[发明专利]一种抵消双层钻杆周向摩阻的方法及双层钻杆

说明书

本发明公开了一种抵消双层钻杆周向摩阻的方法及双层钻杆，该方法通过在双层钻杆的外管和内管总成之间分别同轴设置TC轴承和外齿轮轴套，当外管旋转时，TC轴承和外齿轮轴套对内管总成产生方向相反的周向摩阻，从而抵消双层钻杆周向摩阻。本发明能抵消内管总成在外管旋转状态下产生的周向摩阻，避免内管总成孔底段周向扭转现象；提高孔底钻具工具面向角值的稳定性，降低钻孔轨迹控制难度并提高了控制精度；避免了采用强力回转处理孔内卡钻事故时因受扭转状态钻具突然释放载荷引起的外管快速反弹旋转进而导致的内管总成反向卸扣问题。解决了小直径通缆接头强度问题，并保证了小直径内管接头处足够的供风通道，将风力损失控制在允许范围内。

技术领域

本发明属于煤矿井下钻探技术领域，具体涉及一种抵消双层钻杆周向摩阻的方法及双层钻杆。

背景技术

目前煤矿井下碎软煤层旋转钻进工艺无法控制钻孔轨迹，导致碎软煤层本煤层钻存在着煤层钻遇率低，同时容易造成采煤工作面抽采盲区的出现，严重影响碎软煤层安全高效开采。常规煤矿井下碎软煤层旋转定向钻进系统分为外管和内管总成，内外管钻具施工时外管的顺时针旋转使得内管产生周向摩阻，特别是弯曲孔段因弯曲应力的影响会导致内外管接触应力的急剧增大引起内管周向摩阻的增大，使得内管总成在孔口段制动状态下孔底段产生扭转角度，影响钻进中孔底钻具的工具面向角，对于钻孔轨迹控制精度产生不利影响。当采用强力回转处理孔内卡钻事故时，受扭转状态钻具突然释放载荷时会引起外管快速反弹旋转，容易引起内管总成反向卸扣。常规有线随钻测量系统通缆钻杆接头采用塑料材质且最小外径大于22mm，对于小直径内管存在影响过风面积、风力沿程损失大的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种抵消双层钻杆周向摩阻的方法及双层钻杆，克服目前碎软煤层钻孔轨迹控制精度不高的缺陷。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种抵消双层钻杆周向摩阻的方法，该方法通过在双层钻杆的外管和内管总成之间同轴设置TC轴承和外齿轮轴套，当外管旋转时，TC轴承和外齿轮轴套对内管总成产生方向相反的周向摩阻，从而抵消双层钻杆周向摩阻；

所述内管总成包括同轴依次设置的六方接头、内管管体和六方套筒，所述TC轴承设于六方接头和内管管体端部之间，所述外齿轮轴套设于六方套筒与内管管体端部之间；所述外齿轮轴套能与外管发生反向旋转。

具体的，所述外管旋转能带动TC轴承旋转，所述TC轴承旋转使内管总成产生同向的周向摩阻；

所述外管端部连接有内齿轮接头，内齿轮接头与所述外齿轮轴套之间设有与内齿轮接头和所述外齿轮轴套的齿轮均啮合的行星齿轮；所述外管旋转带动内齿轮接头旋转，所述内齿轮接头的旋转带动所述行星齿轮做同向自转和公转，行星齿轮转动带动所述外齿轮轴套反向旋转，外齿轮轴套的反向旋转使得所述内管总成产生反向的周向摩阻；

最终，内管总成产生的方向相反的周向摩阻相抵消。

本发明还提供了一种双层钻杆，该双层钻杆能实现所述的抵消双层钻杆周向摩阻的方法，包括同轴套装的外管和内管总成，在外管和内管总成之间分别同轴设置TC轴承和外齿轮轴套；所述内管总成包括同轴依次设置的六方接头、内管管体和六方套筒，所述TC轴承设于六方接头和内管管体端部之间，所述外齿轮轴套设于六方套筒与内管管体端部之间；

所述外管端部连接有内齿轮接头，内齿轮接头与所述外齿轮轴套之间设有与内齿轮接头和所述外齿轮轴套的齿轮均啮合的行星齿轮。