一种控制XY‑100型钻机钻杆摆动过大装置的制作方法

本实用新型涉及岩土工程勘察钻探技术领域，具体为一种控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置。

背景技术：

本专利涉及岩土工程勘察钻探领域，主要是涉及在复杂地层情况下(如巨厚卵石层、砂层、断层破碎带等地层情况下)钻孔施工深度较大时如何防止钻杆摆动过大，以致钻孔偏斜、套管磨损、钻进效率低下。目前存在两种提高方法：

一、在钻进过程中，钻杆会在离心力的作用下产生摆动，因此只要在一定钻速下求出其摆动的最大长度，这样就可以避免钻杆摆动过大，其中摆动临界长度

公式：L_Rp临界长度，E弹性模量，I惯性矩，q单位长度钻杆重，ω角速度，g重力加速度；

二、取任意相邻节点为一个钻杆单元，通过相关的参数，确定该钻杆单元受到的侧向力；然后，根据该钻杆单元的侧向力，得出其受到的正压力；再由钻杆单元的受到的正压力，利用等磨损原则，确定扶正器的个数，并对该钻杆单元上已经确定个数的扶正器进行定位；最后可以根据弯曲梁理论校核相邻两个扶正器之间的间距。通过使用上述布置扶正器的方法，就可以实现防止钻杆较大的摆动。

2、现有技术的客观缺点(通过本专利能够解决或改善的一个或多个缺点)：

XY-100型钻机目前仍广泛用于岩土工程勘察工作，其具有移动灵活、施工进度快、价格低廉等优点；然而在复杂地层中，比如断层破碎带、卵(砾) 石层，当施钻深度较大(钻孔深度大于50m)时，钻杆会出现较大的摆动，导致钻孔偏斜、套管磨损、钻进效率低下，从而造成经济损失、工期延长。

目前，为了改善XY-100型钻机在复杂地层施工较深钻孔时，产生的过大摆动，大抵有两种方式：

一，通过理论计算，确定在一定钻速下产生钻杆摆动的临界钻杆长度，这样就可以通过钻杆长度来控制钻杆摆动；该方法的缺点在于过于理论化而忽略实际，当XY-100型钻机施工地层复杂时，钻速的选择往往是根据地层的情况去选择的，以致于无法用任意改变转速的方法来提高临界深度，而且钻杆摆动不仅仅是由于离心力的原因，还因为地层原因，比如软硬互层、岩面倾斜。

二，根据等磨损原则及弯曲梁理论，确定扶正器的个数、角度及间距，以达到控制钻杆因弯曲而产生的摆动；该方法在理论和实践方面都可以实现，但无法用于岩土工程勘探中，其缺点在于计算过于复杂，而且每台钻机都需要一个扶正器布置方案，不同地层也需要不同的扶正器布置方案，这样会严重影响工期，且对从业人员的技术要求过高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置，包括钻杆，所述钻杆的外部套装有管套，所述钻杆和管套之间设有中空的圆柱橡胶套，所述中空的圆柱橡胶套的外壁与管套的内壁相抵，所述钻杆穿过中空的圆柱橡胶套的内部。

优选的，所述中空的圆柱橡胶套的外径R比管套的内径R大0.5cm，所述圆柱橡胶套的高h在二十五至三十五厘米之间。

优选的，所述中空的圆柱橡胶套的内径r比钻杆外径R大2cm。

优选的，所述中空的圆柱橡胶套的外壁涂有黄油层或润滑油层。

优选的，所述圆柱橡胶套的上端设有环形凸起。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置，有效性强、装配简单、操作技术要求低，有效的防止钻杆摆动过大，具有很强的适用性。

附图说明

图1为本实用新型结构剖面图；

图2为本实用新型中空的圆柱橡胶套结构剖面图；

图3为本实用新型中空的圆柱橡胶套结构示意图。

图中：1钻杆、2管套、3中空的圆柱橡胶套、4环形凸起。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置，包括钻杆1，所述钻杆1的外部套装有管套2，所述钻杆 1和管套2之间设有中空的圆柱橡胶套3，所述中空的圆柱橡胶套3的外壁与管套2的内壁相抵，所述钻杆1穿过中空的圆柱橡胶套3的内部。

具体地，所述中空的圆柱橡胶套3的外径R0比管套2的内径R1大0.5cm，所述中空的圆柱橡胶套3的高h在二十五至三十五厘米之间。中空的圆柱橡胶套3的外径R0比管套2的内径R1大，是中空的圆柱橡胶套3是软性材料，可以通过挤压的方式将橡胶套固定在管套2内。

具体地，所述中空的圆柱橡胶套3的内径r比钻杆1外径R2大2cm。既能防止钻杆1的摆动过大，又不会对钻杆1的转动造成影响。

具体地，所述中空的圆柱橡胶套3的外壁涂有黄油层或润滑油层。黄油层或润滑油层可减少钻杆1与中空的圆柱橡胶套3间的摩擦，也方便中空的圆柱橡胶套3塞入管套2中。

具体地，所述圆柱橡胶套3的上端设有环形凸起4。环形凸起4方便中空的圆柱橡胶套3塞入管套2中。

该控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置，在岩土工程勘察钻探中，如遇复杂地层往往会用管套2进行护壁，因此本发明通过在管套2内设置中空的圆柱橡胶套3，固定钻杆1从而起到防止钻杆1摆动过大的功效。首先，根据上述钻杆1摆动临界长度公式确定中空的圆柱橡胶套3的布置，但上述公式忽略了地层对摆动临界长度的影响，因此在上述公式中添加一个折减系数λ，那么修正后的钻杆1摆动临界长度公式为其中λ的取值与地层引起钻杆1摆动的容易程度有关，一般取0.7-0.8。中空的圆柱橡胶套3配置的个数公式中的常数2表示钻孔口处及钻杆1与岩芯管接口处分别配置一个中空的圆柱橡胶套3。为了能保证中空的圆柱橡胶套3能固定住，其外径R0一般要比管套2的内径R1大0.5cm，即R0＝R1+0.5cm，高h取值范围为25-35cm；在此同时，还要满足中空的圆柱橡胶套3的内径r 大于钻杆1外径R2，一般r＝R2+2cm。

该设计与上述既存第一种方法相比，考虑了地层因素造成的钻杆1摆动，同时不用通过强制改变转速来提高钻杆1摆动临界长度；与第二种方法相比，其不仅在理论与实践方面都可以实践，且配置简单，对施工人员的技术要求低，从而可以提高钻探效益。

因此该控制XY-100型钻机钻杆摆动过大装置，有效性强、装配简单、操作技术要求低，有效的防止钻杆1摆动过大，具有很强的适用性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。