CN103306605B - 一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置及应用 - Google Patents

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Abstract

一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置及应用，用于松软突出煤层单动力头空气套管钻进技术中，主要由钻杆、套管、集尘罩、轴承、填料、密封环和排渣口等组成。钻杆体外部侧面有对称布置的销轴，套管体上加工有与钻杆上的销轴配合的槽孔，配合钻机操作可实现钻杆和套管的快速连接和脱离，提高钻机操作的方便性。套管与集尘罩通过轴承连接，轴承两侧安装有填料密封，在集尘罩与钻杆之间有密封环，利用集尘罩引导来自钻杆和套管环空间隙的返渣从集尘罩侧面的排渣口返出孔外，实现空气套管钻进过程中孔内返渣的。

Description

一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置及应用
技术领域
本发明属于松软突出煤层单动力头空气套管钻进技术领域，具体涉及一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置及应用。
背景技术
松软突出煤层透气性差、瓦斯压力高、煤层松软破碎，施工过程中喷孔、塌孔严重，导致钻孔施工困难、成孔率低、孔深浅，甚至存在煤与瓦斯突出伤人的安全隐患。目前松软突出煤层钻进主要有干式螺旋钻进、中风压空气钻进等技术，但都不能很好解决松软煤层钻进难题。中风压空气套管钻进技术具有护孔和钻孔分段钻进的特点，可以有效降低成孔难度和减少孔内事故，是松软煤层钻进技术的发展方向。
目前单动力头空气套管钻进多用于地面破碎地层施工中，由于钻杆和套管采用一个动力头驱动，在钻进工艺方法改变时需要将钻杆与套管同时钻进转换到钻杆单独钻进，此时没有较好的解决钻杆和套管的快速连接和脱离问题，增加了施工难度，影响了钻进效率。另外孔内返渣多采用敞开式方法，即来自钻杆和套管环空间隙的返渣之间直接返到孔外，孔内返渣不集中，施工过程中污染大，现场施工环境不好。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单动力头空气套管钻进时钻杆和套管能够快速连接和脱离，同时能够实现孔底返渣集中返出的装置及其应用。
为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：
一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置，该装置由钻杆1、套管6、集尘罩3、轴承5、填料4、密封环2和排渣口9组成，其中，所述套管6外部通过轴承5安装有集尘罩3，轴承5两端安装有填料4，集尘罩3与钻杆1之间有密封环2，来自钻杆1和套管6之间环空间隙的孔内返渣通过集尘罩3侧面的排渣口9排出。
其中，钻杆1外部侧面有对称布置的两组销轴。
其中，套管6上加工有与钻杆1上的销轴配合的槽孔，槽孔由直槽和圆弧槽组成，在套管6体外壁上还焊接有密封管。
其中，密封环为橡胶类能够收缩材料，密封环数量为两个，每个密封环上有四个均匀布置的细长开槽，两个密封环的开槽交错安装。
利用钻机动力头将钻杆前推然后正转或者将钻杆后拉至两组销轴之间的距离然后反转，此时钻杆上的销轴卡在套管的槽孔内，此时钻机动力头旋转时双管一起转动，可实现钻杆和套管在正转或反转情况下的快速连接。当钻杆与套管连接时，将钻杆向相反方向正转或反转后，向外提出钻杆使钻杆上的销轴露至集尘装置外面，此时钻机动力头旋转时仅钻杆转动，可实现钻杆和套管的快速脱离。
为实现孔内返渣的集中处置，利用轴承两端的填料密封集尘罩右边的通道，利用密封环密封集尘罩左边的通道，利用密封环的可收缩性和细长开槽结构还可实现钻杆带有销轴的部位快速通过密封环进入或拔出集尘罩。
有益效果：
本发明实现了单动力头空气套管钻进时钻进工艺方法改变的快速实现和孔内返渣的集中处置，提高了钻机操作的方便性，减少了钻孔辅助时间，提高施工效率，现场施工环境好。
附图说明
