双壁钻杆的制作方法

本实用新型涉及钻井领域技术领域，特别涉及一种双壁钻杆。

背景技术：

双壁钻杆钻井方法是指利用双壁钻杆及其它辅助设备进行钻井的方法，主要包括低压钻井、中心取样钻探、RDM技术以及双壁充气钻井等。该方法在地矿部门和石油钻井领域不断受到重视和推广应用。

目前，双壁钻杆钻井方法常用的双壁钻杆由内管和外管组成，内管安装在外管内从而形成两个流道，分别是内外管之间环隙以及内管内部孔道；外管之间通过螺纹连接，内管之间通过插接径向密封结构实现连接和防止两个通道之间的流体连通。然而，这种结构的双壁钻杆存在以下问题：①内外钻杆均较长，其长度可达10m左右，内管和外管同心度难以保证，导致内管插接密封的公接头和母接头之间间隙过大，高压下密封圈容易被挤入公接头和母接头间隙内总成密封圈伤害，降低密封承压能力和可靠性；②钻杆经常拆装都有可能造成密封圈卷曲和挤伤，降低密封承压能力和可靠性；③由于内外管之间空间限制，内管还需悬挂在外管上部台阶上，由于台阶面小且双壁钻杆使用该过程中内管上下振动很容易导致悬挂台阶失效，内外管上下错位；内管的上下振动也会大大降低密封圈使用寿命。密封圈失效将会导致双壁钻杆钻井方法的失效，严重阻碍了双壁钻杆钻井技术的推广应用。因此，必须确实提升双壁钻杆钻井方法中关键设备，即双壁钻杆密封寿命和可靠性，从而才能进一步推动双壁钻杆钻井技术的发展。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够有效提高了内管和外管之间的密封承压能力和可靠性的双壁钻杆。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种双壁钻杆，包括自上而下依次连接的上短接、外管和下短接，以及套装在外管中心孔道内的内管；其中，

上短接顶端内壁上设有用于连接下短接底端的内螺纹、底端外壁上设有用于连接外管顶端的外螺纹，且在上短接上沿轴向分别开设有中心孔道A和偏心孔道 A；中心孔道A底端孔壁内陷形成有第一环形台阶；

外管顶端内壁上设有用于连接上短接底端的内螺纹、底端外壁上设有用于连接下短接顶端的外螺纹；

下短接顶端内壁上设有用于连接外管底端的内螺纹、底端外壁上设有用于连接上短接顶端的外螺纹，且在下短接上沿轴向分别开设有中心孔道C和偏心孔道 B；中心孔道C顶端孔壁内陷形成有第二环形台阶；

内管以存在缝隙的形式套装在外管内形成具有中心孔道B和环形孔道A的双壁管；内管的顶端插装在上短接的中心孔道A内且其顶面抵在第一环形台阶的下端面上，内管的底端插装在下短接的中心孔道C内且其底面抵在第二环形台阶的上端面上，使中心孔道A、中心孔道B和中心孔道C形成连通的第一过液通道，偏心孔道A、环形孔道A和偏心孔道B形成连通的第二过液通道。

其中，外管采用常规单壁钻杆，内管则优选采用铝合金管，在保证双壁钻杆的强度需求的同时有效减轻整体的重量。

优选，上短接由外短接和设置在外短接中心孔道内的内短接构成；其中，外短接顶端内壁上设有用于连接下短接底端的内螺纹、底端外壁上设有用于连接外管顶端的外螺纹；内短接上沿轴向分别开设有中心孔道A和偏心孔道A；

内短接和外短接一体加工成型；或，内短接和外短接之间焊接固定或通过紧固螺钉等连接固定件固定为一体；或，内短接顶端外壁上设有环形凸缘，且对应在位于内螺纹下方的外短接内壁上设有止推台阶，使内短接通过环形凸缘安装在外短接的止推台阶上，避免内短接相对于外短接下行。

