双螺纹空心取芯钻杆.pdf

本发明公开了一种双螺纹空心取芯钻杆，它主要由内螺牙、聚合物衬管、金属外螺牙和金属空心钻杆组成，金属外螺牙在金属空心钻杆外表面，内螺牙在聚合物衬管内表面，金属空心钻杆和聚合物衬管通过凹槽和凸楔连接。本发明适合于各类软岩层的钻探取芯，如沉积物、土壤、冻土、冰，尤其适合于沉积物的钻探取芯。

1.  一种适用于土壤和松软沉积物的双螺纹空心取芯钻杆，其特征在于，它主要由内螺牙(1)、聚合物衬管(2)、金属外螺牙(3)和金属空心钻杆(4)组成。所述金属外螺牙(3)在金属空心钻杆(4)外表面，内螺牙(1)在聚合物衬管(2)内表面，金属空心钻杆(4)和聚合物衬管(2)通过凹槽(5)和凸楔(6)连接。

2.  如权利要求1所述的双螺纹空心取芯钻杆，其特征在于，所述金属空心钻杆(4)的内径为50～200毫米，壁厚5～20毫米。

3.  如权利要求1所述的双螺纹空心取芯钻杆，其特征在于，所述金属外螺牙(3)的横截面为梯形或三角形，高度为金属空心钻杆(4)内径的5～20％，根部宽度为高度的10～30％，金属外螺牙(3)的螺距为金属空心钻杆(4)外径的0.5～2.5倍。

4.  如权利要求1所述的双螺纹空心取芯钻杆，其特征在于，所述聚合物衬管(2)由工程塑料、有机玻璃或聚四氟乙烯注塑成型制成，壁厚3～8毫米，内螺牙(1)与金属外螺牙(3)旋向相反，螺距相同，内螺牙(1)横截面为矩形或梯形，高度为聚合物衬管(2)内径的5～10％。