图1为空气套管钻进用双管快速连接结构原理图；图5为集尘装置的结构原理图；
图2为钻杆的结构原理图；
图3为套管的结构原理图；
图4为密封环的结构原理图。
图中，1-钻杆，2-密封环，3-集尘罩，4-填料，5-轴承，6-套管，7-常规钻杆，8-常规套管，9-排渣口，1a-钻杆体，1b-销轴。图中，6a-套管体，6b-密封管，6c-槽孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
如图1、图2、图3、图5所示，钻杆1与钻机动力头连接，钻杆1通过安装在钻杆体1a上的两组销轴1b与套管6上的两组槽孔6c的圆弧槽连接，在钻机动力头正转或反转时，带动钻杆1、套管6、常规钻杆7和常规套管8同时旋转，可实现双管同时钻进。当钻进工艺方式发生改变，需要钻杆1单独旋转时，通过向相反方向正转或反转钻杆1后，钻杆1的销轴1b位于槽孔6c的直槽内，利用动力头向外提出钻杆1并使钻杆1上的销轴1b露出集尘罩3和密封环2，此时钻杆1的销轴1b与套管6的槽孔6c脱离，利用钻机的夹持器夹紧常规套管8，旋转钻机动力头时仅钻杆1和常规钻杆7单独钻进。需要钻杆1与套管6再次连接时按上述步骤反向操作即可。
如图1和图5所示，来自钻杆1和套管6环空间隙的孔内返渣进入集尘罩3后，在填料4和密封环2的密封作用下，通过集尘罩3侧面的排渣口9返出，通过安装输送管可将返渣输送到指定位置，有利于钻场的清洁和消除粉尘污染。利用安装在集尘罩3上的轴承5，在钻杆1和套管6同时旋转时集尘罩3不旋转，只是随着套管6轴向移动，防止集尘罩3上的排渣口9随动旋转。
如图1、图5及图2所示，在钻杆1和套管6连接后共同旋转时，由于钻杆1和套管6是利用两组销轴1b连接，在拧掉套管6前端的常规套管8后即使由于重力作用套管6也能保证与钻杆1同轴，由于拧丝扣时常规套管8与钻机动力头及钻杆1是同轴的，这样也保证了在套管6前端拧上常规套管8时其丝扣同轴。
如图3所示，套管体6a上的槽孔6c包含直槽和圆弧槽两部分，直槽用于定位，圆弧槽用于连接。在套管体6a的外壁上焊接有密封管6b，保证孔内返渣不会从槽孔6c处漏出。
如图2及图4所示，密封环2为橡胶类可收缩材料，两个并排安装，每个密封环上有四个均布布置的细长开槽，两个密封环安装时其上的细长开槽交错。利用密封环的收缩性及两个密封环开槽交错安装，使钻杆1上的销轴1b能方便的通过密封环2，同时又保证了密封性。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种空气套管钻进用双管快速连接与集尘装置，其特征在于：该装置由钻杆(1)、套管(6)、集尘罩(3)、轴承(5)、填料(4)、密封环(2)和排渣口(9)组成，其中，所述套管(6)外部通过轴承(5)安装有集尘罩(3)，轴承(5)两端安装有填料(4)，集尘罩(3)与钻杆(1)之间有密封环(2)，来自钻杆(1)和套管(6)之间环空间隙的孔内返渣通过集尘罩(3)侧面的排渣口(9)排出，钻杆(1)外部侧面有对称布置的两组销轴。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：套管(6)上加工有与钻杆(1)上的销轴配合的槽孔，槽孔由直槽和圆弧槽组成，在套管(6)体外壁上还焊接有密封管。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：密封环为橡胶类能够收缩材料，密封环数量为两个，每个密封环上有四个均匀布置的细长开槽，两个密封环的开槽交错安装。
4.权利要求1-3任意一项所述装置的应用，其特征在于：利用钻机动力头将钻杆前推然后正转或者将钻杆后拉至两组销轴之间的距离然后反转，此时钻杆上的销轴卡在套管的槽孔内，此时钻机动力头旋转时双管一起转动，实现钻杆和套管在正转或反转情况下的快速连接。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：当钻杆与套管连接时，将钻杆向相反方向正转或反转后，向外提出钻杆使钻杆上的销轴露至集尘装置外面，此时钻机动力头旋转时仅钻杆转动，实现钻杆和套管的快速脱离。
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