优选，在内管的外壁与中心孔道A的孔壁之间设有密封件A，在内管的外壁与中心孔道C的孔壁之间设有密封件B。

其中，密封件A13和密封件B53为设置在内管外壁与对应孔壁之间的至少一个密封圈，或至少一个密封圈和位于每个密封圈上侧和/或下侧的密封圈挡圈。在邻近密封圈处还可以选择设置有至少一个导向环，以减小密封偏心挤压。

优选，下短接的外螺纹上方设有环形台肩，且环形台肩的台肩面C与上短接的顶端端面加工形成的环形台肩面A紧密贴合形成台肩密封，上短接的内螺纹下方形成有环形台肩，且环形台肩的台肩面B与下短接的底端端面加工形成的环形台肩面D紧密贴合形成台肩密封，使当两个双壁钻杆螺纹连接固定后，两个双壁钻杆的第一过液通道相互连通，两个双壁钻杆的第二过液通道相互连通，且连通的第一过液通道与连通的第二过液通道之间通过台肩面B与台肩面D之间形成的台肩密封互不贯通。

优选，在台肩面B或台肩面D上开设有设置有密封件C的环形沟槽，使台肩面B与台肩面D之间通过密封件C形成密封。

优选，台肩面B和台肩面D加工为相互配合的锥面，且在台肩面B或台肩面D上开设有设置有密封件C的环形沟槽，使台肩面B与台肩面D之间通过密封件C形成密封；

更优选，所述台肩面B的锥角角度与台肩面D的锥角角度相等且均为90°。

优选，密封件C为O形密封圈、矩形密封圈圈或由橡胶与金属环硫化为一体的组合密封垫圈。

优选，台肩面B加工为向内侧凹陷的内圆柱面，台肩面D加工为向外侧凸起且与内圆柱面相互配合外圆柱面，在内圆柱面与外圆柱面之间设置有一个U形密封圈，使台肩面B与台肩面D之间通过U形密封圈形成密封。

优选，在内管和外管之间设置有至少一个使内管和外管同心设置的扶正器，且扶正器外壁上开设有多条沿圆周方向分布的过液通道。

与现有技术相比，该双壁钻杆的有益效果：

1)上短接和下短接的设置有效防止内管在使用过程中上下跳动，且提高了内管和外管在室内组装的精度和质量，使内管与外管密封连接，在井上无需拆卸，进而大幅提高了长度较长的内管和外管之间的密封承压能力和可靠性；

2)上短接和下短接的尺寸较短，有利于提高两者的加工精度，进而使两者连接固定后的密封压力等级和可靠性得到进一步提高；

3)当两根双壁钻杆连接时，其上短接和下短接之间采用在相互配合的平面台肩面或相互配合的锥面台肩面上设置密封件，解决了密封件在反复拆卸造成的扭曲、脱落和偏心的问题，提高了密封件的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的双壁钻杆的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的两根双壁钻杆的上短接和下短接螺纹连接状态的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2的两根双壁钻杆的上短接和下短接螺纹连接状态的结构示意图；

图4为本实用新型实施例3的两根双壁钻杆的上短接和下短接螺纹连接状态的结构示意图；

图5为本实用新型实施例4的两根双壁钻杆的上短接和下短接螺纹连接状态的结构示意图；

图6为本实用新型实施例5的两根双壁钻杆的上短接和下短接螺纹连接状态的结构示意图；

图7为图1的局部放大示意图；

图8为本实用新型实施例6的双壁的结构示意图。

图中，1.上短接，2.外管，3.内管，4.扶正器，5.下短接，10.台肩面B，11. 偏心孔道A，12.中心孔道A，13.密封件A，14.台肩面A，15.内短接，16.外短接， 17.止推台阶，20.环形孔道A，30.中心孔道B，40.过液通道C，50.台肩面D，51. 偏心孔道B，52.中心孔道C，53.密封件B，54.台肩面C，60.密封件C，1301.O 型橡胶圈，1302.O型密封圈挡圈，1303.导向环。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

