復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，是由雙壁鉆桿內(nèi)管、雙壁鉆桿外管、外管上接頭、外管下接頭、雙壁鉆桿內(nèi)管、內(nèi)管上接頭、內(nèi)管下接頭和密封圈組成，雙壁鉆桿外管的兩端分別通過卡槽與外管上接頭和外管下接頭連接；雙壁鉆桿外管與外管上接頭、外管下接頭配合圓柱面設(shè)置密封圈；雙壁鉆桿內(nèi)管位于雙壁鉆桿外管之內(nèi)，雙壁鉆桿內(nèi)管兩端分別通過螺紋與內(nèi)管上接頭和內(nèi)管下接頭相連；復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿相互聯(lián)接時，相鄰的兩雙壁鉆桿外管通過外管上接頭與外管下接頭螺紋聯(lián)接，雙壁鉆桿內(nèi)管通過內(nèi)管上接頭與內(nèi)管下接頭插接聯(lián)接。所述雙壁鉆桿外管的材質(zhì)為鋁合金，其密度為鋼密度的1/3，鉆桿重量輕，搬運方便。本發(fā)明具有鉆桿重量輕、搬運方便、結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)外管之間定心位置好、易于拆卸、載荷分布合理，鉆桿受力工況好等優(yōu)點。
【專利說明】復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用鋁合金外管及高強度合金鋼內(nèi)管及接頭聯(lián)合構(gòu)成的雙壁鉆桿，尤其是一種可適用于多工藝空氣反循環(huán)鉆進(jìn)的復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)集沖擊、回轉(zhuǎn)、空氣反循環(huán)排渣等多種工藝于一體，可實現(xiàn)硬巖地層、砂卵石等松散地層、破碎復(fù)雜地層高效鉆進(jìn)，具有鉆孔質(zhì)量好、鉆進(jìn)成本低、鉆進(jìn)效率高等優(yōu)點，在地鐵、基坑錨固孔等基礎(chǔ)工程施工、煤礦開采、礦產(chǎn)勘查施工中得到廣泛應(yīng)用。隨著空氣鉆井及欠平衡鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，近年來，空氣反循環(huán)鉆進(jìn)逐漸應(yīng)用于油氣井工程。反循環(huán)鉆進(jìn)過程中，雙壁鉆桿是高壓空氣的輸送通道，高壓氣體通過雙壁鉆桿內(nèi)管與外管之間的環(huán)空間隙輸送至孔底，驅(qū)動潛孔錘沖擊鉆進(jìn)地層；孔底巖渣肩通過雙壁鉆桿內(nèi)管中心孔道排出。
[0003]通常，雙壁鉆桿外管兩端接頭采用螺紋與外管體聯(lián)接，鉆桿之間亦為螺紋聯(lián)接，內(nèi)管為插接結(jié)構(gòu)。鉆桿外管同時承受扭矩及軸向拉力、軸向壓力。為保證鉆桿外管的強度，并具有足夠的過流面積以及可容納內(nèi)管，外管規(guī)格常選擇較大直徑的高強度無縫鋼管，由此造成鉆桿整體重量大，導(dǎo)致雙壁鉆桿搬運、接卸十分困難，且對鉆機的提升能力提出了較高要求。
[0004]此外，雙壁鉆桿內(nèi)管與外管需滿足良好的同心度要求，以保證鉆桿聯(lián)接過程中內(nèi)管順利插接，因此雙壁鉆桿內(nèi)外管之間需設(shè)計復(fù)雜的定心結(jié)構(gòu)，增大了加工難度，制造成本尚O


