[实用新型]一种矿山深井施工专用高强度反井钻机钻杆

说明书

本实用新型公开了一种矿山深井施工专用高强度反井钻机钻杆，包括中空的钻杆本体，所述钻杆本体的两端设置有相互匹配的公接头和母接头，所述公接头和母接头的中部均设有中心孔，所述公接头的端面上设置有倒角且倒角位于中心孔四周端面上，所述钻杆本体的外表面设有刻度线且该刻度线位于钻杆本体上的两个方栓之间，所述钻杆本体的公接头外表面的螺纹采用斜梯形锥螺纹牙形。本实用新型能承受大轴向拉力和扭矩，且机械性能高。

技术领域

本实用新型涉及一种反井钻机，具体涉及一种矿山深井施工专用高强度反井钻机钻杆。

背景技术

在反井钻机、全液压钻机、石油钻机等工矿用钻机中都大量使用了钻杆、短接钻杆、螺纹接头、稳定钻杆等钻具，而在这些钻具设计中均必须涉及钻具材料的选择、连接螺纹牙型的选择、锥螺纹牙型锥角的选择等技术问题。

随着煤矿采煤深度往深部的发展和采煤施工工艺的改进，井下延伸井筒施工以及地面通风井筒的施工越来越多，反井钻机施工的深度越来越大，从而造成钻机钻具，尤其是钻杆的受力也越来越大，经常造成钻杆的拉断和折断。因此在施工深度较大的钻机设计中如何设计钻杆和选用钻杆材料十分重要。

反井钻机钻具主要包括：三牙轮钻头、扩孔钻头（含滚刀、刀座、扩孔钻头钻头体、刀座等）、短接钻杆、普通钻杆、稳定钻杆（分直棱式和螺旋棱式二种）、短接钻杆、提吊螺母、提吊螺杆等。其中因三牙轮钻头、扩孔钻头、短接钻杆均使用与钻具的最底部，所承受的提拉力最小，因而所采用的钻具材料可以适当略差些。普通钻杆及稳定钻杆施工时既要承受钻扩孔破岩所需的拉力和扭矩，又要承受所有钻具的重量而产生的附加拉力，深井施工时因钻具重量而产生的附加拉力可能还要超过破岩所需拉力，因而普通钻杆和稳定钻杆在结构设计、螺纹连接形式选择和材料选择上就要格外重视。

现有螺纹按牙形分类大致可分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹以及斜梯形螺纹（或锯齿形螺纹）等，按轴向外形又可分为直螺纹和锥螺纹二种。螺纹联接为机械传动中最常见的一种形式，其重要性尤为突出。螺纹联接既可用于件与件间的机械连接，又可用于机械传动。用于机械传动时螺纹形式大多采用矩形螺纹或梯形螺纹，常见的有千斤顶及机床丝杠等；用于件与件之间联接时螺纹形式最常见的是三角螺纹。在钻机类机械中，螺纹联接形式特别重要。钻机工作时，螺纹联接既用于传递钻机至钻头之间的切削破碎岩石用扭矩，又用于传递钻机的推拉力，其联接件为钻杆。

目前，我国大多数小型探矿用的地质钻机钻杆螺纹基本采用矩形螺纹，而诸如石油钻机及反井钻机等大型钻机钻杆螺纹均采用锥形三角螺纹，采用最多的是API石油正规扣或贯眼扣锥三角螺纹，其特点是传递的扭矩大，且能承受较大的轴向推力。在承受轴向拉力较小时，反井钻机也基本采用API石油正规扣螺纹。而当反井钻机用于深井施工时，钻杆承受的轴向拉力较大，如采用API石油正规扣锥三角螺纹，螺纹强度就显得较弱了，大型反井钻机在施工较深的反井时经常发生钻杆螺纹断裂事故。

在钻具设计中材料的选择至关重要，尤其是在钻进深度较大和扭矩较大的场合，如材料选择不当，往往经常造成钻具扭断或拉断。目前，在我国生产的反井钻机中，众多生产厂家大多采用35CrMoA材料来制造钻杆等钻具，这种材料的优点是抗拉强度适中，在断面直径为200mm～300mm、调质硬度HB280～320时其管材芯部的抗拉强度σb≥880 MPa； 屈服强度σs≥700 MPa；延伸率δ≥12％；冲击韧性≥54 J/cm2。该材料的优点是价格便宜，但强度相对较低。

国内有些反井钻机和石油钻机的钻具也采用40CrMnMo或4145H材料，该材料经调质处理后HB280～320时的力学性能为：抗拉强度σb≥950 MPa；屈服强度σh≥800 MPa；延伸率δ≥15％；冲击韧性≥70 J/cm2。该材料的综合机械性能比35CrMoA略高。

因此，在矿山深井施工专用钻机设计中，如何提供一种合适的钻杆结构、选用合适的螺纹连接形式以及选用合适的钻杆材料，从而使钻杆自身综合机械性能高且能承受大轴向拉力和扭矩是目前亟待解决的问题。

发明内容