实施例1

如图1所示，该双壁钻杆包括自上而下依次连接的上短接1、外管2和下短接5，以及套装在外管2中心孔道内的内管3；其中，

上短接1为柱形结构，其顶端内壁上加工有与其外圆柱面同心的内螺纹、底端外壁上加工有与其外圆柱面同心的外螺纹，且自位于该内螺纹下方的端面分别沿轴向开设有上下贯通的中心孔道A12和偏心孔道A11；

外管2为常规单壁钻杆，其顶端内壁上加工有内螺纹、底端外壁上加工有外螺纹；外管2顶端内壁上加工的内螺纹与上短接1底端外壁上加工的外螺纹相互配合，使外管2与上短接1之间螺纹连接固定；

下短接5为柱形结构，其顶端内壁上加工有与其外圆柱面同心的内螺纹、底端外壁上加工有与其外圆柱面同心的外螺纹，且自位于该内螺纹下方端面的中心处及邻侧分别沿轴向开设有上下贯通的中心孔道C52和偏心孔道B51；下短接5 顶端加工的内螺纹与外管2底端加工的外螺纹相互配合，使外管2与下短接5之间螺纹连接固定；

内管3为铝合金管，其以存在缝隙的形式套装在外管2内形成具有中心孔道 B30和环形孔道A20的双壁管；同时通过分别套装并固定在内管3外壁上部和下部的两个扶正器4，使内管3与外管2同心设置；扶正器4的外壁上开设有多条沿圆周方向均布的过液通道40，使流至扶正器4处的液体通过过液通道40继续流入至下方环空空间中；

中心孔道A12底端孔壁内陷形成有第一环形台阶，中心孔道C52顶端孔壁内陷形成有第二环形台阶，使内管3的顶端插装在上短接1的中心孔道A12内且其顶面抵在第一环形台阶的下端面上，内管3的底端插装在下短接5的中心孔道 C52内且其底面抵在第二环形台阶的上端面上，此时，中心孔道A12、中心孔道 B30和中心孔道C52形成连通的第一过液通道，偏心孔道A11、环形孔道A20 和偏心孔道B51形成连通的第二过液通道；为保证第一过液通道和第二过液通道之间具有良好的密封封隔性，在内管3的外壁与中心孔道A12的孔壁之间设有密封件A13，在内管3的外壁与中心孔道C52的孔壁之间设有密封件B53，具体地，如图7所示，密封件A13包括两个O型橡胶圈1301、四个O型密封圈挡圈1302 和一个导向环1303；其中，在与内管3外壁接触的中心孔道A12的孔壁和中心孔道C52的孔壁上自上而下间隔开设有三个环形槽，在位于中间的环形槽内安装有导向环1303，而在位于两侧的环形槽内各设置有一个O型橡胶圈1301，且在每个位于环形槽内的O型橡胶圈1301的两侧槽壁处各设置有一个密封圈挡圈 1302；密封件B53的构成与设置方式与上述密封件A13的构成与设置方式一致。

该双壁钻杆在使用前需根据井况将多根相同的双壁钻杆首尾依次连接为长度与井况相适应的管柱。为保证多根双壁钻杆连接后形成的管柱的稳定性和密封性良好，如图2所示，上短接1顶端内壁上加工的内螺纹与下短接5底端外壁上加工的外螺纹相互配合，使上一根双壁钻杆的下短接5与下一根双壁钻杆的上短接1之间通过螺纹连接固定，同时，该上短接1与下短接5之间形成台肩密封，使相连接的两个双壁钻杆的第一过液通道相互连通，相连接的两个双壁钻杆的第二过液通道相互连通，且相连通的第一过液通道与相连通的第二过液通道之间互不贯通。