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供一種空氣反循環(huán)鉆進(jìn)用的復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、受力狀況佳等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明是由雙壁鉆桿內(nèi)管、雙壁鉆桿外管、外管上接頭、外管下接頭、雙壁鉆桿內(nèi)管、內(nèi)管上接頭、內(nèi)管下接頭和密封圈組成，所述雙壁鉆桿外管的兩端分別通過卡槽與外管上接頭和外管下接頭連接；雙壁鉆桿外管與外管上接頭、外管下接頭配合圓柱面設(shè)置密封圈；所述雙壁鉆桿內(nèi)管位于雙壁鉆桿外管之內(nèi)，雙壁鉆桿內(nèi)管兩端分別通過螺紋與內(nèi)管上接頭和內(nèi)管下接頭相連；所述內(nèi)管上接頭端面抵靠在外管上接頭內(nèi)孔臺肩上，將雙壁鉆桿外管與外管上接頭軸向鎖緊；所述內(nèi)管下接頭端面抵靠在外管下接頭內(nèi)孔臺肩上，將雙壁鉆桿外管與外管下接頭軸向鎖緊；復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿相互聯(lián)接時，相鄰的兩雙壁鉆桿外管通過外管上接頭與外管下接頭螺紋聯(lián)接，雙壁鉆桿內(nèi)管通過內(nèi)管上接頭與內(nèi)管下接頭插接聯(lián)接。
[0007]所述雙壁鉆桿外管的材質(zhì)為鋁合金，可采用2系、5系或7系鋁合金材料加工而成。由于鋁合金材料密度約為鋼密度的1/3，鋁合金材料的雙壁鉆桿外管可大大降低雙壁鉆桿整體的重量。雙壁鉆桿外管兩端設(shè)計有數(shù)個雙壁鉆桿外管卡槽，用以與其兩端的外管上接頭卡槽、外管下接頭卡槽相互嵌合，傳遞扭矩。
[0008]所述外管上接頭的材質(zhì)為高強度合金鋼，如42CrMo、35CrMo等。一端內(nèi)孔設(shè)計有梯形螺紋，用以與其他雙壁鉆桿外管下接頭聯(lián)接；外管上接頭外部開有外管上接頭切口，便于鉆桿的夾持與擰卸。外管上接頭另一端設(shè)有與雙壁鉆桿外管卡槽數(shù)量、尺寸相同的外管上接頭卡槽，用以與鉆桿外管卡槽相互嵌入傳扭；外管上接頭與雙壁鉆桿外管內(nèi)孔圓柱面配合段處開有數(shù)個外管上接頭密封圈槽，可為2— 3個，用以安裝密封圈，通過與雙壁鉆桿外管的內(nèi)孔配合，實現(xiàn)環(huán)形配氣通道密封。外管上接頭內(nèi)部開有沿圓周均布的配氣孔，高壓空氣可通過配氣孔進(jìn)入雙壁鉆桿內(nèi)管與雙壁鉆桿外管之間的環(huán)空間隙。
[0009]所述外管下接頭的材質(zhì)為高強度合金鋼，如42CrM0、35CrM0等。外管下接頭一端外壁設(shè)計有梯形螺紋，用以與外管下端螺紋聯(lián)接；外管下接頭中間段外表面設(shè)有外管下接頭切口，外管下接頭切口便于鉆桿的夾持與擰卸；外管下接頭另一端設(shè)有與雙壁鉆桿外管卡槽數(shù)量、尺寸相同的外管下接頭卡槽，外管下接頭卡槽可與鉆桿外管卡槽相互嵌合傳遞扭矩。外管下接頭與雙壁鉆桿外管內(nèi)孔圓柱面配合段處開有數(shù)個外管下接頭密封圈槽，可以是2— 3個，用以安裝密封圈，實現(xiàn)雙壁鉆桿環(huán)形配氣通道密封。外管下接頭內(nèi)部開有沿圓周均布的外管下接頭配氣孔，高壓空氣可通過外管下接頭配氣孔從雙壁鉆桿內(nèi)管與雙壁鉆桿外管之間的環(huán)空間隙排出，進(jìn)入下一段鉆桿單元內(nèi)部。
