专利名称：一种改进的气举反循环钻杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻探工具，更具体地说，涉及一种改进的气举反循环钻杆。
背景技术：
目前，在钻探施工中广泛使用一种井液反循环的钻井方法。这种钻井方法是利用一个外置于钻井的转盘，而这转盘的转动可带动钻杆及钻头一起转动，钻头在加压及旋转下，通过利用钻杆及钻头压碎岩石，破碎的岩屑漂浮在注满钻探液或水的钻井内，然后，井底岩屑被吸入钻头进入钻柱内被带离井底，并通过中心管向上流动，到达钻架，直到地面，到达沉沙池。
钻探液的循环加上在钻井底部的吸入效果，是由注入压缩空气形成。首先，压缩空气进入钻杆中心管外的两小钢管，由上向下流动到达混气器，即钻头之上，再被压入双层钻柱内的中心管。压入的高压空气被压入进入中心管时与钻井内的钻探液混合，使钻柱内的钻井液密度减小，由于钻柱内钻井液密度小于钻柱外钻井液的密度，钻柱内、外钻井液形成密度差，从而使钻柱内压强小于钻柱外的压强。这样，钻柱外部的钻井液或水在压差作用下，携带着井底岩屑，通过钻头不断进入钻柱内，并通过中心管向上流动形成反循环的吸入效果，直到地面，到达沉沙池。
当钻井液被带到钻井外到达地面，岩屑及碎石物质在沉沙池内被分隔分离，去除岩屑以后的钻井液再作循环使用。
现有的气举反循环水的钻井方法所采用的设备主要有空气压缩机、钻杆(分别有入气通道和出水通道的钻杆)、钻头、进气转换接头(sub for air-inlet)、中央稳定器、镇压物、供给接头(feedswivel)、旋转钻井机。
在钻井工程中，有时需要钻井深度达百米或百米以上。所以，在钻井过程中，需要不断加接钻杆，以达到要求钻井的深度。传统的钻具组由多根钻杆一根接一根地接合而成，传统的接合方式通常为用法兰以螺栓把两根钻杆连接起来。保持钻孔垂直，是非常重要的，为此，在普遍的情况下需要加上中央稳定器以防止钻杆摆动。在某些工程中，会用较重的钻杆，放置于钻柱的底层，以加重整支钻柱的负荷量，减少摆动率，以保持钻井的垂直度，因而在搬运、装接及拆卸时需要重型吊机的辅助。
装接及拆卸时，需要吊机或其它起吊辅助，在平时，处理大量装接及拆卸，操作速度十分缓慢。另外，由于传统的接合方式是法兰连接，在装接及拆卸时，需要花费大量时间对准接头，把螺栓对准及上紧，在处理大量装接及拆卸时，会花费更多的时间，使生产率减少。另外的一种在反循环钻杆的接合方式是螺纹连接，即凸接头与凹接头以螺纹相接，此方式常用于小型(细)钻孔钻井工程中。采用螺纹连接，需要借用机械使钻杆做旋转运动，而且两根钻杆之间对中持平也不容易掌握。螺纹容易被损耗，两根钻杆的连接会出现松脱及咬死的情况。另，在传统的钻杆内，中心管外只有两条小钢管，容纳压缩空气在内由上向下流动，当使用吊机运送钻杆或进行装接、拆卸时，容易因意外的撞击而破坏或损毁两细小的钢管；此外，传统的钻杆内只有两细小的钢管，给予压缩空气在内流动，如细小的钢管由于被岩屑或沙粒或钻井液的进入，而出现堵塞的情况，从而会影响钻井的运作，减少生产。所以，从目前来看，还没有一种快捷、方便、可靠的钻杆连接结构可被采用。
实用新型内容基于上述现有技术中存在的问题及不足，本实用新型的目的是提供一种气举反循环钻杆，其不仅可以快捷、方便、可靠地对钻杆进行装接及拆卸，而且不需重型机械来实施，只需普通的吊机、简单的工具及人力。
本实用新型的另一个目的在于提供一种转接件，通过这种转接件的使用，使本实用新型的钻杆可以在传统的钻机上使用。
