[发明专利]一种整体螺旋式无磁钻杆及其制备方法

说明书

本发明提供了一种整体螺旋式无磁钻杆及其制备方法，包括外平式无磁钻杆，外平式无磁钻杆外表面开设有多条螺旋槽，螺旋槽之间形成螺旋翼片；螺旋槽2的深度为5～10mm；螺旋槽2的宽度为15～25mm。在外平式无磁钻杆的基础上铣削螺旋槽，螺旋槽的铣削是在数控铣床上进行，在铣床Z轴方向固定外平式无磁钻杆；每个螺旋槽均对应布设铣刀，设置每个螺旋槽对应的螺距，然后加工成型，得到整体螺旋式无磁钻杆。本发明的整体螺旋式无磁钻杆的螺旋槽之间形成的连续螺旋翼片，搅粉能力强，产生的煤粉与碎屑可以通过螺旋翼片搅起并快速排出孔内，不易发生钻头抱死、卡钻等孔内事故的发生，大大提高了钻进效率。

技术领域

本发明属于钻探机具技术领域，涉及高强不锈钢(无磁钢)材料，具体涉及一种整体螺旋式无磁钻杆及其制备方法。

背景技术

无磁钻杆主要用于煤矿井下定向孔钻进中测定孔的方位信息。其主要作用在于为磁性测量仪器提供一个无磁环境，确保磁性测量仪器能测量到真实、准确的大地磁场信息。无磁钢钻具需要为钻头传递扭矩，随着定向钻进技术的发展，煤矿井下瓦斯抽采孔孔深越来越大(2019年，中煤科工集团西安研究院有限公司创造了3353m的定向钻孔孔深世界纪录)，这就要求使用的钻机扭矩越来越大，进而钻具也需要承受更大的扭矩。

无磁钻杆前端的钻头钻削过程中产生的煤粉与碎屑会被挤压在钻头两侧，需要通过钻杆与孔之间的缝隙排出，随着钻进的不断深入，煤粉与碎屑大量产生，如果排屑不畅，煤粉与碎屑将会堆积在孔内并挤压钻杆，同时产生巨大摩擦力，极易出现钻头被卡死和抱钻的现象，甚至导致钻杆在巨大的扭矩作用下断裂，造成巨大的经济损失。

常规的无磁钻杆为外平式，由于其结构特点，其没有搅粉和排渣的功能，仅适用于地质条件较好的煤层钻孔施工，而对于松软煤层的钻孔施工，外平钻杆难以解决高效排粉问题。随着定向钻进技术的全面推广，无磁钻杆的使用范围越来越广。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种整体螺旋式无磁钻杆及其制备方法，解决现有技术中的外平式无磁钻杆排粉能力弱以及适应地层条件面窄的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种整体螺旋式无磁钻杆，包括外平式无磁钻杆，所述的外平式无磁钻杆外表面开设有多条螺旋槽，螺旋槽之间形成螺旋翼片；

所述的螺旋槽2的深度为5～10mm；

所述的螺旋槽2的宽度为15～25mm。

本发明还具有如下技术特征：

所述的螺旋槽为1～3条。

所述的外平式无磁钻杆包括同轴依次设置的无磁公接头、无磁钻杆杆体和无磁母接头。

所述的外平式无磁钻杆为中空结构。

本发明还保护一种如上所述的整体螺旋式无磁钻杆的制备方法，该方法包括以下过程：

步骤一，通过摩擦焊接的方式将无磁公接头、无磁钻杆杆体和无磁母接头焊接在一起，形成外平式无磁钻杆；

步骤二，在外平式无磁钻杆的基础上铣削螺旋槽，螺旋槽的铣削是在数控铣床上进行，在铣床Z轴方向固定外平式无磁钻杆；

步骤三，每个螺旋槽均对应布设铣刀，设置每个螺旋槽对应的螺距，然后加工成型，得到整体螺旋式无磁钻杆。

优选的，步骤一中，所述的摩擦焊接采用连续驱动摩擦焊接与电场的复合的焊接方法，该方法中无磁公接头和无磁母接头与无磁钻杆杆体之间分别由摩擦焊接机床摩擦焊接完成；

在所述的无磁钻杆杆体上套装有环状电极，环状电极与高压恒压电源的负极电连接，无磁钻杆杆体与高压恒压电源的正极电连接，形成电场，无磁公接头或无磁母接头与无磁钻杆杆体的焊缝处移动至环状电极中，实现连续驱动摩擦焊接与电场的复合。