5.  如权利要求1所述的双螺纹空心取芯钻杆，其特征在于，所述凹槽(5)是金属空心钻杆(4)内壁上的直线型凹槽，深度和宽度均为1～5毫米。

6.  如权利要求1所述的双螺纹空心取芯钻杆，其特征在于，所述凸楔(6)是聚合物衬管(2)外壁上的直线型凸楔，其深度和宽度与凹槽(5)匹配。

双螺纹空心取芯钻杆
技术领域
本发明涉及一种钻杆，尤其涉及一种适合于对软岩层、土壤、冻土、冰和松软沉积物进行钻探取芯的专用钻杆。
背景技术
大型钻机一般是以硬岩层为钻探取芯目标，其取芯技术没有考虑对沉积物的扰动，它们对沉积物的取芯率底，而且所获取的岩心不能代表沉积物的原始产状和结构。
现有的工程钻机所采用的空心螺纹钻杆有的是为了降低钻进过程的粉尘(如：CN85200953；CN200410073303.2)；有的是为了加快在土壤层中的钻进(如：CN90216563.1)；也有的是为了在土壤中形成带螺纹的桩孔，提高桩的承载力(如：CN01250189.1、CN01250190.5、CN200610009969.0，等)。这些专利的共同特征是，钻杆上的螺纹结构是为了机械固定和加快它在土层中的钻进效率，而且所针对的对象是含水率较低、结构较坚硬的土壤。海洋、湖泊等水系沉积物含水率高，结构松散，在钻杆推进过程中会被挤压变形，或因扰动浆化而无法获取岩心。通过改进钻杆结构，提高沉积物的取芯率，减少对沉积物的扰动，在地质、海洋、湖泊、水利、环境等研究领域具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种双螺纹空心取芯钻杆，它能有效提高沉积物的取芯率，减少对沉积物的扰动，为地质、海洋、湖泊、水利等研究提高高质量的沉积物岩心样品。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双螺纹空心取芯钻杆，它主要由内螺牙、聚合物衬管、金属外螺牙和金属空心钻杆组成；金属外螺牙在金属空心钻杆外表面，内螺牙在聚合物衬管内表面，金属空心钻杆和聚合物衬管通过凹槽和凸楔连接。
进一步地，所述金属空心钻杆的内径为50～200毫米，壁厚5～20毫米。所述金属外螺牙的横截面为梯形或三角形，高度为金属空心钻杆内径的5～20％，根部宽度为高度的10～30％，金属外螺牙的螺距为金属空心钻杆外径的0.5～2.5倍。所述聚合物衬管由工程塑料、有机玻璃或聚四氟乙烯注塑成型制成，壁厚3～8毫米，内螺牙与金属外螺牙旋向相反，螺距相同，内螺牙横截面为矩形或梯形，高度为聚合物衬管内径的5～10％。所述凹槽是金属空心钻杆内壁上的直线型凹槽，深度和宽度均为1～5毫米。所述凸楔是聚合物衬管外壁上的直线型凸楔，其深度和宽度与凹槽匹配。
本发明的有益效果是：本发明主要针对未固结水系沉积物的取样而设计。水系沉积物在钻探过程中易受扰动，样品的原始结构难以保留，而且钻杆的推挤会使沉积物向四周排开，导致钻杆内无岩心。采用内外双螺纹的空心取芯钻杆，一方面可以把钻杆旋转力转化为下行动力，同时可以为衬管内的样品提供上行动力，因此可以减少对样品的扰动，提高取芯率。本发明适合于各类软岩层的钻探取芯，如沉积物、土壤、冻土、冰，尤其适合于沉积物的钻探取芯。
附图说明
图1为本发明双螺纹空心取芯钻杆立体视图：
图2为本发明双螺纹空心取芯钻杆侧视图：
图3是螺牙和壁厚尺寸放大示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。
如图所示，本发明的双螺纹空心取芯杆它主要由内螺牙1、聚合物衬管2、金属外螺牙3和金属空心钻杆4组成；金属外螺牙3固定(如通过焊接)在金属空心钻杆4外表面，聚合物衬管2内表面带有内螺牙1，金属空心钻杆4和聚合物衬管2通过凹槽5和凸楔6连接。
金属空心钻杆4的内径为50～200毫米，壁厚5～20毫米。
金属外螺牙3的横截面为梯形或三角形，高度为金属空心钻杆4内径的5～20％，根部宽度为高度的10～30％，金属外螺牙3的螺距为金属空心钻杆4外径的0.5～2.5倍。
聚合物衬管2由工程塑料、有机玻璃、聚四氟乙烯等材料注塑成型制成，壁厚3～8毫米，内螺牙1与金属外螺牙3旋向相反，螺距相同，内螺牙1横截面为矩形或梯形，高度为聚合物衬管2内径的5～10％。
凹槽5是金属空心钻杆4内壁上的直线型凹槽，深度和宽度均为1～5毫米；凸楔6是聚合物衬管2外壁上的直线型凸楔，其深度和宽度与凹槽5匹配。
实施例
如图1所示，金属空心钻杆4外径(不包括外螺牙)D1为116mm；内径D2为100mm，这也是聚合物衬管2外径；聚合物衬管2内径D3为90mm(不包括内螺牙)；螺牙间距P为100mm。
如图2所示，在金属空心钻杆4上设有凹槽5，聚合物衬管2上设有凸楔6。凸楔6是聚合物衬管2外壁上的直线型凸楔，其厚度d为3mm，宽度w为5mm，凹槽5与其匹配。使用前将带内螺牙的聚合物衬管2装入金属空心钻杆4，凹槽5和凸楔6崁合后，钻杆和衬管的轴向位置即被固定，不能自由转动。钻探完成后将衬管从钻杆中取出，即可获得岩心。
图3是螺牙和壁厚尺寸放大示意图。外螺牙的截面为梯形，外螺牙高度H1为15mm，齿根厚度L1为5mm，齿顶厚度A1为2mm。钻杆壁厚S1为8mm。聚合物衬管上的内螺牙截面亦为梯形，衬管壁厚S2为5mm。梯形螺牙高度H2为5mm，齿根厚度L2为3mm，齿顶厚度A2为1mm。
使用前先将聚合物衬管2装入金属空心钻杆4，配合钻头钻探，钻探完成后将聚合物衬管2从金属空心钻杆4中取出，即可获得岩心。
本发明适合于各类软岩层的钻探取芯，如沉积物、土壤、冻土、冰，尤其适合于沉积物的钻探取芯。