[0010]所述雙壁鉆桿內(nèi)管的材質(zhì)為DZ50鋼。雙壁鉆桿內(nèi)管兩端通過螺紋分別與內(nèi)管上接頭和內(nèi)管下接頭相連，聯(lián)接螺紋為梯形螺紋。
[0011]所述內(nèi)管上接頭的材質(zhì)為高強度合金鋼，如40Cr、35CrMo、42CrMo等。內(nèi)管上接頭一端為空心圓柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔開有梯形螺紋，與雙壁鉆桿內(nèi)管聯(lián)接，內(nèi)管上接頭涂抹螺紋緊固膠后與雙壁鉆桿內(nèi)管旋緊。內(nèi)管上接頭另一端外部為六方結(jié)構(gòu)，可用套筒扳手實現(xiàn)內(nèi)管上接頭與雙壁鉆桿內(nèi)管的擰緊及拆卸；內(nèi)管上接頭內(nèi)部為光滑圓柱面，與內(nèi)管下接頭外表面配合，實現(xiàn)插接聯(lián)接。
[0012]所述內(nèi)管下接頭的材質(zhì)為高強度合金鋼，如40Cr、35CrMO、42CrMO等。內(nèi)管下接頭一端為空心圓柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔開有梯形螺紋，實現(xiàn)與所述雙壁鉆桿內(nèi)管螺紋聯(lián)接，內(nèi)管下接頭螺紋段涂抹螺紋緊固膠后與雙壁鉆桿內(nèi)管旋緊。內(nèi)管下接頭中間段外部為六方結(jié)構(gòu)，可用套筒扳手實現(xiàn)內(nèi)管下接頭與雙壁鉆桿內(nèi)管的擰緊及拆卸。內(nèi)管下接頭下端外圓柱面與內(nèi)管上接頭上端內(nèi)圓柱面尺寸相同，內(nèi)管下接頭下端可插入至內(nèi)管上接頭上端內(nèi)孔內(nèi)，實現(xiàn)雙壁鉆桿內(nèi)管的插接聯(lián)接；內(nèi)管下接頭下端外圓柱面配合段開有數(shù)個溝槽，可以是2— 3個，用以安裝密封圈，通過與內(nèi)管上接頭內(nèi)孔的配合，實現(xiàn)雙壁鉆桿配氣通道的密封。
[0013]所述密封圈的材質(zhì)為氟橡膠，可保證溫度過高時配氣通道有效密封。
[0014]本發(fā)明鉆進(jìn)過程中配氣過程為:
[0015]高壓空氣經(jīng)過所述外管上接頭的配氣孔，進(jìn)入雙壁鉆桿外管與雙壁鉆桿內(nèi)管之間的環(huán)空間隙，并經(jīng)外管下接頭配氣孔進(jìn)入下一鉆桿單元，或驅(qū)動沖擊器實現(xiàn)沖擊鉆進(jìn)；完成驅(qū)動沖擊器動作的壓縮氣體，攜帶孔底巖渣肩經(jīng)由雙壁鉆桿內(nèi)管內(nèi)孔排出，實現(xiàn)反循環(huán)排渣。雙壁鉆桿外管與外管上接頭、外管下接頭之間設(shè)置密封圈，相互插接的內(nèi)管上接頭與內(nèi)管下接頭之間設(shè)置密封圈，可保證雙壁鉆桿內(nèi)管與雙壁鉆桿外管之間的環(huán)空間隙、雙壁鉆桿內(nèi)管內(nèi)部孔道可靠密封。
[0016]本發(fā)明載荷承載力過程如下:
[0017]雙壁鉆桿外管的雙壁鉆桿外管卡槽與外管上接頭卡槽、外管下接頭卡槽相互嵌合，鉆桿旋轉(zhuǎn)過程中，通過相互嵌合的卡槽和卡槽側(cè)面，實現(xiàn)雙壁鉆桿外管與外管接頭之間扭矩傳遞，在此過程中雙壁鉆桿內(nèi)管不承受扭矩；鉆進(jìn)壓力則通過雙壁鉆桿外管與其上下的外管上接頭、外管下接頭相互嵌合卡槽的端面?zhèn)鬟f。鉆進(jìn)過程提鉆或下鉆過程中，由于鉆桿自重引起的軸向拉力，通過外管上接頭內(nèi)臺肩傳遞至內(nèi)管上接頭端面，由雙壁鉆桿內(nèi)管與內(nèi)管上接頭之間的梯形螺紋承擔(dān)；同時，雙壁鉆桿內(nèi)管所承受拉力，通過雙壁鉆桿內(nèi)管與內(nèi)管下接頭聯(lián)接螺紋傳遞至內(nèi)管下接頭，并由內(nèi)管下接頭端面與外管下接頭內(nèi)孔臺肩，傳遞至外管下接頭。外管下接頭可通過外管下接頭與外管上接頭之間的螺紋，將拉力傳遞至下一鉆桿單元外管上接頭，從而實現(xiàn)鉆桿之間軸向拉力的傳遞，在此過程中，雙壁鉆桿外管不承受軸向拉力。
[0018]本發(fā)明還提供了一種適用于復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿的鉆進(jìn)工法?？紤]到鋁合金材料溫度達(dá)到120°C以上時其屈服強度將急劇下降，溫度達(dá)到200°C時屈服強度將降低至室溫時的40%，使用復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿鉆進(jìn)時，需保證鉆桿溫度不至過高。所述工法表述如下:與雙壁鉆桿配套使用的動力頭鉆機應(yīng)具有多個注入通道，其中至少包括一個壓縮空氣輸入通道、一個高壓水注入通道。鉆進(jìn)過程中，鉆桿溫度升高時，通過高壓水注入通道向高壓氣體中注水實施霧化鉆進(jìn)。本鉆進(jìn)工法的優(yōu)點是:(I)霧化鉆進(jìn)過程中注入水，可有效降低管體溫度，保證鋁合金管體材料溫度不至超過其允許工作溫度。(2)霧化鉆進(jìn)可保證復(fù)合式雙壁鋁合金鉆桿氟橡膠不至溫度過高失效，鉆桿配氣通道密封可靠。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1、所述雙壁鉆桿外管為鋁合金材質(zhì)，其密度為鋼密度的1/3，鉆桿重量輕，搬運方便。
[0021]2、所述雙壁鉆桿僅由六個零部件構(gòu)成，且雙壁鉆桿外管與外管接頭之間卡槽聯(lián)接；雙壁鉆桿內(nèi)管與內(nèi)管接頭螺紋聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單，雙壁鉆桿定心位置好，易于拆卸。
[0022]3、所述雙壁鉆桿外管與外管上接頭、外管下接頭卡槽聯(lián)接，并通過卡槽傳遞扭矩，雙壁鉆桿內(nèi)管不承受扭矩；所述雙壁鉆桿外管通過其上下接頭對應(yīng)臺肩的接觸面，用于承受鉆進(jìn)壓力；所述雙壁鉆桿內(nèi)管僅承受軸向力，外管接頭可通過其與內(nèi)管接頭之間的接觸臺肩將軸向拉力傳遞至雙壁鉆桿內(nèi)管，而雙壁鉆桿外管不承受軸向拉力。雙壁鉆桿扭矩、鉆進(jìn)壓力由雙壁鉆桿外管承受，軸向拉力則由雙壁鉆桿內(nèi)管承受，載荷分布合理，鉆桿受力工況好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的立體示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的縱向剖視圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的外管上接頭立體示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的外管下接頭立體示意圖。
