[实用新型]小吨位非开挖铺管钻机用轴向双顶钻杆

说明书

技术领域

本实用新型属于非开挖铺管钻机技术领域，尤其是涉及一种非开挖铺管钻机用轴向双顶钻杆。

背景技术

非开挖铺管施工技术又名水平定向钻进技术，是一项新兴产业，正在迅速发展、普及，它的应用不但可以减少对环境的破坏、污染，对交通阻塞的影响，更重要的是可以缩短施工周期，节约施工费用，科学合理的分配社会有限资源。近年来我国的非开挖技术有了蓬勃的发展，但作为一项新兴产业，有着其不容忽视的局限性，即：行业标准欠缺。非开挖钻杆和钻具是施工的重要组成部分，在缺乏规范标准的情况下，钻杆钻具的生产和使用方面只能借鉴API(由美国石油协会制订)相关标准，但石油钻杆的服役工况和非开挖工况大相径庭，这就造成由于标准规范的不匹配导致非开挖钻杆的过早失效断裂，给国内非开挖行业带来巨大的经济损失。在整个非开挖行业里小吨位钻机、钻杆市场占有率排名第一，数量庞大令业内叹为观止，自然其钻杆断裂失效的经济损失的比重更是重中之重。现有小吨位钻机钻杆的螺纹没有应力分散槽且轴向受力为单顶结构，极易发生公扣根部疲劳断裂失效和母扣喇叭口扩张事故。

经过现有小吨位钻机钻杆的螺纹丝扣扣型的改进，发明了一种既可以和现有小吨位钻机钻杆的螺纹互换使用，而且可以大大提高其公扣螺纹疲劳强度，降低公扣根部疲劳断裂失效率，同时能杜绝母扣喇叭口扩张事故发生的非开挖铺管钻机用轴向双顶钻杆，因此本实用新型可以大大提高非开挖行业的钻杆的使用寿命，给整个行业挽回巨大的经济损失。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，通过螺纹扣型改进，设计出一种疲劳强度高，轴向承载能力大，且与原螺纹扣型互换性好，相比现有钻杆更能适应非开挖施工工况的钻杆。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种小吨位非开挖铺管钻机用轴向双顶钻杆，由杆体和其上的公扣螺纹、母扣螺纹和钻杆内孔构成，杆体上还设置有公扣主承载面和母扣主承载面，其特征是公扣螺纹和母扣螺纹长度相等，母扣螺纹内孔最深处加工有退刀槽，退刀槽的底端为一平整面(母扣辅助承载面)；公扣螺纹的小径顶端为一平整面(公扣辅助承载面)，在公扣螺纹根部设置有应力分散槽。所述退刀槽的圆柱面两端均加工有圆弧角；所述的应力分散槽的槽宽为10mm，槽底两端有圆弧，其R为3mm。本实用新型的优点是1、能承受更大轴向顶力、扭矩。改变钻杆母螺纹长度，使其和公扣扣长公称尺寸一致，在公扣和母扣旋合时公扣小径顶端和母扣退刀槽的底端相互接触受力，起到一个辅助支撑的作用，变石油钻杆标准的单顶结构为更适合非开挖施工工况的轴向双顶结构，设计增加了辅承载面的受力，其台肩总接触面积远大于普通钻杆，因而承受的轴向力、扭矩也远大于普通钻杆，彻底避免了钻杆由于顶力、扭矩过大，造成公扣钻扣，母扣喇叭口扩张的情况，从而提高钻杆的使用寿命；2、密封效果好。钻杆内孔液体由内向外泄漏需经过两个密封面，其泄露率大大降低。3、提高了公扣螺纹疲劳强度。在钻杆公扣螺纹根部区域设计应力分散槽，大大改善了公扣螺纹根部应力分布情况，降低公扣根部疲劳断裂失效率。

附图说明

图1为现有小吨位钻机钻杆剖视结构图

图2为本实用新型的剖视结构图

在图2中

1-杆体、2-公扣螺纹、3-母扣螺纹、4-钻杆内孔、5-公扣主承载面、6-母扣主承载面、7-退刀槽、8-母扣辅助承载面、9-圆弧角、10-应力分散槽、11-公扣辅助承载面、12-圆弧

具体实施方式

下面结合附图2和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型由杆体1和其上的公扣螺纹2、母扣螺纹3以及钻杆内孔4构成，杆体1上还设置有公扣主承载面5和母扣主承载面6。公扣螺纹2和母扣螺纹3长度相等，母扣螺纹3的内孔最深处加工有退刀槽7，退刀槽7的底端的母扣辅助承载面8加工成一平整面，退刀槽的圆柱面8两端均加工有圆弧角9；在公扣螺纹2根部设置有应力分散槽10，公扣螺纹2小径顶端的公扣辅助承载面11加工为一平整面，应力分散槽10的槽宽为10mm，槽底两端加工有圆弧12，其R为3mm。非开挖钻杆施工使用时，钻杆的公扣螺纹2和另一相同钻杆的母扣螺纹3紧密旋合，达到一定上扣扭矩之后，公扣主承载面5和母扣主承载面6相挤压受力；钻杆公扣螺纹2扣长和母扣螺纹3扣长加工公称尺寸相同，保证了公扣辅助承载面11和母扣辅助承载面8也相互挤压受力，而且还能减轻该区域的应力集中程度；钻杆内孔4的作用是过流泥浆、水等钻进液。

非开挖钻杆在实际工况中承载着复杂的交变应力，它不仅受到非开挖钻机提供的钻杆轴向的拉力或者顶力、扭矩，而且受到因导向轨迹改变而产生的交变弯矩，而这一系列的复杂应力的连续性全靠钻杆公母螺纹的连接来保证，实现动力头输出载荷的传递。对于小吨位钻机钻杆的锥螺纹而言，公扣根部的第一、二螺纹牙承受载荷最大，且在该区域极易发生应力集中，引发钻杆螺纹的早期疲劳断裂，而现有钻杆的公扣螺纹根部没有应力分散槽，加大了该区域的应力集中程度，这就造成了现有钻杆极易发生该区域的早期疲劳断裂。本实用新型中的公扣应力分散槽结构在不改变螺纹连接强度的同时能明显的改善钻杆公扣区域的整体应力分布状态，大大降低了该区域的应力集中程度，其应力最大值降幅达到46％之高，极大的提高了钻杆该区域的疲劳强度。本实用新型通过模拟校核，应力分散槽10在其槽宽为10mm，槽两端圆弧12的R为3mm时，缓解应力集中效果最为显著。