[发明专利]具有抗弯联接器的钻柱

说明书

一种用以形成钻柱的组成部分的钻柱钻杆，其具有一个端部，该端部被构造具有用以容纳在对应的钻杆阴型套筒端部中的阳型套管部分。为了使阳型螺纹和阴型螺纹联接器内的应力集中最小化，阳型套管被构造具有至少等于主长度部分的横截面积或直径的大的直径或横截面积。

技术领域

本发明涉及形成具有抗弯端部联接器的钻柱的组成部分的钻柱钻杆，并且特别地但不唯一地，涉及一种具有阳型套管部分的钻杆，所述阳型套管部分具有螺纹部分和中间柄部，中间柄部的外径、宽度和/或横截面积被优化，以在钻柱遭受弯矩时提供期望刚度。

背景技术

冲击钻进用于经由通过外螺纹端部和内螺纹端部的相互连接而端到端联接在一起的多个伸长的钻柱钻杆产生长钻孔。该建井技术通过由安装在钻柱一端的岩石钻头向钻孔底部的岩石传递锤击冲击来破碎岩石。典型地，破碎岩石所需的能量由液压驱动活塞生成，液压驱动活塞接触钻柱的端部(经由柄部转接器)，以制造应力(或冲击)波，应力波穿过钻柱传播并最终达到底部岩石层。常规的阳型和阴型螺纹联接器描述在US 4,332,502；US4,398,756；US 4,687,368；和DE 2800887中。

当相邻钻杆的外螺纹端部和内螺纹端部联接以形成钻柱时，接头在钻进期间通常遭受弯曲力。这些弯矩会使联接器疲劳并导致接头的螺纹部分内的损坏。典型地，阳型螺纹套管受损并决定联接器的使用寿命。US 6,767,156公开了一种位于两个冲击钻杆之间的螺纹接头，其具有设置在阳型部分和阴型部分的引导轴向端部处的圆锥形引导面，从而试图获得牢固联接并避免螺纹受损。

然而，常规螺纹联接器以及特别是现有的钻杆的相应的螺纹端部包括联接器的阳型部，所述阳型部的直径小于钻杆的主长度部分的直径。这提供的钻柱具有一致的外径，但也具有折中的联接器强度，该联接器强度在弯曲期间通常是较弱的。即使没有弯曲(这是不常见的)，入射的压缩冲击波也会由于阳型部的自由端中的反射而在联接器中产生张力，这会造成最高应力区域中出现裂纹。因此，需要一种解决这些问题的钻杆。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种钻柱钻杆，该钻柱钻杆提供这样的联接器区域，该联接器区域在弯曲区间表现出增强刚度并且在使用时能够承受显著的弯矩。进一步的目的是提供一种钻柱钻杆联接器，该联接器被构造用以承受当在钻孔底部冲击岩石时作用在钻柱且特别是钻头上的非对称负载力。进一步的目的是提供一种用于钻杆的联接器，其可以抵抗由驱动活塞在最后端的钻杆或柄部转接器处的非中心撞击导致的钻柱中的弯曲波。

这些目的通过提供一种用于具有主长度部分和阳型螺纹套管部分的钻杆的联接器实现，所述阳型螺纹套管部分的外径、横截面积或宽度(在垂直于钻杆的纵向轴线的平面中)至少等于钻杆的主长度部分的外径。特别地，本发明的钻杆包括在中空伸长的主长度部分的一端设置的阳型套管部分，该阳型套管部分包括从无螺纹柄部延伸的外螺纹部分。沿着柄部的全部轴向长度，柄部的外径、宽度或横截面积特别被构造成至少等于主长度部分的对应的外径或横截面积。其优势是提供了“不易弯曲”联接器，从而使联接器的阳型套管部分之内的应力和应力集中最小化。有利地，柄部的横截面积或直径不会在轴向方向上从外螺纹部分至主长度部分减小，并且相反，朝向与主长度部分的连接处方向，直径和横截面积会增大。特别地，在与主长度部分的连接处(或者主长度部分的端部设置的环形台肩处)，柄部径向向外展开，从而优化弯曲阻力。因此，本发明并且特别是阳型套管构造适合于“台肩接触式”联接器布置。