[0027]其中:1_雙壁鉆桿內(nèi)管；2_雙壁鉆桿外管；3_外管下接頭；4_外管上接頭；5_內(nèi)管下接頭；6_內(nèi)管上接頭；7_密封圈。A-配氣孔；B-外管下接頭配氣孔；C-外管上接頭卡槽；D-外管上接頭切口 ；E-外管下接頭卡槽；F-外管下接頭切口 ；G-雙壁鉆桿外管卡槽；M-外管上接頭內(nèi)孔臺肩；N-外管下接頭內(nèi)孔臺肩-內(nèi)管上接頭端面；n-內(nèi)管下接頭端面；H-外管上接頭密封圈槽；1_外管下接頭密封圈槽。

【具體實施方式】
[0028]如圖1和圖2所不，本發(fā)明是由雙壁鉆桿內(nèi)管1、雙壁鉆桿外管2、外管上接頭4、外管下接頭3、雙壁鉆桿內(nèi)管2、內(nèi)管上接頭6、內(nèi)管下接頭5和密封圈7組成，所述雙壁鉆桿外管2的兩端分別通過卡槽與外管上接頭4和外管下接頭3連接；雙壁鉆桿外管2與外管上接頭4、外管下接頭3配合圓柱面設(shè)置密封圈7 ;所述雙壁鉆桿內(nèi)管I位于雙壁鉆桿外管2之內(nèi)，雙壁鉆桿內(nèi)管I兩端分別通過螺紋與內(nèi)管上接頭6和內(nèi)管下接頭5相連；所述內(nèi)管上接頭端面m抵靠在外管上接頭內(nèi)孔臺肩M上，將雙壁鉆桿外管2與外管上接頭4軸向鎖緊；所述內(nèi)管下接頭端面η抵靠在外管下接頭內(nèi)孔臺肩N上，將雙壁鉆桿外管2與外管下接頭3軸向鎖緊；所述復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿相互聯(lián)接時，相鄰的兩雙壁鉆桿外管2通過外管上接頭4與外管下接頭3螺紋聯(lián)接，雙壁鉆桿內(nèi)管I通過內(nèi)管上接頭6與內(nèi)管下接頭5插接聯(lián)接。
[0029]如圖1、圖3和圖4所示，所述雙壁鉆桿外管2的材質(zhì)為鋁合金，可采用2系、5系或7系鋁合金材料加工而成。由于鋁合金材料密度約為鋼密度的1/3，鋁合金材料的雙壁鉆桿外管2可大大降低雙壁鉆桿整體的重量。雙壁鉆桿外管2兩端設(shè)計有數(shù)個雙壁鉆桿外管卡槽G，用以與其兩端的外管上接頭卡槽C、外管下接頭卡槽E相互嵌合，傳遞扭矩。
[0030]如圖3所示，外管上接頭4的材質(zhì)為高強度合金鋼，如42CrMo、35CrMo等。一端內(nèi)孔設(shè)計有梯形螺紋，用以與其他雙壁鉆桿外管下接頭聯(lián)接；外管上接頭4外部開有外管上接頭切口 D，便于鉆桿的夾持與擰卸。外管上接頭4另一端設(shè)計有與雙壁鉆桿外管卡槽G數(shù)量、尺寸相同的外管上接頭卡槽C，用以與鉆桿外管卡槽G相互嵌入傳遞扭矩；外管上接頭4與雙壁鉆桿外管內(nèi)孔圓柱面配合段處開有數(shù)個外管上接頭密封圈槽H，可為2— 3個，用以安裝密封圈7，通過與雙壁鉆桿外管2的內(nèi)孔配合，實現(xiàn)環(huán)形配氣通道密封。外管上接頭4內(nèi)部開有沿圓周均布的配氣孔A，高壓空氣可通過配氣孔A進(jìn)入雙壁鉆桿內(nèi)管I與雙壁鉆桿外管2之間的環(huán)空間隙。
