一种钻杆公接头、自动插接式螺旋钻杆及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种钻杆公接头、自动插接式螺旋钻杆及其施工方法，自动插接式螺旋钻杆包括钻杆公接头，还包括钻杆母接头和杆体；钻杆公接头和钻杆母接头分别焊接在杆体两端；钻杆公接头包括公接头本体、两个均贯穿公接头本体侧壁且相对的矩形销、连接件以及位于公接头本体内且与公接头本体同轴的活塞杆；活塞杆轴向移动能带动矩形销沿公接头本体径向移动。钻杆母接头的内壁设有两个相对的矩形槽，钻杆公接头能伸进前一根钻杆的钻杆母接头内且矩形销与矩形槽对应配合，实现两个钻杆的连接或拆卸。本发明专利技术能实现在碎软煤层钻孔施工过程中螺旋钻杆的自动装卸，能够减轻劳动强度，确保人身安全，提高钻孔施工效率。

The utility model relates to a drill pipe male joint, an automatic plug-in type spiral drill pipe and a construction method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种钻杆公接头、自动插接式螺旋钻杆及其施工方法
本专利技术涉及钻探、钻井机械
，具体涉及一种钻杆公接头、自动插接式螺旋钻杆及其施工方法。
技术介绍
螺旋钻杆具有钻进速度快，钻孔成型好，钻进效率高等特点，其广泛应用于碎软煤层钻孔施工中。目前螺旋钻杆的连接方式主要通过插销实现联接，在施工过程中，两根钻杆连接或拆卸需要依靠人工来实现，劳动强度大且存在安全隐患。专利技术专利CN104612598A公布了一种自动插接式螺旋钻杆，其借助外部装置挤压弹簧销实现两根钻杆的拆卸。由于在钻杆拆卸过程中需要人力，因此该螺旋钻杆不便于在钻孔施工中实现自动化钻进。随着煤矿高效开采、无人化或少人化步伐加快，急需研究一种自动插接式螺旋钻杆在碎软煤层钻孔施工中实现自动化钻进。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种钻杆公接头、自动插接式螺旋钻杆及其施工方法，用于在碎软煤层钻孔施工中实现自动化钻进。为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种钻杆公接头，包括公接头本体、两个均贯穿公接头本体侧壁且相对的矩形销、连接件以及位于公接头本体内且与公接头本体同轴的活塞杆；所述矩形销能沿公接头本体径向移动，两个矩形销相对的端面均为内端面，两个内端面相互平行且与活塞杆平行；每个矩形销的内端面上均安装有一个所述连接件；所述连接件为角钢形结构，包括相互垂直的固定板和连接板，固定板平行紧贴安装在内端面上，两个连接件的固定板平行相对且位于活塞杆两侧并与活塞杆平行；所述连接板上设有腰型孔，腰型孔与固定板存在夹角；在活塞杆上设有垂直贯穿活塞杆的销轴，销轴垂直于两个连接板并穿过两个连接板上的腰型孔；所述活塞杆的轴向移动能带动销轴沿腰型孔移动进而通过斜面作用使连接件带动矩形销沿公接头本体径向移动。本专利技术还包括如下技术特征：具体的，所述公接头本体一端为杆体连接端，另一端为母接头连接端，公接头本体的内壁为台阶状筒形结构；所述腰型孔的两个半圆圆心中，靠近杆体连接端的半圆圆心到该腰型孔所在连接件的固定板的距离大于该腰型孔另一个半圆圆心到固定板的距离，以使活塞杆沿杆体连接端至母接头连接端方向轴向移动时，连接件带动矩形销向公接头本体内收缩。具体的，所述活塞杆从左到右依次为安装端、环形限位凸台、活塞杆体以及连接端；所述安装端紧贴公接头本体内壁布设，所述环形限位凸台两侧分别为公接头本体内壁环形台阶面和套在活塞杆体上的压缩弹簧；所述压缩弹簧两端分别通过环形限位凸台和套在活塞杆体外的螺纹挡环限位；所述螺纹挡环紧贴并固定在公接头本体的内壁上；所述连接端上设置所述销轴。具体的，在所述公接头本体内壁设有限位套筒，限位套筒位于所述环形限位凸台与螺纹挡环之间，限位套筒与公接头本体内壁环形台阶面对活塞杆进行轴向限位。具体的，所述矩形销能伸出公接头本体外壁的长度不大于矩形销能沿公接头本体的径向移动的距离，以通过活塞杆驱动矩形销沿公接头本体的径向移动能将矩形销收缩进公接头本体内。具体的，所述腰型孔的两个半圆圆心连线与固定板夹角为45°。具体的，所述固定板上设有固定板螺纹孔和固定板定位孔，在矩形销上设有沉头螺纹孔和矩形销定位孔；固定板螺纹孔与沉头螺纹孔相对，固定板定位孔与矩形销定位孔相对；矩形销通过沉头螺钉与固定板连接，矩形销与固定板之间设有穿过固定板定位孔和矩形销定位孔的定位销，以对矩形销和固定板进行定位防止矩形销和固定板之间发生相对移动。本专利技术还提供一种自动插接式螺旋钻杆，包括所述的钻杆公接头，还包括钻杆母接头和杆体；所述钻杆公接头和钻杆母接头分别焊接在杆体两端，且三者同轴；所述钻杆母接头的内壁设有两个相对的矩形槽，钻杆公接头能伸进前一根钻杆的钻杆母接头内，且钻杆公接头上的两个矩形销能分别伸进前一根钻杆的钻杆母接头内两个矩形槽内，实现两个钻杆的连接。