为实现上述目的，本实用新型提供一种气举反循环钻杆，其包括一长圆筒形内层钻杆，液流在其中心管道中向上流动；一与内层钻杆同心配置的长圆筒形外层钻杆，空气在所述两层之间形成的环形管道中向下流动；一在所述内、外层钻杆一端设置的凸接头以及一在所述内、外层钻杆另一端上设置的凹接头，所述的凸接头包括一六角形凸体，该六角形凸体能够传输力矩(TorqueMonents)，其中空的中心部分与所述内层钻杆的中心管道相接且相通，在六角形凸体的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与所述钻杆中轴线垂直的凹槽，所述六角形凸体的底部沿径向向外延伸以致于刚好与外层钻杆的外圆周相接，在这样延伸的环形部分设有与所述环形管道相通的气孔；以及所述的凹接头包括一与所述六角形凸体相应的六角形凹体，其底部开口部分与所述内层钻杆的中心管道相接且相通，在六角形凹体的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与所述钻杆中轴线垂直的凹槽且延伸到外层钻杆的外圆周上，凹体的上平面环形部分设有与所述环形管道相通的气孔。另外，插入件分别配置于由所述的凹、凸体上相对的凹槽所形成的孔槽中，此插入件能够承受强大的拉力及张力。位于与中轴线垂直的凹槽内的插入件，可以分担两钻杆直接间的拉力。
在凸接头上，还设有安置密封圈的密封槽。具体地说，密封槽分别设置在六角形凸体上端圆柱形部分、下端圆柱部分以及所述外层管缩小直径的圆柱部分。
另外，本实用新型的气举反循环钻杆还包括一中间转接件，其一端为一可与传统钻杆相配接合的接合端，例如法兰螺栓连接及螺纹连接端等，而另一端为一可与本实用新型的所述钻杆的凸接头接合的凹接头。
当本实用新型的气举反循环钻杆连接时，只要使带有凹接头一端利用两支承件置于支承平台上，再吊一根凸接头向下的钻杆，使凸接头与凹接头接合。然后将两中空的插销体分别插入在外层钻杆外圆周上开设的两槽孔，使之置于六角形凸、凹体上的相对应凹槽所形成的孔槽中，最后插销两端用螺栓和螺母固定而完成连接。如果欲在传统钻机上使用本实用新型的钻杆，则只需要采用本实用新型的转接件即可通用。很显然，本实用新型不但克服了现有技术中所存在的问题，而且不必借助于机械，特别是重型机械，只需用人手就可以快捷、方便、可靠地实现钻杆装接及拆卸。通过中间转接件，本实用新型还可以通用于传统钻机上。
图1a所示为本实用新型钻杆的凸接头局部剖视图；图1b所示为图1a中A-A向剖面图；图1c所示为本实用新型钻杆的凸接头的俯视局部剖视图；图2a所示为本实用新型钻杆的凹接头局部剖视图；图2b所示为图2a中B-B向剖面图；图3a所示为本实用新型钻杆的凸接头与凹接头相接合时的局部剖视图；图3b所示为图3a中C-C向剖面图；图4a所示为与本实用新型钻杆配合使用的一种中间转接件的局部剖视图；图4b所示为图4a中D-D向剖面图；以及图5所示为带有插销件的支承平台。
具体实施方式
参照图1a，1b和1c以及图2a和2b，本实用新型为一种气举反循环钻杆10，其包括一长圆筒形内层钻杆12，液流在其中心管道14中向上流动；一与所述内层钻杆12同心配置的长圆筒形外层钻杆16，空气在所述两层之间形成的环形管道18中向下流动；一在所述内、外层钻杆12，16一端设置的凸接头20以及一在所述内、外层钻杆12，16另一端设置的凹接头22。
本实用新型钻杆的凸接头20包括一六角形凸体24，其中空的中心部分26与所述内层钻杆的中心管道14相接并相通。在六角形凸体24的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与所述钻杆中轴线垂直的凹槽28。所述六角形凸体24的底部沿径向向外延伸以致于刚好与外层钻杆16的外圆周相接，在这样延伸的环形部分30设有与所述环形管道18相通的气孔32。另外，所述的凹接头22包括一与所述六角形凸体24相应的六角形凹体34，其底部开口部分与所述内层钻杆12的中心管道14相接并相通。在六角形凹体34的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与所述钻杆中轴线垂直的凹槽28且向两端延伸到外层钻杆16的外圆周上。所述凹体34的上平面环形部分36设有与所述环形管道18相通的气孔32。
