[发明专利]一种仿动物筋-骨结构的双连接钻杆

说明书

本发明公开一种仿动物筋‑骨结构的双连接钻杆，包括杆体、杆体两端的公接头和母接头以及筋杆；母接头内锥螺纹能旋合安装在相邻钻杆的公接头外锥螺纹上；筋杆设在公接头中心通孔和母接头中心通孔内，筋杆两端能分别与公接头内壁和母接头内壁限位；公接头与母接头连接时，内锥螺纹与外锥螺纹开始旋合时，筋杆螺纹端外直螺纹与A母接头或B公接头内直螺纹旋合后分离；公接头的外锥螺纹与母接头的内锥螺纹组成骨连接副，螺纹端的外直螺纹与A母接头或B公接头内直螺纹组成筋连接副，以实现相邻两钻杆之间的筋‑骨双连接。本发明将动物筋‑骨结构引入钻杆设计中，实现骨连接副断裂后，筋连接副起连接作用，提高了连接的可靠性。

技术领域

本发明属于煤矿井下坑道钻探施工用钻杆技术领域，具体涉及一种仿动物筋-骨结构的双连接钻杆。

背景技术

我国煤炭资源分布较广，随着煤矿开采深度增加，开采条件越来越复杂，开采前必须对煤层中的瓦斯、水害、冲击地压等动力灾害进行治理。钻探技术是解决瓦斯抽采、探放水、冲击地压、探测地质异常体等灾害最主要的技术手段。钻杆作为钻探施工必备钻具之一，其性能优劣成为制约钻孔施工顺利开展的主要因素。随着钻孔深度的增加，对钻杆机械性能的要求越来越高；目前，矿用钻杆的连接形式主要分为螺纹连接式和插接式结构，而螺纹连接不受钻机回转器通孔结构限制，且连接方便快捷便于钻机上卸，被煤矿企业广泛采用。

煤矿井下施工大多为近水平钻孔，钻杆工作时承受的外部及内部载荷比较复杂，钻进过程中不仅受到钻机扭转产生的扭力、轴向拉、压力和离心力，同时受钻杆自重及钻孔轨迹弯曲复合作用所产生的弯曲应力，易在公母接头连接处，特别是公接头外螺纹根部位置发生断裂，导致掉钻事故发生，不但严重影响了钻孔施工周期，并且给矿方造成巨大的经济损失。

为解决钻杆断裂导致的掉钻问题，不同学者提出了不同的解决思路，主要包括三个方面：一是研究高性能钻杆接头材料，从材料本身提高钻杆整体强韧性；二是优化加工工艺，通过调质、氮化、磷化或喷丸等工艺提高接头螺纹强度和表面质量；三是优化设计螺纹牙型结构，增加牙底圆弧过渡，使螺纹各牙受力均匀，降低应力集中，从而提高钻杆接头螺纹抗扭、抗弯能力等。采用上述方法虽然能一定程度上提高钻杆接头强度，但随着钻孔深度不断增加，受地层条件及钻孔轨迹的不确定性限制，钻杆使用过程中发生断裂具有很大的随机性和不确定性，钻杆断裂导致掉钻的问题依然没有得到有效解决。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种仿动物筋-骨结构的双连接钻杆，当骨连接副失效后，筋连接副仍然有效，实现“打断骨头连着筋”的效果，确保断裂后的钻杆仍能顺利提出孔外。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种仿动物筋-骨结构的双连接钻杆，包括杆体、杆体两端的A公接头和A母接头以及筋杆；

所述A公接头包括A公接头本体和A公接头中心通孔；A公接头本体的外壁依次为第一柱状外壁、第一外台肩、第一锥形外壁和第一端面，A公接头本体的内壁依次为第一弧形内壁、第一柱状内壁、第一内台肩和第二柱状内壁；所述第一锥形外壁为外锥螺纹结构，其螺纹牙顶和螺纹牙底均设有圆弧过渡以减小螺纹根部应力集中；所述第一柱状内壁的直径大于第二柱状内壁的直径；

所述A母接头包括A母接头本体和A母接头中心通孔；A母接头本体的外壁为柱形，A母接头本体的内壁依次为第一锥形内壁、第二内台肩、第三柱状内壁和第二弧形内壁；第一锥形内壁为内锥螺纹结构，第三柱状内壁为内直螺纹结构；

所述筋杆包括筋杆本体和筋杆内通孔；筋杆内通孔与A公接头中心通孔和A母接头中心通孔均同轴；筋杆本体包括筒形的薄壁管及设在薄壁管外壁两端的柱形的凸台和螺纹端；凸台外径大于薄壁管外径，靠近薄壁管的凸台端面宽度L是薄壁管厚度的2-3倍，薄壁管的抗拉强度不低于钻机额定起拔力T的2倍；所述螺纹端为外直螺纹；