本专利技术还提供一种自动插接式螺旋钻杆的施工方法，该方法包括自动加装钻杆过程和自动拆卸钻杆过程；自动加装钻杆过程包括主动钻杆与螺旋钻杆的自动连接和螺旋钻杆与前一根螺旋钻杆的自动连接；自动拆卸钻杆过程包括螺旋钻杆与前一根螺旋钻杆的自动拆卸和主动钻杆与螺旋钻杆的自动拆卸；所述主动钻杆包括同轴连接的主动钻杆杆体和所述钻杆公接头；在主动钻杆杆体内设有A通道，在A通道与钻杆公接头的活塞杆之间设有单作用油缸；所述A通道为高压油通道；在主动钻杆杆体内还设有B通道，B通道能连通至钻杆公接头；所述B通道为高压水或高压气体通道。具体的，该方法具体包括以下步骤：A，自动加装钻杆过程：步骤A1：主动钻杆与螺旋钻杆的自动连接：将螺旋钻杆置于动力头和夹持器之间，从主动钻杆的A通道通入高压油，单作用油缸伸出，推动活塞杆向前移动，在斜向腰型孔的斜面作用下，两个矩形销同时向主动钻杆轴心收缩；动力头向前移动，将主动钻杆插入螺旋钻杆的钻杆母接头内，断开高压油，单作用油缸复位，压缩弹簧作用下，活塞杆反向移动，在斜向腰型孔的斜面作用下，两个矩形销向外伸出至钻杆母接头内的矩形槽内，实现主动钻杆与自动插接式螺旋钻杆的钻杆母接头的自动连接；步骤A2：螺旋钻杆与前一根螺旋钻杆的自动连接：在主动钻杆的B通道通入高压水或高压气体，高压水或高压气体通过主动钻杆进入到螺旋钻杆中；在高压水或高压气体的作用下，螺旋钻杆公接头内的活塞杆向前移动，压缩弹簧被压缩；在斜向腰型孔的斜面作用下，两个矩形销同时钻杆轴心收缩；动力头再次向前移动，将螺旋钻杆的公接头插入前一根钻杆的钻杆母接头内，断开高压水或高压气体，在压缩弹簧复位作用下，活塞杆反向移动，在斜向腰型孔的斜面作用下，矩形销向外伸出至钻杆母接头内的矩形槽内，则实现螺旋钻杆的钻杆公接头与前一根螺旋钻杆的钻杆母接头的自动连接；至此，通过“中间加杆”的方式完成单根钻杆的加装；B，自动拆卸钻杆过程：步骤B1：螺旋钻杆与前一根螺旋钻杆的自动拆卸：在主动钻杆的B通道通入高压水或高压气体，高压水或高压气体通过主动钻杆进入到螺旋钻杆中；在高压水或高压气体的作用下，螺旋钻杆公接头内的活塞杆向前移动，在斜向腰型孔的斜面作用下，两个矩形销同时向螺旋钻杆轴心收缩；动力头向后移动，将螺旋钻杆的公接头与上一根螺旋钻杆的母接头分离，则实现螺旋钻杆公接头与上一根螺旋钻杆母接头的自动拆卸；步骤B2：主动钻杆与螺旋钻杆的自动拆卸：在主动钻杆的A通道通入高压油，主动钻杆内的单作用油缸伸出，推动活塞杆向前移动，在斜向腰型孔的斜面作用下，两个矩形销同时向主动钻杆轴心收缩；动力头向后移动，将主动钻杆与螺旋钻杆的母接头分离，则实现主动钻杆与螺旋钻杆母接头的自动拆卸；至此，完成单根螺旋钻杆的自动拆卸。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：本专利技术可实现在碎软煤层钻孔施工过程中螺旋钻杆的自动装卸，能够减轻劳动强度，确保人身安全，提高钻孔施工效率。本专利技术的钻杆公接头通过活塞杆的轴向移动使销轴沿斜向布设的腰型孔移动，在斜面作用下能实现矩形销沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻杆公接头，其特征在于，包括公接头本体(1)、两个均贯穿公接头本体(1)侧壁且相对的矩形销(2)、连接件(3)以及位于公接头本体(1)内且与公接头本体(1)同轴的活塞杆(4)；/n所述矩形销(2)能沿公接头本体(1)径向移动，两个矩形销(2)相对的端面均为内端面，两个内端面相互平行且与活塞杆(4)平行；每个矩形销(2)的内端面上均安装有一个所述连接件(3)；/n所述连接件(3)为角钢形结构，包括相互垂直的固定板(31)和连接板(32)，固定板(31)平行紧贴安装在矩形销(2)的内端面上，两个连接件(3)的固定板(31)平行相对且位于活塞杆(4)两侧并与活塞杆(4)平行；所述连接板(32)上设有腰型孔(321)，腰型孔(321)与固定板(31)存在夹角；/n在活塞杆(4)上设有垂直贯穿活塞杆(4)的销轴(5)，销轴(5)垂直于两个连接板(32)并穿过两个连接板(32)上的腰型孔(321)；所述活塞杆(4)的轴向移动能带动销轴(5)沿腰型孔(321)移动进而通过斜面作用使连接件(3)带动矩形销(2)沿公接头本体(1)径向移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻杆公接头，其特征在于，包括公接头本体(1)、两个均贯穿公接头本体(1)侧壁且相对的矩形销(2)、连接件(3)以及位于公接头本体(1)内且与公接头本体(1)同轴的活塞杆(4)；
所述矩形销(2)能沿公接头本体(1)径向移动，两个矩形销(2)相对的端面均为内端面，两个内端面相互平行且与活塞杆(4)平行；每个矩形销(2)的内端面上均安装有一个所述连接件(3)；
所述连接件(3)为角钢形结构，包括相互垂直的固定板(31)和连接板(32)，固定板(31)平行紧贴安装在矩形销(2)的内端面上，两个连接件(3)的固定板(31)平行相对且位于活塞杆(4)两侧并与活塞杆(4)平行；所述连接板(32)上设有腰型孔(321)，腰型孔(321)与固定板(31)存在夹角；
在活塞杆(4)上设有垂直贯穿活塞杆(4)的销轴(5)，销轴(5)垂直于两个连接板(32)并穿过两个连接板(32)上的腰型孔(321)；所述活塞杆(4)的轴向移动能带动销轴(5)沿腰型孔(321)移动进而通过斜面作用使连接件(3)带动矩形销(2)沿公接头本体(1)径向移动。


