧松螺纹所需的力矩。加接的钻杆越多，拧松螺纹所需的力矩就越大，通常拧松螺纹需要高达2000牛米的力矩，这么大的力矩需要在施工现场架设大缸径的油缸，推动长力臂才能够实现。因此，拆卸钻杆时耗时、耗力，且效率低下。

为了提高螺纹的连接强度，钻杆螺纹一般为大螺距梯形螺纹，但是在这种单向持续旋进扭矩的作用下，最终产生2000牛米的拧紧力矩，对螺纹的使用寿命造成很大的影响，钻杆多数是因为螺纹损坏而报废的。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种易拆卸钻杆，其目的在于：改变钻杆的连接结构，方便钻杆的安装、拆卸，延长钻杆的使用寿命。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种易拆卸钻杆，包括杆体和连接在杆体两端的连接头、连接尾，还包括用于一个钻杆连接头与另一个钻杆连接尾相连的连接螺母，所述连接头设有轴向的多棱锥台，所述连接尾设有与多棱锥台形状相对应的多棱锥窝；当两个钻杆头尾相连时，其中一钻杆的多棱锥台插入另一钻杆的多棱锥窝，并与多棱锥窝相对应的各棱面贴合接触，使两个钻杆同轴连接。

为进一步地改进技术方案，所述多棱锥台为正四棱锥台，正四棱锥台的中心线与杆体同轴，所述多棱锥窝正四棱锥窝，正四棱锥窝的中心线与杆体同轴。

为进一步地改进技术方案，所述正四棱锥台的锥角为10°。

为进一步地改进技术方案，所述连接头、连接尾中任一个设有外螺纹，另一个安装有与外螺纹相对应的连接螺母。

为进一步地改进技术方案，所述外螺纹设在连接头的外圆柱面上，在连接尾的外圆柱面上、靠近外端面的部位设有直径大于其余部分的压接轴肩；所述连接螺母设有内径小于其内螺纹的压接套，连接螺母同轴地安装在连接尾的外圆柱面上，当一个钻杆上的连接螺母与另一个钻杆连接头上的外螺纹螺接时，所述压接套压向压接轴肩，使连接头与连接尾压接在一起。

为进一步地改进技术方案，在连接尾的外圆柱面上、靠近杆体的一端设环槽，在环槽内安装有卡簧，所述连接螺母位于压接轴肩与卡簧之间。

为进一步地改进技术方案，所述连接螺母与连接头的旋紧方向与钻杆的转动方向相反。

为进一步地改进技术方案，所述杆体的两端设有四个用于多棱锥台与多棱锥窝定向连接的定位槽。

为进一步地改进技术方案，所述连接螺母的外圆面设有同步带轮。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过多棱锥台与多棱锥窝的同轴配合，实现了钻杆的快速安装、拆卸。相比背景技术的螺纹连接，本实用新型具有承载扭矩大、使用寿命长、易于拆卸，且综合成本低等显著优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为两个钻杆处于连接状态的局部剖面示意图。

图中：1、杆体；1.1、定位槽；2、连接头；2.1、多棱锥台；3、连接尾；3.1、多棱锥窝；3.2、压接轴肩；4、连接螺母；4.1、压接套；5、卡簧。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种易拆卸钻杆，如图1-2所示，包括杆体1和连接在杆体1两端的连接头2、连接尾3，还包括用于一个钻杆连接头2与另一个钻杆连接尾3相连的连接螺母4，所述连接头2设有轴向的多棱锥台2.1，所述连接尾3设有与多棱锥台2.1形状相对应的多棱锥窝3.1。

具体的，所述多棱锥台2.1为正四棱锥台，正四棱锥台的中心线与杆体1同轴，所述多棱锥窝3.1正四棱锥窝，正四棱锥窝的中心线与杆体1同轴。当两个钻杆头尾相连时，其中一钻杆的正四棱锥台插入另一钻杆的正四棱锥窝，并与正四棱锥窝相对应的各棱面贴合接触，使两个钻杆同轴连接。

为了将两个钻杆头尾相连，所述连接头2、连接尾3中任一个设有外螺纹，另一个安装有与外螺纹相对应的连接螺母4。连接螺母4的作用是将连接头2与连接尾3连接在一起。显然，连接螺母4可以安装在连接头2上，也可以安装在连接尾3上。