[0031]如圖4所示，所述外管下接頭3的材質(zhì)為高強度合金鋼，如42CrM0、35CrM0等。外管下接頭3 —端外壁設(shè)計有梯形螺紋，用以與外管下端螺紋聯(lián)接；外管下接頭3中間段外表面設(shè)有外管下接頭切口 F，外管下接頭切口 F便于鉆桿的夾持與擰卸；外管下接頭3另一端設(shè)有與雙壁鉆桿外管卡槽G數(shù)量、尺寸相同的外管下接頭卡槽E，外管下接頭卡槽E可與鉆桿外管卡槽相互嵌合傳遞扭矩。外管下接頭3與雙壁鉆桿外管2內(nèi)孔圓柱面配合段處開有數(shù)個外管下接頭密封圈槽I，可以是2— 3個，用以安裝密封圈7，實現(xiàn)雙壁鉆桿環(huán)形配氣通道密封。外管下接頭3內(nèi)部開有沿圓周均布的外管下接頭配氣孔B，高壓空氣可通過外管下接頭配氣孔B從雙壁鉆桿內(nèi)管I與雙壁鉆桿外管2之間的環(huán)空間隙排出，進(jìn)入下一段鉆桿單元內(nèi)部。
[0032]如圖2所示，所述雙壁鉆桿內(nèi)管I的材質(zhì)為DZ50鋼。雙壁鉆桿內(nèi)管I兩端通過螺紋分別與內(nèi)管上接頭6和內(nèi)管下接頭5相連，聯(lián)接螺紋為梯形螺紋。
[0033]如圖2所示，所述內(nèi)管上接頭6的材質(zhì)為高強度合金鋼，如40Cr、35CrMo、42CrMo等。內(nèi)管上接頭6 —端為空心圓柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔開有梯形螺紋，與雙壁鉆桿內(nèi)管I聯(lián)接，內(nèi)管上接頭6涂抹螺紋緊固膠后與雙壁鉆桿內(nèi)管I旋緊。內(nèi)管上接頭6另一端外部為六方結(jié)構(gòu)，可用套筒扳手實現(xiàn)內(nèi)管上接頭6與雙壁鉆桿內(nèi)管I的擰緊及拆卸；內(nèi)管上接頭6內(nèi)部為光滑圓柱面，與內(nèi)管下接頭5外表面配合，實現(xiàn)插接聯(lián)接。
[0034]如圖2所示，所述內(nèi)管下接頭5的材質(zhì)為高強度合金鋼，如40Cr、35CrMo、42CrMo等。內(nèi)管下接頭5 —端為空心圓柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)孔開有梯形螺紋，實現(xiàn)與所述雙壁鉆桿內(nèi)管I螺紋聯(lián)接，內(nèi)管下接頭5螺紋段涂抹螺紋緊固膠后與雙壁鉆桿內(nèi)管I旋緊。內(nèi)管下接頭5中間段外部為六方結(jié)構(gòu)，可用套筒扳手實現(xiàn)內(nèi)管下接頭5與雙壁鉆桿內(nèi)管I的擰緊及拆卸。內(nèi)管下接頭5下端外圓柱面與內(nèi)管上接頭6上端內(nèi)圓柱面尺寸相同，內(nèi)管下接頭5下端可插入至內(nèi)管上接頭6上端內(nèi)孔內(nèi)，實現(xiàn)雙壁鉆桿內(nèi)管的插接聯(lián)接；內(nèi)管下接頭5下端外圓柱面配合段開有數(shù)個溝槽，可以是2— 3個，用以安裝密封圈7，通過與內(nèi)管上接頭6內(nèi)孔的配合，實現(xiàn)雙壁鉆桿配氣通道的密封。
[0035]如圖2所示，所述密封圈7的材質(zhì)為氟橡膠，可保證溫度過高時配氣通道有效密封。
[0036]本發(fā)明鉆進(jìn)過程中配氣過程為:
[0037]高壓空氣經(jīng)過所述外管上接頭4的配氣孔A，進(jìn)入雙壁鉆桿外管2與雙壁鉆桿內(nèi)管I之間的環(huán)空間隙，并經(jīng)外管下接頭配氣孔B進(jìn)入下一鉆桿單元，或驅(qū)動沖擊器實現(xiàn)沖擊鉆進(jìn)；完成驅(qū)動沖擊器動作的壓縮氣體，攜帶孔底巖渣肩經(jīng)由雙壁鉆桿內(nèi)管I內(nèi)孔排出，實現(xiàn)反循環(huán)排渣。雙壁鉆桿外管2與外管上接頭4、外管下接頭3之間設(shè)置密封圈7，相互插接的內(nèi)管上接頭6與內(nèi)管下接頭5之間設(shè)置密封圈7，可保證雙壁鉆桿內(nèi)管與雙壁鉆桿外管之間的環(huán)空間隙、雙壁鉆桿內(nèi)管內(nèi)部孔道可靠密封。
[0038]本發(fā)明載荷承載力過程如下:
[0039]雙壁鉆桿外管2的雙壁鉆桿外管卡槽G與外管上接頭卡槽C、外管下接頭卡槽E相互嵌合，鉆桿旋轉(zhuǎn)過程中，通過相互嵌合的卡槽和卡槽側(cè)面，實現(xiàn)雙壁鉆桿外管2與外管接頭之間扭矩傳遞，在此過程中雙壁鉆桿內(nèi)管I不承受扭矩；鉆進(jìn)壓力則通過雙壁鉆桿外管I與其上下的外管上接頭4、外管下接頭3相互嵌合卡槽的端面?zhèn)鬟f。鉆進(jìn)過程提鉆或下鉆過程中，由于鉆桿自重引起的軸向拉力，通過外管上接頭內(nèi)臺肩則專遞至內(nèi)管上接頭端面m，由雙壁鉆桿內(nèi)管I與內(nèi)管上接頭6之間的梯形螺紋承擔(dān)；同時，雙壁鉆桿內(nèi)管I所承受拉力，通過雙壁鉆桿內(nèi)管I與內(nèi)管下接頭5聯(lián)接螺紋傳遞至內(nèi)管下接頭5，并由內(nèi)管下接頭端面η與外管下接頭內(nèi)孔臺肩N，傳遞至外管下接頭3。外管下接頭3可通過外管下接頭與外管上接頭之間的螺紋，將拉力傳遞至下一鉆桿單元外管上接頭，從而實現(xiàn)鉆桿之間軸向拉力的傳遞，在此過程中，雙壁鉆桿外管2不承受軸向拉力。
[0040]本發(fā)明具有鉆桿重量輕、搬運方便、結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)外管之間定心位置好、易于拆卸、載荷分布合理，鉆桿受力工況好等優(yōu)點。
[0041]本發(fā)明還提供了一種適用于復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿的鉆進(jìn)工法?？紤]到鋁合金材料溫度達(dá)到120°C以上時其屈服強度將急劇下降，溫度達(dá)到200°C時屈服強度將降低至室溫時的40%，使用復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿鉆進(jìn)時，需保證鉆桿溫度不至過高。所述工法表述如下:與雙壁鉆桿配套使用的動力頭鉆機應(yīng)具有多個注入通道，其中至少包括一個壓縮空氣輸入通道、一個高壓水注入通道。鉆進(jìn)過程中，鉆桿溫度升高時，通過高壓水注入通道向高壓氣體中注水實施霧化鉆進(jìn)。
[0042]本工法的有益效果是:(I)霧化鉆進(jìn)過程中注入水，可有效降低管體溫度，保證鋁合金管體材料溫度不至超過其允許工作溫度。(2)霧化鉆進(jìn)可保證復(fù)合式雙壁鋁合金鉆桿氟橡膠不至溫度過高失效，鉆桿配氣通道密封可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其特征在于:是由雙壁鉆桿內(nèi)管(I)、雙壁鉆桿外管(2)、外管上接頭(4)、外管下接頭(3)、雙壁鉆桿內(nèi)管(2)、內(nèi)管上接頭(6)、內(nèi)管下接頭(5)和密封圈(7)組成，所述雙壁鉆桿外管(2)的兩端分別通過卡槽與外管上接頭⑷和外管下接頭(3)連接；雙壁鉆桿外管(2)與外管上接頭(4)、外管下接頭(3