对于所述的六角形凸体24，其上端部设有一圆柱形部分，在这一圆柱形部分上设有一安置诸如O型形状的密封圈的密封槽38a。这一密封圈的作用是为了防止经中心管道14上升的泥浆漏泄到六角形凸体24的周围。另外，在凸接头20的下端部设有一圆柱形部分，在这一圆柱形部分上设有一安置诸如O型形状的密封圈的密封槽38b。这一密封圈的作用是为了防止经环形管道18向下流动的压缩空气漏泄到六角形凸体24的周围。再有，在凸接头20与双层钻杆的外层钻杆16相接合部分形成一缩小直径的圆柱部分，在这一圆柱部分上设有一安置诸如O型形状的密封圈的密封槽38c。这一密封圈的作用是为了防止经环形管道18向下流动的压缩空气漏泄到钻杆的外部。
对于所述的凹接头22，如图3a所示，在接近凹接头端部的钻杆两侧上还分别设有一支承座孔40。所述两座孔分别自外层钻杆的外圆周上一侧相互平行且与所述钻杆中轴线垂直地延伸至另一侧外圆周上。所述支承座孔40设置在所述的环形管道18中但与其隔开。所述支承座孔40最好为矩形，可适合于使槽钢或工字钢从中穿过。在两钻杆对接时，可先用槽钢穿过支承座孔40，将一支钻杆支承在支承平台58(请见图5)上，然后再接上另一支钻杆。
参照图3a和图3b，本实用新型钻杆还包括在所述的凹、凸体34，24的相对的凹槽28所形成的孔槽中各自配置的插入件。所述的插入件最好为插销42。所述插销42由一中空的圆筒形插销体44、一可从插销体44中心孔穿过的螺栓46以及紧固用的垫圈48与螺帽50组成。所述凸体24和凹体34上的凹槽28的截面最好分别为一半圆形，以至于由所述凹、凸体上相对凹槽28所形成的孔槽的截面为圆形。其直径应当略大于所述插入件的直径。更具体地说，其直径应略大于所述插销体44的直径。当本实用新型的两钻杆对接时，即当凸接头进入相应凹接头的合适位置后，可以方便地用人手从外面把插销插入孔槽中，然后进行固定即可。
参照图4a和图4b，本实用新型钻杆还包括一中间转接件52，其一端为一与传统钻杆相配接合的接合端，而另一端为一可与所述钻杆的凸接头接合的凹接头端。在本实用新型的一实施例中，所述的与传统钻杆相配接合的接合端为一法兰54，其通过螺栓56与传统钻杆连接在一起，而另一端为一可与上述的本实用新型钻杆的凸接头接合的凹接头。当然，所述的传统的接合端也可为螺纹连接(图中未示)。
在钻井过程中，当需要加接钻杆时，如图5所示，只要将待加接的钻杆10的凹接头22穿过支承平台58，然后用两支承件60，例如槽钢或扁钢，分别从钻杆10近凹接头22设置的支承座孔40中插入并由支承件60将钻杆10支承在支承平台58上。接着，可以吊起一支加接的钻杆并使其凸接头向下。由于凹、凸接头均呈六角形，故而两者易于对中并结合在一起。这时，可以用人手分别将一中空圆筒形插销体44从外插入到由凹、凸体上的相对凹槽28所形成的孔槽中，然后使螺栓46穿入插销体44的中心孔中，两端再加上垫圈48，最后用螺帽50紧固。这样，加接工作就完成了。接下去可继续进行钻井工作。很明显，如果需要拆下加接的钻杆，其步骤与上述加接步骤相反即可。
本实用新型的另一个优点是，如果要在传统的钻机中使用本实用新型钻杆，则只要使用一转接件52。更具体地说，将转接件52的一端与传统钻杆相配的接合端接合。这样的配合端可以是法兰与螺栓连接，也可以是螺纹连接。而另一端为一可与本实用新型钻杆的凸接头接合的凹接头端。在传统钻机上使用本实用新型钻杆时，可先在传统钻杆上加接以上所述的转接件52，即以传统的加接方式使转接件的一端与传统钻杆连接，然后再以上述方式，使本实用新型钻杆的凸接头端与转接件上的凹接头端接合。
以上虽然对本实用新型的较佳实施例进行了详细地叙述，但是，对于本领域的普通技术人员来说，只要不脱离本实用新型的设计思想和构思是可以做出各种变化或者改型。