[发明专利]延长钻柱长度的方法、钻柱元件和连接件

说明书

本发明涉及钻探技术。更具体地说，本发明涉及一种延长钻柱长度的方法。本发明还涉及一种钻柱元件和一种连接件。本发明进一步涉及一种轴杆和一种钻柱。

在顶部冲击锤钻探技术中，为了在地面上钻孔，采用了使钻柱转动并向其施加轴向冲击力的冲击锤。

该钻柱包括安装在冲击锤中的第一部件，首尾相连的一个或多个延伸杆与该第一部件相连。在钻柱的前端设有钻头。

第一部件通常包括一个细长的轴，该轴具有一前端和一后端。位于前端和后端之间的轴上设有环形轴环。位于后端和轴环之间的轴的至少一部分的横截面是非圆形的，以便当轴的后端部分位于冲击锤中时，冲击锤能够与非圆形部分啮合，以驱动钻柱旋转并能够向轴的后端施加轴向冲击负载。第一部件前端的结构应可与钻柱的最后延伸杆的后端相连。在下文中，将这种第一部件称为“轴杆”。

当钻孔过程继续进行并且钻柱伸入地下更深处时，必须定期延长钻柱的长度。这可以通过使轴杆的前端与最后一个延伸杆的后端分离、并将另一个延伸杆的前端连接到最后一个延伸杆的后端以及将其后端连接到轴杆的前端上来实现。

这一过程的一个缺点是比较浪费时间。另一个缺点是，在某些应用场合下，例如在回采式钻孔中，空间受到限制，这就使在轴杆和已经事先连接到轴杆上的延伸杆之间的位置处连接新的延伸杆变得非常困难。

本发明的目的是提供一种发明人认为至少能够减轻这些问题的装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种延长钻柱长度的方法，该钻柱包括一个轴杆，该轴杆的后端位于冲击锤内，该方法包括以下步骤：

使轴杆和冲击锤脱离连接；

将一后接轴杆安装在冲击锤中；以及

将所述后接轴杆的前端连接到前一轴杆的后端。

应该理解，与冲击锤分离的轴杆仍保持与钻头或钻柱的剩余部分相连并由此形成钻柱的一个元件。

可以按照需要多次重复这一过程，每一次，后接轴杆的前端均与前一轴杆的后端相连。

以这种方式，通过利用开始时作为轴杆、后来作为延伸杆的钻柱元件来延长钻柱。

在本发明的一个实施例中，将后接轴杆的前端连接到前一轴杆的后端的步骤包括将一设置在后接轴杆的前端并与之成一体的连接件与前一轴杆的后端驱动啮合在一起。

在本发明的另一个实施例中，通过置于轴杆之间的一连接件使后接轴杆的前端驱动连接到前一轴杆的后端。

根据本发明的另一方面，提供了一种钻柱元件，它包括：

一个具有前端和后端的细长轴；

一个位于该轴的前端和后端之间的轴环，位于后端和轴环之间的至少一部分轴可容纳在冲击锤中，并至少在其一部分长度上具有非圆形的横截面；以及

位于该轴的前端和后端的连接机构，以使钻柱元件能够首尾相连地连接在一类似钻柱元件上。

在本发明的一个实施例中，连接机构被构造成通过具有置于钻柱元件间的互补连接机构的一连接件使位于一个钻柱元件的轴的前端处的连接机构与另一钻柱元件的轴的后端处的连接机构相连。

连接机构可以采用锥形端部的形式。

至少一个锥形端部可在其至少一部分长度上具有非圆形的横截面。

在本发明的另一实施例中，连接机构可在形状上互补，以便位于所述轴前端的连接机构可与一类似钻柱元件的轴后端的互补连接机构可释放地驱动相连。

一个连接机构可采用锥形端部的形式，另一个连接机构可采用互补套管的形式。

锥形端部通常位于轴的后端，互补套管则位于轴的前端。

锥形端部和套管可在其至少一部分长度上具有互补的非圆形横截面。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于可驱动地将上述一对钻柱元件连接在一起的连接件，它限定了一对由一冲洗通道互连的相对设置的锥形套管，至少一个锥形套管在其至少一部分长度上具有非圆形的横截面。

每个套管可具有至少一个平直表面。

根据本发明的又一方面，提供了一种适于用在上述方法中的轴杆，该轴杆在其后端具有连接装置，通过该连接装置可将该轴杆连接到另一类似轴杆的前端。

该连接装置可在轴杆的后端包括一个锥体。

在本发明的一个实施例中，轴杆的前端限定了一个互补的锥形套管，另一类似轴杆的锥形后端以锥形锁紧方式容纳在其中。

在本发明的另一实施例中，轴杆的前端可以是锥形的。因此，这种轴杆的前端可通过一个连接件与一类似轴杆的后端相连，所述连接件具有一对相对设置的互补锥形套管，一个轴杆的前端和另一轴杆的后端可以以锥形锁紧方式容纳在所述锥形套管内。

轴杆的锥形端部或每一锥形端部可在其至少一部分长度上具有非圆形的横截面。