)配合圓柱面設(shè)置密封圈(7);所述雙壁鉆桿內(nèi)管(I)位于雙壁鉆桿外管(2)之內(nèi)，雙壁鉆桿內(nèi)管(I)兩端分別通過螺紋與內(nèi)管上接頭(6)和內(nèi)管下接頭(5)相連；所述內(nèi)管上接頭端面(m)抵靠在外管上接頭內(nèi)孔臺肩(M)上，將雙壁鉆桿外管(2)與外管上接頭(4)軸向鎖緊；所述內(nèi)管下接頭端面(η)抵靠在外管下接頭內(nèi)孔臺肩(N)上，將雙壁鉆桿外管(2)與外管下接頭(3)軸向鎖緊；所述復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿相互聯(lián)接時，相鄰的兩雙壁鉆桿外管(2)通過外管上接頭(4)與外管下接頭(3)螺紋聯(lián)接，雙壁鉆桿內(nèi)管(I)通過內(nèi)管上接頭(6)與內(nèi)管下接頭(5)插接聯(lián)接；所述外管上接頭(4)內(nèi)部開有沿圓周均布的配氣孔(A)，高壓空氣可通過配氣孔㈧進(jìn)入雙壁鉆桿內(nèi)管⑴與雙壁鉆桿外管⑵之間的環(huán)空間隙；所述外管下接頭(3)內(nèi)部開有沿圓周均布的外管下接頭配氣孔(B)，高壓空氣可通過外管下接頭配氣孔(B)從雙壁鉆桿內(nèi)管⑴與雙壁鉆桿外管⑵之間的環(huán)空間隙排出，進(jìn)入下一段鉆桿單元內(nèi)部；所述雙壁鉆桿外管(2)兩端設(shè)計有數(shù)個雙壁鉆桿外管卡槽(G)，用以與其兩端的外管上接頭卡槽(C)、外管下接頭卡槽(E)相互嵌合，傳遞扭矩；所述雙壁鉆桿外管(2)的材質(zhì)為鋁合金；所述雙壁鉆桿內(nèi)管(I)的材質(zhì)為DZ50鋼；所述外管下接頭(3)、外管上接頭(4)、內(nèi)管上接頭(6)和內(nèi)管下接頭(5)的材質(zhì)為高強度合金鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其特征在于:所述的外管上接頭(4)外部開有外管上接頭切口(D)，所述外管下接頭(3)中間段外表面設(shè)有外管下接頭切口(F)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其特征在于:所述外管下接頭(3)與雙壁鉆桿外管(2)內(nèi)孔圓柱面配合段處開有數(shù)個外管下接頭密封圈槽(I)，用以安裝密封圈(7)，實現(xiàn)雙壁鉆桿環(huán)形配氣通道密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其特征在于:所述外管上接頭(4)和外管下接頭(3)的材質(zhì)為42CrMo或35CrMo。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其特征在于:所述內(nèi)管上接頭(6)和內(nèi)管下接頭(5)的材質(zhì)為40Cr或35CrMo。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合式鋁合金雙壁鉆桿，其特征在于:所述密封圈(7)的材質(zhì)為氟橡膠。
【文檔編號】E21B17/042GK104453729SQ201410752881
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】時元玲, 孫友宏, 王清巖, 高科, 鄧樹密, 耿長偉 申請人:吉林大學(xué)