[发明专利]一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆装置和工作方法

权利要求书

1.一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：包括顺次连接的若干个钻杆单元，每个所述钻杆单元包括钻杆本体（10）、卡件机构（20）和套件机构（30）；

所述钻杆本体（10）包括顺次同轴连接固定的底座钻杆（11）、连接钻杆（12）和顶部钻杆（13）；

所述底座钻杆（11）包括顺次同轴连接的第一底座钻杆（111）、第二底座钻杆（112）和第三底座钻杆（113）；所述第一底座钻杆（111）和第三底座钻杆（113）呈圆柱体状，且第一底座钻杆（111）的直径小于第三底座钻杆（113）的直径；第二底座钻杆（112）的两端分别与第一底座钻杆（111）和第三底座钻杆（113）连接；

所述连接钻杆（12）包括顺次同轴连接的第一连接钻杆（121）和第二连接钻杆（122），所述第一连接钻杆（121）和第二连接钻杆（122）呈圆柱体状，且第一连接钻杆（121）的直径小于第二连接钻杆（122）的直径；

所述顶部钻杆（13）与第一连接钻杆（121）连接固定；

所述第二连接钻杆（122）的直径小于第一底座钻杆（111）的直径；所述顶部钻杆（13）的直径小于第一连接钻杆（121）的直径；

所述第三底座钻杆（113）远离第二底座钻杆（112）一侧的端部内同轴设有顶部钻杆槽孔（40）和卡件底座槽孔（41）；所述顶部钻杆槽孔（40）的形状与顶部钻杆（13）相同；

所述顶部钻杆（13）侧面布设有右旋螺纹；所述第一连接钻杆（121）侧面布设有左旋螺纹；所述顶部钻杆槽孔（40）内侧面布设有右旋螺纹；

所述卡件机构（20）包括卡件底座（21）和与卡件底座（21）一体化连接的卡件（22）；所述卡件底座（21）和卡件（22）皆呈圆柱环状，所述卡件底座（21）和卡件（22）的小圆半径相等，卡件底座（21）的大圆半径大于卡件（22）的大圆半径；所述卡件（22）内侧面布设有左旋螺纹，外侧面布设有右旋螺纹；

所述卡件底座槽孔（41）形状与卡件底座（21）相同；

所述套件机构（30）包括套件底座（31）和与套件底座（31）一体化连接的套件（32）；所述套件底座（31）和套件（32）皆呈圆柱环状，所述套件底座（31）和套件（32）的大圆半径相等，套件底座（31）的小圆半径大于套件（32）的小圆半径；所述套件（32）内侧面布设有右旋螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述卡件（22）和套件（32）通过右旋螺纹相互配合。

3.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述套件（32）的大圆直径和所述第三底座钻杆（113）的外径相等。

4.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述卡件底座（21）的大圆半径小于第三底座钻杆（113）的外径。

5.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述第三底座钻杆（113）的卡件底座槽孔（41）与卡件底座（21）过渡配合。

6.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述顶部钻杆（13）与所述顶部钻杆槽孔（40）的尺寸、布置方向相同，且顶部钻杆（13）侧面布设的右旋螺纹与顶部钻杆槽孔（40）内布设的右旋螺纹可相互配合。

7.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述第一底座钻杆（111）的长度与套件底座（31）的高相等。

8.根据权利要求1所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆，其特征在于：所述卡件（22）的长度大于第一连接钻杆（121）的长度。

9.基于权利要求1-9任一所述的一种可正反转自动装卸的螺纹连接式钻杆的工作方法，具体包括以下步骤：

定义钻杆单元呈水平方向放置，相对于连接钻杆（12），顶部钻杆（13）位于连接钻杆（12）左侧，底座钻杆（11）位于连接钻杆（12）右侧；

步骤S1、组装钻杆：

S1-1、卡件机构（20）外侧面布设有右旋螺纹，套件（32）内侧面也布设有右旋螺纹，对齐卡件机构（20）和套件机构（30），将卡件机构（20）右旋旋入套件机构（30）内；

S1-2、将套件（32）与第三底座钻杆（113）对齐并固定连接，同时卡件底座（21）与卡件底座槽孔（41）也呈对齐状态，此时钻杆本体（10）、卡件机构（20）和套件机构（30）构成一个钻杆单元；

S1-3、取相同设置的两组钻杆单元，将第二钻杆单元的顶部钻杆（13）和第一钻杆单元的顶部钻杆槽孔（40）对齐，并且将卡件底座（21）和卡件底座槽孔（41）也保持对齐；