2.如权利要求1所述的钻杆公接头，其特征在于，所述公接头本体(1)一端为杆体连接端，另一端为母接头连接端，公接头本体(1)的内壁为台阶状筒形结构；
所述腰型孔(321)的两个半圆圆心中，靠近杆体连接端的半圆圆心到该腰型孔(321)所在连接件(3)的固定板(31)的距离大于该腰型孔(321)另一个半圆圆心到固定板(31)的距离，以使活塞杆(4)沿杆体连接端至母接头连接端方向轴向移动时，连接件(3)带动矩形销(2)向公接头本体(1)内收缩。


3.如权利要求1所述的钻杆公接头，其特征在于，所述活塞杆(4)从左到右依次为安装端、环形限位凸台、活塞杆体以及连接端；
所述安装端紧贴公接头本体(1)内壁布设，所述环形限位凸台两侧分别为公接头本体(1)内壁环形台阶面和套在活塞杆体上的压缩弹簧(6)；所述压缩弹簧(6)两端分别通过环形限位凸台和套在活塞杆体外的螺纹挡环(7)限位；所述螺纹挡环(7)紧贴并固定在公接头本体(1)的内壁上；所述连接端上设置所述销轴(5)。


4.如权利要求3所述的钻杆公接头，其特征在于，在所述公接头本体(1)内壁设有限位套筒，限位套筒位于所述环形限位凸台与螺纹挡环(7)之间，限位套筒与公接头本体(1)内壁环形台阶面对活塞杆(4)进行轴向限位。


5.如权利要求3所述的钻杆公接头，其特征在于，所述矩形销(2)能伸出公接头本体(1)外壁的长度不大于矩形销(2)能沿公接头本体(1)的径向移动的距离，以通过活塞杆(4)驱动矩形销(2)沿公接头本体(1)的径向移动能将矩形销(2)收缩进公接头本体(1)内。


6.如权利要求2所述的钻杆公接头，其特征在于，所述腰型孔(321)的两个半圆圆心连线与固定板(31)夹角为45°。


7.如权利要求1所述的钻杆公接头，其特征在于，所述固定板(31)上设有固定板螺纹孔(311)和固定板定位孔(312)，在矩形销(2)上设有沉头螺纹孔和矩形销定位孔；固定板螺纹孔(311)与沉头螺纹孔相对，固定板定位孔(312)与矩形销定位孔相对；矩形销(2)通过沉头螺钉与固定板(31)连接，矩形销(2)与固定板(31)之间设有穿过固定板定位孔和矩形销定位孔的定位销，以对矩形销(2)和固定板(31)进行定位防止矩形销(2)和固定板(31)之间发生相对移动。


8.一种自动插接式螺旋钻杆，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦宇，董萌萌，牟培英，吴智峰，范运林，杨虎伟，李鹏，马宇，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61