本实施例中，所述外螺纹设在连接头2的外圆柱面上，在连接尾3的外圆柱面上、靠近外端面的部位设有直径大于其余部分的压接轴肩3.2；所述连接螺母4设有内径小于其内螺纹的压接套4.1，连接螺母4同轴地安装在连接尾3的外圆柱面。

当一个钻杆上的连接螺母4与另一个钻杆连接头2上的外螺纹螺接时，所述压接套4.1压向压接轴肩3.2，使连接头2与连接尾3压接在一起。连接头2与连接尾3压接在一起，使正四棱锥台与正四棱锥窝形成可靠配合。

由于结构强度高、接触面大，正四棱锥台与正四棱锥窝配合可以承受远大于螺纹连接的扭矩，即便有磨损也不妨碍其使用，因而使用寿命长。正四棱锥台与正四棱锥窝都有锥度，锥度的作用除了便于拆卸和安装外，还有传递扭矩和轴向力的作用。钻机在钻进中向钻杆施加轴向推力以及转动扭矩，轴向推力要远大于锥面在旋转时所产生的反方向轴向力，因而，在轴向推力以及连接螺母4的连接作用下，正四棱锥台与正四棱锥窝始终配合连接在一起，不存在间隙摆动，是刚性连接。刚性连接使多根钻杆成为一根整体长杆，因此具有很好的导向性，不易发生钻偏。而不带锥度的连接头2与连接尾3连在一起，即便连接头2的圆柱头与连接尾3圆柱孔的可拆卸配合有多精密，都不可避免的产生晃动间隙，多根钻杆连接后，多个晃动间隙叠加、放大造成整体钻杆的摆动幅度很大，对钻头的导向误差也就更大。

综合考虑钻杆的拆装便利性、以及所传递力矩、轴向推力等因素对钻杆使用寿命、制造成本的影响，正四棱锥台的锥角为10°时最优。

本实用新型钻杆的正四棱锥台与正四棱锥窝都具有较为复杂的形状，但不意味着有较高的加工成本。

本实用新型的钻杆分为三部分制造，连接头2的正四棱锥台、连接尾3的正四棱锥窝采用模锻成型，然后经机加工后与杆体1通过摩擦焊焊接为一个整体，摩擦焊焊接面积大、焊接强度高，完全可以满足钻杆的扭矩要求。而目前的模锻技术可以达到免机加工的程度，正四棱锥台与正四棱锥窝不需要机加工就可达到配合要求。模锻工艺解决了正四棱锥台与正四棱锥窝的难加工问题，相比现有的螺纹加工方式，本实用新型的钻杆具有连接强度高、使用寿命长、综合成本低的优势。

为了防止连接螺母4滑入杆体1，在连接尾3的外圆柱面上、靠近杆体1的一端设环槽，在环槽内安装有卡簧5，所述连接螺母4位于压接轴肩3.2与卡簧5之间。

为了防止钻杆在钻进过程中发生松动、脱落，所述连接螺母4与连接头2的旋紧方向与钻杆的转动方向相反。这样，在钻进过程中钻洞壁对连接螺母4施加的摩擦力矩会使连接螺母4保持拧紧状态。虽然钻洞壁也对连接螺母4产生拧紧力矩，但是这种拧紧力矩是偶然的、非持续的，也是不大的，因为钻洞的直径大于连接螺母4的直径，连接螺母4只是偶尔能与钻洞壁有所接触。

为了便于辨识正四棱锥台与正四棱锥窝配合安装的方位，所述杆体1的两端设有四个用于多棱锥台2.1与多棱锥窝3.1定向连接的定位槽1.1。这样，不用观察四棱锥台与正四棱锥窝的对应状态，便可手工安装，也便于实现钻杆安装、拆除的自动化。

本实施例中，连接螺母4没有设计成常见的外六方形，而是在其外圆柱面上，均布设有多条轴向的同步带轮槽。这样的设计，一是为了减小钻杆的直径，二是为了便于配合专用的旋转拆装装置，快速旋紧或拧松连接螺母4。

本实用新型通过多棱锥台2.1与多棱锥窝3.1的同轴配合，实现了钻杆的快速安装、拆卸。相比螺纹连接，本实用新型具有承载扭矩大、连接强度高、使用寿命长、易于拆卸，且综合成本低等显著优点。

本实用新型未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。