S1-4、固定住第一钻杆单元，将第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）左旋向左旋入第一钻杆单元的卡件机构（20）内；由于第一钻杆单元中的卡件机构（20）通过右旋螺纹配合已旋入第一钻杆单元中的套件机构（30）内，故而在第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）左旋向左旋入的过程中，第一钻杆单元中的卡件机构（20）与套件机构（30）形成螺纹锁，卡件机构（20）相对于套件机构（30）保持相对静止；由于第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）外侧面布设有左旋螺纹，第一钻杆单元中的卡件（22）内侧面也布设有左旋螺纹，故而第二钻杆单元得以左旋旋入第一钻杆单元中的卡件机构（20）内，继续旋入直至第二钻杆单元的顶部钻杆（13）抵达第一钻杆单元的第三底座钻杆（113）的右侧端部位置时停止旋入；

S1-5、固定住第一钻杆单元，将第二钻杆单元的顶部钻杆（13）右旋向左旋入第一钻杆单元的顶部钻杆槽孔（40）；由于第一钻杆单元中的卡件（22）内侧面布设有左旋螺纹，第二钻杆单元中的第一连接钻杆（121）的外侧面也布设有左旋螺纹，当仅有第一钻杆单元中的卡件机构（20）和第二钻杆单元中的第一连接钻杆（121）时，第二钻杆单元中的第一连接钻杆（121）会带动第一钻杆单元中的卡件机构（20）相对静止的正转前进；仅就第一钻杆单元的卡件机构（20）和套件机构（30）而言，套件机构（30）固定时，卡件机构（20）右旋正转向左前进时，其与套件机构（30）为右旋螺纹配合，卡件机构（20）会相对于套件机构（30）右旋向左旋进；同时，第二钻杆单元中的顶部钻杆（13）外侧面布设有右旋螺纹，第一钻杆单元的顶部钻杆槽孔（40）内侧面布设有右旋螺纹，第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）带动第一钻杆单元的卡件机构（20）相对于第一钻杆单元的套件机构（30）右旋向左旋入时，第二钻杆单元的顶部钻杆（13）外侧面布设的右旋螺纹与第一钻杆单元的第三底座钻杆（113）的顶部钻杆槽孔（40）的右旋螺纹发生右旋配合，故而第二钻杆单元的顶部钻杆（13）得以右旋向左旋入第一钻杆单元中的顶部钻杆槽孔（40）内；

S1-6、重复步骤S1-3至S1-5，若干个钻杆单元得以顺次连接，钻杆组装完成；

步骤S2、钻杆的右旋钻进和退钻：

S2-1、钻机驱动钻杆，右旋正转向左前进，即可实现钻杆的右旋钻进工作；

S2-2、钻机驱动钻杆，右旋正转向右前进，此时若干个钻杆单元之间通过卡件机构（20）和套件机构（30）、顶部钻杆（13）和顶部钻杆槽孔（40）之间的右旋螺纹连接固定；在钻杆右旋正转向右运动时，钻杆单元之间保持相对固定，从而实现右旋正转退钻；

步骤S3、钻杆的左旋钻进和退钻：

S3-1、钻机驱动钻杆，钻杆左旋反转向左前进，实现左旋反转钻进；

S3-2、钻机驱动钻杆，钻杆左旋反转向右前进，此时第一钻杆单元的卡件机构（20）与第一钻杆单元中的套件机构（30）通过右旋螺纹配合，第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）带动第一钻杆单元的卡件机构（20）左旋反转向右前进，直至第一钻杆单元的卡件机构（20）的卡件底座（21）受到第一钻杆单元的套件机构（30）的阻挡，此时第一钻杆单元的卡件机构（20）和套件机构（30）保持相对静止，同时，由于第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）与第一钻杆单元的卡件机构（20）是通过左旋螺纹配合，故而第二钻杆单元左旋反转向右前进时，第二钻杆单元的第一连接钻杆（121）与第一钻杆单元的卡件机构（20）保持相对静止，从而实现第一钻杆单元与第二钻杆单元的相对固定，进而实现若干个钻杆单元的相对固定，最终实现钻杆左旋反转退钻；

步骤S4、钻杆的拆卸分离：

S4-1、固定住第一钻杆单元，将第二钻杆单元反转左旋向右前进，继续旋出直至第二钻杆单元的顶部钻杆（13）抵达第一钻杆单元的第三底座钻杆（113）的右侧端部位置时停止旋出；

S4-2、固定住第一钻杆单元，将第二钻杆单元正转右旋向右旋出，即可分离第一钻杆单元和第二钻杆单元；

S4-3、重复步骤S4-1和S4-2，若干个钻杆单元得以顺次分离，钻杆拆卸完成。