应当认为，这样的变化或改型都是属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种气举反循环钻杆，其包括一长圆筒形内层钻杆(12)，液流在其中心管道(14)中向上流动；一与所述内层钻杆(12)同心配置的长圆筒形外层钻杆(16)，空气在所述两层之间形成的环形管道(18)中向下流动；一在所述内、外层钻杆一端设置的凸接头(20)以及一在所述内、外层钻杆另一端设置的凹接头(22)；其特征在于，所述的凸接头(20)包括一六角形凸体(24)，其中空的中心部分(26)与所述内层钻杆的中心管道(14)相接且相通，在六角形凸体(24)的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与所述钻杆中轴线垂直的凹槽(28)；所述六角形凸体(24)的底部沿径向向外延伸，以致于刚好与外层钻杆(16)的外圆周相接，在这样延伸的环形部分(30)设有与所述环形管道(18)相通的气孔(32)；以及所述的凹接头(22)包括一与所述六角形凸体(24)相应的六角形凹体(34)，其底部开口部分与所述内层钻杆的中心管道(14)相接且相通，在六角形凹体(34)的两个相互平行且相对的侧面上，各设有一条与所述钻杆中轴线垂直的凹槽(28)且向两端延伸到外层钻杆(16)的外圆周上，所述凹体(34)的上平面环形部分(36)设有与所述环形管道(18)相通的气孔(32)；插入件分别配置于由所述的凹、凸体上相对的凹槽(28)所形成的孔槽中。
2.如权利要求1所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的六角形凸体(24)的上端部设有一圆柱形部分，其上设有一安置密封圈的密封槽(38a)。
3.如权利要求1所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的六角形凸体(24)的下端部设有一圆柱形部分，其上设有一安置密封圈的密封槽(38b)。
4.如权利要求1所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的六角形凸体(24)的底部沿径向向外延伸与双层钻杆外层钻杆的外圆周相接合部分形成一缩小直径的圆柱部分，其上设有一安置密封圈的密封槽(38c)。
5.如权利要求1所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的插入件为插销(42)，每一插销由一中空圆筒形插销体(44)、一可从插销体(44)中心孔穿过的螺栓(46)以及销紧用的垫圈(48)与螺帽(50)构成。
6.如权利要求1或5所述的气举反循环钻杆，其特征在于，由所述凹、凸体上相对的凹槽(28)所形成的孔槽的截面为圆形，其直径略大于所述插销体(44)的直径。
7.如权利要求1所述的气举反循环钻杆，其特征在于，在接近凹接头端部的钻杆两侧上还分别设有一条支承座孔(40)，所述的支承座孔(40)分别自外层钻杆的外圆周上一侧相互平行且与所述钻杆中轴线垂直地延伸至另一侧外圆周上。
8.如权利要求1或7所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的支承座孔(40)设置在所述的环形管道(18)中，但与其隔开，而且所述支承座孔(40)的横截面为矩形。
9.如权利要求1所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的钻杆进一步包括一中间转接件(52)。
10.如权利要求1或9所述的气举反循环钻杆，其特征在于，所述的中间转接件(52)的一端为一与传统钻杆相配接合的接合端，另一端为一可与本实用新型的所述钻杆的凸接头接合的凹接头端。
专利摘要本实用新型涉及一种改进的气举反循环钻杆，在其六角形凸接头的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与钻杆中轴线垂直的凹槽；六角形凹接头的两个相互平行且相对的侧面上各设有一条与钻杆中轴线垂直的凹槽并且向两端延伸直到钻杆外圆周上；以及插入件分别配置在由所述凹、凸接头上相对的凹槽所形成的孔槽中。本实用新型的钻杆可以快捷、方便、可靠地用手进行装、拆，不需要借助于任何机械设备。
文档编号E21B17/00GK2692328SQ0326651
公开日2005年4月13日 申请日期2003年6月30日 优先权日2003年6月30日
发明者马尔科·佩德雷利 申请人:S·克达乐