具体地，形成台肩密封具体方式如下：上短接1的中心孔道A12的顶端孔壁内陷形成有第三环形台阶，下短接5的底端中心处沿轴向向下延伸形成有柱形凸起，且该柱形凸起与中心孔道C52同心，偏心孔道B51位于该柱形凸起的邻侧；该柱形凸起的外径与第三环形台阶上方的孔径相适应，使上短接1与下短接5螺纹连接固定状态下，该柱形凸起插装在中心孔道A12内且底端压配在第三环形台阶的上端面上；第三环形台阶的上端面和柱形凸起的底端端面分别加工为能够紧密贴合形成台肩密封的环形台肩面B10和环形台肩面D50；下短接5的外螺纹上方设有环形台肩且该环形台肩的台肩面C54与上短接1的顶端端面加工形成的环形台肩面A14紧密贴合形成台肩密封；其中，在本实施例中，台肩面B10和台肩面A14均加工为与上短接1内螺纹的轴线垂直的平面，台肩面D50和台肩面 C54均加工为与下短接5外螺纹的轴向垂直的平面。

实施例2

如图3所示，该双壁钻杆的结构与实施例1的双壁钻杆的结构基本相同，不同之处在于：在上短接1的台肩面B10与台肩面D50之间设置有一个与台肩面 50的相适应的密封件C60，使台肩面B10与台肩面D50之间通过该密封件C60 形成密封；其中，密封件C60为由橡胶与金属环硫化为一体的组合密封垫圈。

实施例3

如图4所示，该双壁钻杆的结构与实施例1的双壁钻杆的结构基本相同，不同之处在于：位于上接头1内螺纹下方的端面加工为与环形台肩面D50相互配合的台肩面B10，且在台肩面B10上开设有一个截面为矩形环的环形沟槽，环形沟槽内设置有一矩形密封圈C60，使台肩面B10与台肩面D50之间通过矩形密封圈形成密封；其中，矩形密封圈为矩形橡胶圈。

实施例4

如图5所示，该双壁钻杆的结构与实施例1的双壁钻杆的结构基本相同，不同之处在于：将上短接1的台肩面B10加工为内径自上而下逐渐减小的锥面，对应地，将下短接5的柱形凸起加工为上部外径大于下部外径的机构，且变径处加工为与台肩面B10相互配合的锥面，形成台肩面D50；在台肩面B10上开设有一个环形沟槽，环形沟槽内设置有一个O形密封圈C60，使台肩面B10与台肩面 D50之间通过O形密封圈C60形成密封；其中，加工为锥面结构的台肩面B10 和台肩面D50对应所成锥角的角度为90°。

实施例5

如图6所示，该双壁钻杆的结构与实施例1的双壁钻杆的结构基本相同，不同之处在于：台肩面B10加工为向内侧凹陷的内圆柱面，台肩面D50加工为向外侧凸起且能够与内圆柱面相互配合外圆柱面，在内圆柱面与外圆柱面之间设置有一个U形密封圈C60，使台肩面B10与台肩面D50之间通过U形密封圈C60 形成密封。

实施例6

如图8所示，该双壁钻杆的结构与实施例1的双壁钻杆的结构基本相同，不同之处在于：上短接1由外短接16和设置在外短接16中心孔道内的内短接15 这两部分组合而成；其中，外短接16为筒体结构，其顶端内壁上设有用于连接下短接5底端的内螺纹、底端外壁上设有用于连接外管2顶端的外螺纹，且在位于内螺纹下方的外短接16内壁上开设有止推台阶17；对应地，在内短接15的顶端外壁上设有环形凸缘，使内短接15通过环形凸缘安装在外短接16的止推台阶 17上；在内短接15为圆柱体结构，其上沿轴向分别开设有中心孔道A12和偏心孔道A11。

对于上述实施例6中所述的双壁钻杆，其中的外短接16也可以与外管2加工为一体式结构。

当对该双壁钻杆进行吊装、运输和竖直放立时，在下短接5的下端安装有护丝，以防止损害下短接5的外螺纹和其它配合面。

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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。